李鑫+劉春海+劉寺意+劉湃+吳強(qiáng)+管桐

摘要：油田井站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，通訊作為重要環(huán)節(jié)之一，起到了至關(guān)重要的作用，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中使用高性能的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)隨意擴(kuò)充、即建即用、組網(wǎng)簡(jiǎn)便、迅速覆蓋。本文介紹了在華北油田井站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)通訊技術(shù)，在監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)單元間的幾種集成應(yīng)用方式，保證了井站監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線信號(hào)覆蓋率和通訊質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：油田井站；監(jiān)控系統(tǒng)；無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0042-02

在油田井站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，通訊系統(tǒng)作為監(jiān)控中心與現(xiàn)場(chǎng)井站監(jiān)控設(shè)備的紐帶，起到了至關(guān)重要的作用。而隨著油田的不斷建設(shè)，井站規(guī)模越來(lái)越大、地域越來(lái)越廣，需使用一種通訊技術(shù)，在一定區(qū)域內(nèi)，能隨意擴(kuò)充、組網(wǎng)簡(jiǎn)便、即建即用，實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

Mesh通訊技術(shù)是新一代高性能無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)，也稱(chēng)為“多跳（Multi-Hop）”網(wǎng)絡(luò)，是基于移動(dòng)蜂窩技術(shù)和新興網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)相互融合的一種新型公共無(wú)線局域網(wǎng)和城域網(wǎng)，符合IP協(xié)議的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有顯著的“隨時(shí)隨地隨需”組網(wǎng)特征，并以其自組網(wǎng)、自管理、自動(dòng)修復(fù)、自我平衡等優(yōu)勢(shì)，在通訊行業(yè)內(nèi)得到快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用。

1 Mesh無(wú)線通信技術(shù)的特點(diǎn)

Mesh通信技術(shù)是基于移動(dòng)蜂窩技術(shù)和新興網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)相互融合研發(fā)而成。具備分布式多跳功能，能迅速實(shí)現(xiàn)區(qū)域無(wú)線覆蓋。

（1）Mesh系統(tǒng)基于移動(dòng)3G無(wú)線技術(shù)，提供快速控制策略，能快速跟蹤無(wú)線鏈路信號(hào)變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射策略，有效解決無(wú)線信號(hào)慢衰落和快衰落問(wèn)題，在傳輸距離、移動(dòng)速率、抗干擾、穿透等多種無(wú)線性能上有大幅改善。

（2）Mesh系統(tǒng)可提供快速網(wǎng)狀網(wǎng)路由協(xié)議，有效解決了無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇焖僮兓瘑?wèn)題，并提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性和自修復(fù)能力[1]。

（3） Mesh系統(tǒng)可提供獨(dú)特的抗干擾能力，解決了控制信道抗干擾問(wèn)題，使網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力得到極大改善。

（4）Mesh系統(tǒng)具有從鏈路級(jí)、節(jié)點(diǎn)級(jí)到網(wǎng)絡(luò)級(jí)的擁塞控制能力。提可供鏈路間、節(jié)點(diǎn)間快速自平衡能力，擁塞丟棄根據(jù)業(yè)務(wù)Qos級(jí)別選擇。

（5）Mesh系統(tǒng)組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大抗毀能力，單個(gè)節(jié)點(diǎn)毀壞不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)[2]，相鄰節(jié)點(diǎn)將通過(guò)加大功率覆蓋壞節(jié)點(diǎn)原覆蓋位置，路由也會(huì)隨即進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（6）Mesh系統(tǒng)屬于無(wú)中心對(duì)等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，無(wú)需建設(shè)中心站，并且具備自組織能力[3]，網(wǎng)絡(luò)部署快速便捷，即開(kāi)即用，不存在中心節(jié)點(diǎn)毀壞影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，添加或移動(dòng)設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)拓?fù)渥兓?，并自?dòng)調(diào)整通信路由，以獲取最有效的傳輸路徑。

2 MESH無(wú)線通信組網(wǎng)方式

2.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)

可實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的數(shù)據(jù)和圖像傳輸[4]，一跳最遠(yuǎn)距離可達(dá)12公里，帶寬≮150 MB，如圖2-1（紅線區(qū)域）。

2.2 環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)

可實(shí)現(xiàn)多個(gè)三角形無(wú)線自組網(wǎng)通訊，有效規(guī)避生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)樹(shù)林生長(zhǎng)或新建建筑物的不確定性，具有多鏈路優(yōu)化傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，布網(wǎng)靈活、快捷方便。如圖2-1（藍(lán)線區(qū)域）。

2.3 自組網(wǎng)

Mesh路由器還具有AP接入的功能，可利用AP接入能力，將每一個(gè)Mesh路由器作為一個(gè)小型基站，對(duì)周?chē)鷶?shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行覆蓋和數(shù)據(jù)匯集，再進(jìn)行組網(wǎng)傳輸[5]。對(duì)于數(shù)據(jù)點(diǎn)多，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境，可靈活組建n個(gè)三角形網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)的全向方式組網(wǎng)。如圖1。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

基于Mesh無(wú)線通訊系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，華北油田在井站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，應(yīng)用了該系統(tǒng)，解決了井站與監(jiān)控中心間的通訊問(wèn)題，滿足了由于油田建設(shè)規(guī)模的不確定性，地理?xiàng)l件特殊，環(huán)境條件惡劣，需要靈活、穩(wěn)定和快速組網(wǎng)要求。主鏈路一般采用空間環(huán)境相對(duì)比較干凈的5.8GHz頻率，覆蓋或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式采用2.4GHz頻率接入，對(duì)于短距離通信，通信質(zhì)量可以保證。兩種方式的聯(lián)合采用，在滿足通訊要求的前提下，可以降低建設(shè)成本。

應(yīng)用實(shí)例。該區(qū)域油井在幾個(gè)方向比較分散，中間村莊、樹(shù)林多，又有高速公路、根據(jù)地形和環(huán)境情況，采用了多鏈路回傳，小區(qū)域AP覆蓋、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多跳的組合通訊模式。主要采用了2個(gè)5.8GHz主鏈路（紅線標(biāo)示），4個(gè)2.4GHz主鏈路（黃線標(biāo)示），1個(gè)2.4GHz AP覆蓋網(wǎng)絡(luò)（白線標(biāo)示），采用了兩跳（黃線到紅線所標(biāo)示）、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（藍(lán)線標(biāo)示）、環(huán)狀組網(wǎng)（綠線標(biāo)示）等方式。滿足現(xiàn)場(chǎng)油井不同通訊需求。如圖2。

4 結(jié)語(yǔ)

在華北油田實(shí)施的近1000口抽油機(jī)井、15座站場(chǎng)的井站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，利用Mesh網(wǎng)絡(luò)資源，在網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)壯性、穩(wěn)定性及快速自愈能力和快速響應(yīng)方面滿足油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和圖像傳輸對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的要求。并在應(yīng)用過(guò)程中根據(jù)油田地面的實(shí)際情況，因地制宜、多種組網(wǎng)方式合理組合，達(dá)到了隨意擴(kuò)充、組網(wǎng)簡(jiǎn)便、即建即用、圖像和數(shù)據(jù)的同步無(wú)線傳輸?shù)哪康?，解決了油田井站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中實(shí)時(shí)通訊的難題。

參考文獻(xiàn)

[1]楊峰，黃俊，羅小華.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)綜述.廣西通信技術(shù)，2009，（02）：12-14.

[2]張建吉，張殿富.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù).科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2007，（36）：25-26.

[3]Jangenun J， Sichitiu M L. The nominal capacity of wireless mesh networks. IEEE Wireless Communications Magazine，2005，43（3）：123-131.

[4]鄭彥光，徐平平，常瑞.無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用.電力系統(tǒng)通信，2007，28（177）：16-20.

[5]Akyildiz I F， Xudong W. A Survey on Wireless Mesh Networks. IEEE Communications Magazine. 2005，43（9）：23-30.endprint