無線通信技術的油田自動化應用
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摘要:石油作為一種重要的戰(zhàn)略資源，在國民經(jīng)濟生產(chǎn)以及居民生活等各個領域發(fā)揮著關鍵性的作用。我國石油儲量相對較小，為了確保國家能源安全，實現(xiàn)石油的充足穩(wěn)定供應，石油開采企業(yè)與國家主管部門除了開展必要的石油進口貿(mào)易，加大石油勘探技術創(chuàng)新力度之外，還從油田運行管理機制出發(fā)，通過對無線通信技術的優(yōu)化組合，希望形成現(xiàn)代化的油田生產(chǎn)機制，確保石油產(chǎn)量。文章將無線通信技術作為研究核心，從多個維度出發(fā)，在相理論原則的框架體系下，將無線通信與油田自動化進行結合。
關鍵詞:油田；自動化生產(chǎn)；無線通信技術；應用方式
0引言
油田自動化是目前油田生產(chǎn)管理活動主要發(fā)展趨勢，在自動化的過程中，借助于計算機、信息技術以及各類儀表等，對油田產(chǎn)區(qū)內(nèi)部各個油井、計量間、管匯閥組、轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站等系統(tǒng)裝置進行檢測、控制、管理。通過技術手段，有效提升油田產(chǎn)量，增強油氣資源開采質(zhì)量，控制開采活動的損耗，確保整個油田開采活動的有序開展［1］。無線通信技術利用電磁波信號，通過中繼站等硬件設備，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高效傳遞，其在油田自動化技術體系中的應用，提升了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與交互能力，對于油田自動化技術體系的發(fā)展與應用活動而言是一種有益的補強。
1無線通信技術在油田自動化中應用的必要性
無線通信技術在很大程度上能夠幫助油田技術人員厘清其與油田自動化在技術層面存在的天然聯(lián)系，深化無線通信技術在油田自動化體系中的重要地位，進而為后續(xù)技術應用活動的開展破除思想層面的阻礙。
1．1無線通信技術原理
與傳統(tǒng)的通信技術相對比，無線通信技術通過發(fā)射器、接受裝置等，將無線信號進行穩(wěn)定傳輸，最大程度地打破空間局限。無線通信波譜范圍較廣，涵蓋了從9kHz到300000GHz多個頻段，充分滿足了多樣化的通信使用需求，通過這種信息傳輸?shù)谋憷裕行M足了實際使用需求。無線通信技術可用電波信號在一定的空間范圍內(nèi)傳播各類信息，在移動中實現(xiàn)無線通信又被稱為移動通信，通常情況下人們將二者合并為無線移動通信。從結構圖中不難看出，無線通信技術具有明顯的層次性。在IP網(wǎng)絡的支持下，各類終端可以進行信息數(shù)據(jù)及時上傳與交互，不同的用戶可以根據(jù)自身的需求，對無線通信技術類型進行合理選擇。無論哪種通信模式，所有的無線信號都是借助于電磁波通過空氣進行傳輸，使用各類傳輸協(xié)議與各類編碼。為了便于數(shù)據(jù)傳輸，無線通信技術在使用的過程中，需要使用天線這種結構，通過調(diào)節(jié)天線的輸出功率、信號頻率以及輻射范圍，實現(xiàn)了多路徑信號的傳遞。
1．2油田自動化技術發(fā)展趨勢
油田自動化使用計算機技術、信息技術和網(wǎng)絡技術等現(xiàn)代化的技術，為油田生產(chǎn)活動注入新的技術要素與管理活力?？茖W技術的不斷發(fā)展，使得油田自動化技術已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的自動化模式，對計算技術、信息技術以及通信技術進行優(yōu)化整合，并采取可編程控制系統(tǒng)、計算控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)等技術模式。例如伊朗雅加達油田在開發(fā)過程中，為了便于油田管理與生產(chǎn)，使用了集成化過程控制與安全管理系統(tǒng)，也就是通常意義上的ICSS系統(tǒng)，實現(xiàn)了油田井口到集中處理中心的全數(shù)字、智能化控制與管理。隨著科學技術的進步，尤其是計算機技術的迅猛發(fā)展，油田自動化在發(fā)展過程中越來越多地呈現(xiàn)出集成化與高效化的特點。從通信層面來看，油田自動化技術的發(fā)展越來越依賴于通信技術，尤其是無線通信技術，借助于無線通信技術自身的技術優(yōu)勢，對油田壓力傳感器、溫度傳感器、流量計量器以及載荷傳感器之中的信息數(shù)據(jù)，進行快速傳遞與高效互動，為可編程控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部之間各個技術環(huán)節(jié)的互動，創(chuàng)造了良好的平臺，提升了油田自動化的使用性。
2無線通信技術在油田自動化中應用所遵循的原則
無線通信技術在油田的應用不僅需要各項教育政策的支持，還需要安全技術人員立足于無線通信技術工作的實際，以科學性原則與實用性原則為引導，從宏觀層面提升自身的思想認知，明確無線通信技術工作的基本需求，進而全面提升油田自動化無線通信技術的效能。（1）無線通信技術在油田自動化中的應用必須要遵循科學性的原則。無線通信技術在油田自動化中的實現(xiàn)，要充分體現(xiàn)科學性的原則，只有從科學的角度出發(fā)，對油田自動化的相關內(nèi)容、無線通信技術的定位以及具體職能進行細致而全面的考量，才能夠最大限度地保證無線通信技術能夠滿足油田自動化的客觀要求。只有在科學精神、科學手段、科學理念的指導下，才能夠以現(xiàn)有的技術條件與操作方式為基礎，確保實現(xiàn)無線通信技術在油田自動化中的科學、高效。（2）無線通信技術在油田自動化中的應用必須要遵循實用性的原則。由于油田自動化涉及領域較多，工作類型內(nèi)容多樣，信息數(shù)據(jù)繁多。為了適應這一現(xiàn)實狀況，確保無線通信技術在油田自動化操作中的有效應用，就要盡可能地增加無線通信技術維護應用方案的兼容性，減少復雜冗余環(huán)節(jié)據(jù)對油田自動化中無線通信技術維護活動的不利影響。因此，無線通信技術以及相關技術應用流程必須進行簡化處理，降低操作的難度，提升無線通信技術應用方案的實用性能，使得在較短時間內(nèi)進行有效化操作，保證油田自動化的順利開展，提升現(xiàn)階段油田自動化的質(zhì)量與水平。
3無線通信技術在油田自動化中應用的途徑與手段
無線通信技術在油田自動化中的應用是一個系統(tǒng)化體系，油田技術人員對無線通信技術的應用，以科學性原則與實用性原則為引導，以現(xiàn)有的通信技術為框架，進行技術應用模式的探討，以期構建起現(xiàn)代、高效的油田自動化模式。
3．1油田自動化體系中無線網(wǎng)橋的搭建
為了應對油田運營過程中對于通信技術的使用要求，滿足油田管理活動遠距離信息傳遞工作的客觀要求，技術人員需要進行無線網(wǎng)橋的搭建。具體來看，需要在科學性原則的框架體系下，對無線網(wǎng)橋應用需求進行梳理，目前我國油田開采過程中，普遍使用5．8G頻段的網(wǎng)橋，這一頻段的無線無需申請就可以進行使用，并且頻段接收設備部署難度較低，成本容易控制，對于石油自動化體系的搭建有著十分深遠的影響。通常情況下，無線網(wǎng)橋可以劃分為點對點、點對多點以及中繼站連接，在選擇無線網(wǎng)橋搭建的過程中，要充分結合油田生產(chǎn)管理活動的客觀要求，對實際的通信需求、通信距離進行評估。在評估的過程中，結合無線網(wǎng)橋各項技術參數(shù)，調(diào)整無線網(wǎng)橋的搭建方式。例如對于長距離無線通信，網(wǎng)橋應采取點對點的通信方式，提升油田信息數(shù)據(jù)傳輸效率。對于短距離的油田無線通信，無線網(wǎng)橋應采取點對多點的構建方式，節(jié)約油田自動化過程中無線通信技術的使用成本，避免不必要的資源浪費。除了進行無線網(wǎng)橋結構的設置之外，還需要對設備、室內(nèi)單元進行調(diào)整，為了確保無線網(wǎng)橋硬件裝置的穩(wěn)定性，需要在設置過程中對通信區(qū)域進行規(guī)劃，規(guī)劃出多個計量站，對油田信息數(shù)據(jù)交互進行管控。同時為了確保管控效能，技術人員還需要進行視頻監(jiān)控體系，以視頻的形式，在中央控制室對油田自動化過程中無線通信活動進行管控，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應立即采取應對措施，發(fā)揮無線通信技術的優(yōu)勢。
3．2進行無線通信技術的升級優(yōu)化
在油田自動化體系內(nèi)部，為了構建起現(xiàn)代、高效的無線通信技術運行模式，提升無線通信系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與通信的高效性，使得無線通信技術充分滿足油田日常生產(chǎn)與管理活動的客觀要求。除了進行油田自動化體系升級優(yōu)化處理之外，還需要對無線通信系統(tǒng)的硬件構成進行科學分析，在此基礎上，持續(xù)深入地進行無線通信技術的升級優(yōu)化，以期貼合油田自動化發(fā)展趨勢。在無線通信技術在升級優(yōu)化的過程中，油田技術人員在實用性原則的引導下，對整個技術應用體系必要的優(yōu)化，除了進行必要的無線網(wǎng)橋設置之外，還需要對無線通信系統(tǒng)的結構進行調(diào)整.無線通信系統(tǒng)中每一個無線模組通過SPI將主控板與射頻板有機地結合起來，通過相關數(shù)據(jù)運輸元件，對數(shù)據(jù)信息進行匯總與輸送，并在這一過程中對傳感器中數(shù)據(jù)進行分類，且以節(jié)點為基礎實現(xiàn)信心數(shù)據(jù)的計算與分析，從而為無線通信系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的構建奠定了基礎，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高效處理與科學應用。借助主控板與射頻板內(nèi)部設備結構的調(diào)整，使得無線通信能夠充分適應不同的通信使用需求，對現(xiàn)階段油田自動化體系的構建有著積極的作用。除了進行上述硬件系統(tǒng)搭建處理活動。還需要技術人員進行無線傳感器網(wǎng)絡的設置，在設置的過程中，需要考慮網(wǎng)絡速度與移動性，對傳感器的數(shù)量以及位置進行優(yōu)化。
3．3MIMO技術在無線通信技術中的應用
MIMO技術能夠憑借自身的技術優(yōu)勢，有效提升無線通信系統(tǒng)自身的頻譜效率，增強信號傳輸?shù)馁|(zhì)量與水平，因而被廣泛應用于無線通信網(wǎng)絡的構建過程中。借助于MIMO技術，油田開采活動效率得到提升。傳統(tǒng)的無線通信技術在使用MIMO技術的過程中，相關硬件構成較為煩瑣，造成油田無線信號處理難度較大，因此大大增加了油田自動化中無線通信技術的使用成本［4］。同時在無線通信網(wǎng)絡下傳統(tǒng)的MIMO技術難以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務的使用需求，因此需要油田技術人員在進行無線通信技術應用的過程中對大規(guī)模MIMO技術進行科學高效的應用。大規(guī)模MIMO技術能夠提升無線網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)獲取的渠道，并且由于現(xiàn)階段時分雙工系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)，使得大規(guī)模MIMO技術能夠以分雙工系統(tǒng)為基礎，減少TDD系統(tǒng)的信道開銷，實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡系統(tǒng)物理層技術的新突破［5］。
4結語
無線通信技術在油田自動化中的應用，對于提升油田自動化技術的實用性與高效性有著十分深遠的影響?；谟吞镒詣踊夹g的發(fā)展趨勢以及無線通信技術的原理，本文從多個維度出發(fā)，以科學性原則與實用性原則為基本框架，為無線通信技術在油田自動化的應用提供了必要參考。
參考文獻
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［5］郝紅勛．淺談無線通訊技術在水利水電自動化系統(tǒng)中的應用［J］．科技尚品，2016（7）：17－19.
作者:董俊樂 王德州 單位:河北省河間市采油三廠 河北省任丘市通信有限公司
