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探析無線通訊技術在偏遠油區的應用

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摘要:隨着油田的開發,偏遠油區的數據監控、視頻監控在油田的安全生產、管理中發揮着重要作用,而無線通訊技術的應用已逐漸成爲各種監控系統的主要鏈路方式。本文對目前廣泛應用的幾種無線通訊技術的進行簡單介紹,分析偏遠油區的地理環境及生產環境對無線通訊技術應用的影響。並對應用無線網橋技術進行的平臺視頻監控項目中的成功應用做簡單介紹。

探析無線通訊技術在偏遠油區的應用

關鍵詞:無線通信;油田;監控系統

1 引言

在油田偏遠油區生產過程中,對相關生產參數及油井視頻進行遠程監控對偏遠油井的安全生產起着至關重要的作用。但由於偏遠油區裝置遠離油田總部,應用有線的通訊方式,施工困難且週期長、靈活性差。而無線通訊方式由於其建立物理鏈路簡單易行,成本低,可以根據現場需求及時調整項目方案,靈活性好,系統的功能擴展方便,因此特別適合偏遠油區對通信鏈路的要求。

2常用的無線通訊技術

目前在油田現場廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。

其中GPRS和CDMA技術中國移動和中國聯通公司的主營數據傳輸業務,在數據傳輸方面有着很強的優勢,即信號覆蓋範圍廣。對於陸上油田生產區域基本完全覆蓋。但由於海上油田地理位置特殊,遠離陸地的基站,因此很多海上生產平臺還無法爲GPRS/CDMA信號完全覆蓋。此外經過測試,GPRS的平均速率爲20kbit/s~40kbit/s,CDMA的平均速率爲80kbit/s~100kbit/s,可以滿足傳輸小數據量的生產數據要求,但無法滿足大數據量的信號(例如視頻信號)遠程無線傳輸。雖然有利用CDMA技術進行視頻信號傳輸的'案例,但效果並不理想。

數字電臺用於點對點或點對多點的工作環境,能夠提供標準RS-232接口,可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接,實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟,標準統一,一直以來廣泛用於油田的數據遙測/數據採集與監控(SCADA)項目中。但隨着GPRS/CDMA技術的日漸成熟,相應的設備價格的降低,使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時,數傳電臺的相關技術也在不斷髮展,智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。結合數傳電臺誤碼率低、信道可靠的特點,數傳電臺必將成爲海上油田通信技術應用的可靠選擇。

擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在於較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網、抗多徑等,同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點,特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是爲使用無線(微波)進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備,可用於固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離(可達50km)、高速(可達百Mbps)無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。

例如,對於遠離陸地且無法進行中繼的海上平臺,通訊鏈路只能透過衛星通信和短波通訊。其中衛星通信範圍大,只要衛星發射的波束覆蓋進行的範圍均可進行通信。不易受陸地災害影響,建設速度快,易於實現廣播和多址通信等等優點。但其執行費用相對昂貴,且系統維護要求高。短波通訊以往只在軍事通信、專業通信、業餘通信中發揮着極爲重要的作用,因其傳輸速率低、噪聲大,電離層反射天波爲主,通常不能穩定的使用固定頻率工作等缺點,因此在其他領域已慢慢淡出人們的視線。儘管短波通信存在一些缺陷,但對於海上油田而言,短波通訊作爲可靠性高、覆蓋區域廣的通信方式,用於海上平臺的緊急通信及小數據量傳輸應該是一個比較好的選擇。