短波/超短波在油氣田井口數據實時檢測及遠程傳輸係統中的應用
應用技術
作者：王瑩
摘要 本文介紹基於油氣田井口數據采集及遠程傳輸係統中短波/超短波通信技術的應用，給出應用中通信天線和電台的選擇方法，及組網方式和通信協議的設計。利用該設計能實現采集數據的遠程無線傳輸，誤碼率低，已成功應用於油氣田數據采集領域。
關鍵詞 短波/超短波；天線；組網方式；通信協議
中圖分類號TE46 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）77-0144-02
1 短波/超短波通信係統
在油氣田井口數據采集及遠程傳輸係統中涉及到的采集數據的遠程傳輸。目前遠程傳輸有多種方式，大多采用有線通信或無線CDMA/GPRS通信方式，但從油氣田井口的特殊地理環境及運行維護費用角度考慮，本設計選擇短波/超短波的無線傳播方式。
1.1 通信天線的選擇
天線在通信係統中有著很重要的作用，它是電波能量發射和接收窗口。如果天線的選型和架設不當，即使有大功率的發射機和高靈敏度的接收機，也不可能獲得高質量的通信效果。當短波/超短波通信係統的硬件設備選定以後，其通信質量的好壞除了取決於選頻外，再就是取決於天線的選型和架設[1]。
在無線電通信中，總希望發射天線能將它的大部分能量向通信方向輻射，而不希望向其他方向輻射。因為這樣可以節省功率，從而提高設備的利用率。也就是說，發射天線在向空間輻射電波時，應具有一定的方向性。短波通信中，為了適應電離層的變化，天線的方向性不能太強。在廣播中，為了覆蓋較寬的地區，就需要弱方向性的發射天線。
結合實際應用情況，由於一個采油廠由一個控製中心和眾多油井組成，所以通信組網時采用一個控製中心對眾多口油井的方式，控製中心安裝全向天線向四周發射信號，每口油井處安裝定向天線接收並應答信號。同時在實際安裝時，也要調整發射的仰角，直到找到一個最大的信號接收角度。
1.2 電台的選擇
本設計采用的是軟件無線電台，其優點是盡可能在接近天線處將信號數字化，之後利用DSP等微處理器和大規模可編程邏輯芯片構成的統一平台，結合各種軟件實現完成各種通信功能。既能滿足模塊化、通用化的設計要求，又能降低費用。
2 組網方式
短波/超短波通信係統設計關鍵在組網方式和網絡的結構確定[2]。
油氣田有多個采油廠，每個采油廠由眾多口井組成，如果采用的短波/超短波電台是半雙工工作方式，隻有接收到RTS觸發信號才能接收數據，隻有DTR端口導通才能發送數據。發送數據時RTS至高，DTR至低；接收數據時RTS至低，DTR至高。如果采用全雙工電台，則不用考慮RTS和DTR導通端口，可以直接進行數據通信。因為整個係統工作的同一時間裏隻能有一個井口的數據采集裝置通過串口給上位機電台發送數據，為了避免衝突和數據的實時性，所以必須設計係統的工作時序。並且當油壓數據值超過某一限定值時就要做相應的報警處理，傳送及時準確的采集數據到上位機，通知站內工作人員及時采取相應措施。