無線網絡進油田應用前景及效益分析
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[時間:2009-06-12 計算機世界 關注度:0]
摘要: 中國石油是一家集油氣勘探開發、煉油化工、油品銷售、油氣儲運、石油貿易、工程技術服務和石油裝備制造于一體的綜合性能源公司。作為中國最大的超大規模國有企業之一，中國石油不僅要為提高自身的整體競爭力而搞好信息化，同時還有責任、有必要為中國石油...
中國石油是一家集油氣勘探開發、煉油化工、油品銷售、油氣儲運、石油貿易、工程技術服務和石油裝備制造于一體的綜合性能源公司。作為中國最大的超大規模國有企業之一，中國石油不僅要為提高自身的整體競爭力而搞好信息化，同時還有責任、有必要為中國石油行業和整個國家的信息化建設做出應有的貢獻。但是，信息化建設并不是一勞永逸的。信息技術在飛速發展，企業的需求也在不斷出新，信息化建設已經發展到了新的階段。中國石油和其他國內外的石油企業一樣，正面臨著信息化建設的新課題——開發無線應用。
油田的無線需求
基礎網絡建設是中國石油“十一五”信息總體規劃重要的組成部分，其整體目標為根據中國石油信息總體規劃的六個“統一”原則，對其所屬地區公司骨干網絡進行改造及規范，并為隨后上線運行的大型應用系統如企業資源計劃(ERP)、地理信息系統(GIS)等提供全天候、穩定、可靠的專業應用網絡環境。
目前，油田企業隨著基礎網絡建設的部署，各領域都通過擁有層次化模塊設計以及先進技術的有線網絡所覆蓋，將高可靠性、開放性、靈活可擴展性、可管理性、安全性融合為一體，使中國石油基礎網絡建設具有一定技術和需求的前瞻性。但是，隨著中國石油網絡改進的推進，業務不斷的發展，部分專業應用無法在有線網絡中傳輸數據，給網絡中應用系統造成了瓶頸，這些網絡瓶頸，一般會有以下幾種：
地域問題
各作業小隊分散或者海上油井，在鋪設光纜造價過高或根本無法架設光纜時，實時數據無法傳送給相關人員。
環境問題
嚴酷的工作環境是有線鏈路以及設備所不能接受的，例如高溫，劇毒、天寒等惡劣的環境下。
人員問題
處于移動狀態的工人無法和在辦公室的專家一樣獲取內部資源和數據，使得在野外作業的人員與專家無法溝通，在這種情況下，專家不得不到現場進行指導作業。
資源有限
各數據采集點無法進行昂貴的鏈路鋪設、不能保證有線設備的機房等各種資源有限原因，使重要的生產數據不能及時傳輸給相關人員。
在以上幾類環境下，現有的網絡無法保障重要數據的基本傳輸，使重要的生產系統無法正常上線，降低了企業生產力，致使企業蒙受巨大損失，然而無線技術憑借靈活高效的組網方式，能夠解決這一系列的問題。
無線應用遍地開花
目前，無線網絡已經有效結合有線網絡，一同滲透到了中國石油信息化建設中各個角落。無線組網技術所涉及的領域有： 油田企業鉆井裝置、煉化石化企業的生產裝置、銷售企業加油站、長距離輸油管道等。各個領域采用的無線組網技術各不相同，普遍采用的無線技術為Wi-Fi、TD-SCDMA、Mesh、WIMAX、3G等技術，這些組網技術相互結合或者與有線網絡相結合，使中國石油在企業內部組成了一張“緊密的大網 ”。
中國石油眾多油田是以石油天然氣勘探開發為主營業務的，石油行業的油田、石油管道的生產作業多是在比較荒蕪、偏僻，甚至惡劣的環境中進行，安全管理更需要實時監控各生產環節作業情況的變化，以便及時采取應對措施。油田企業需要實時監控油罐儲量情況、油井生產環境等環節，但有線網絡無法完全覆蓋整個油田企業。為了解決油田企業網絡覆蓋問題，無線網絡與有線網絡有效結合在一起，可滿足油田企業的以下幾大需求：
1. 需要通過快速響應保證最少的停機時間，通過實時的數據接入檢測數據;
2. 油量數據的采集回傳;
3. 溫度、濕度、壓力傳感器的數據采集回傳;
4. 作業機器工作狀態的數據采集回傳;
5. 需要提供資產的物理安全信息，在發生緊急事件時追蹤人員行蹤;
6. 遠程監控重要資產的位置信息，重要資產的庫存遠程管理; 對重要人員的行蹤遠程追蹤;
7. 需要為員工、訪客提供基于IP的語音、視頻服務，以提高生產力;
8. VoIP的應用;
9. 采用PDA或者工業無線終端進行工作;
10. IP視頻監控;
● 需要減少采用衛星鏈路帶來的巨額鏈路支出;
● 采用遠程無線回傳技術提供數據聯網功能。
油田企業適用的無線技術
一、 Wi-Fi技術
Wi-Fi全稱Wireless Fidelity，基于IEEE 802.11網絡規范，其802.11X規范中包括： 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等多種標準。而在油田企業普遍使用的Wi-Fi標準為802.11g以及802.11a，前者為2.4GHz頻段，后者為5.8GHz頻段，使用數據率都為54Mbit/s。
Wi-Fi接入方式
Wi-Fi是目前發展很快的基于IP的無線網絡技術，它的特點是頻帶較寬，但通信范圍比較小，所以被定義為無線局域網。引進無線Wi-Fi技術，能在一定程度和范圍解決油田企業有線技術無法滿足的應用需求。
油田單井以及計量間分布比較分散，有線網絡無法覆蓋，一般都是通過無線網橋接入到通信中心網絡， 然后數據通過有線網絡傳輸到總部機關。
Wi-Fi的特點
● 集中管理的動態射頻控制
● 快速安全漫游
● 實時可見的定位服務
● 集中實施 IDS 和 IPS 安全防護黑客
● 統一的有線和無線解決方案——Qos、安全認證、帶寬控制
● 高效率的WLAN安全， 部署及管理，降低總體成本
● 可升級、可靠的、具有彈性的WLAN架構
Wi-Fi應用范圍
數據采集系統功能
主要應用于油田抽油機、計量間等，A2系統、地面工程動態信息系統，生產數據、地調日報、地質旬報查詢系統等。
視頻監控系統設計
主要應用于油井設備，各作業小隊以及重要生產現場。
Wi-Fi與有線技術混合組網方式，可以解決油田企業存在的建網問題。Wi-Fi和有線技術有互補趨勢，在很長時間內兩者將共存并相互配合。
二、 SCDMA技術
SCDMA是同步碼分多址的無線接入技術，它采用智能天線、軟件無線電以及SWAP+空中接口協議等先進技術，是一個全新的擁有完整自主知識產權的無線通信技術標準。
SCDMA的接入方式
SCDMA采用時分接入方式，公共信道P-CCPCH在TS0時隙發射，下行同步信道DWPTS在自己的特殊時隙發射，一方面不和業務信道共用功率，另一方面在信噪比指標方面不和業務信道相互影響。
SCDMA的特點
● 網絡覆蓋范圍廣，尤其對偏遠油田覆蓋效果非常理想，完全適合油田自動化數據采集需要;
● 系統性能穩定，可靠性高，巡檢時間短;
● 系統具有語音、數據優先級設置功能，可以根據用戶的需求設定各種業務的優先級，可以令數據業務優先于語音業務，以保證數據傳輸的實時性、可靠性;
● SCDMA數據通信終端具有自我檢測功能，它與外接的RTU設備具有心跳機制，在工作過程中互相監視、互相復位。
SCDMA的應用范圍
自動化測控系統功能
主要應用于油田企業的電壓開關、高壓計量、熱力系統等生產數據的自動化。
視頻監控系統設計
主要應用于油田企業重要資產的監控等。
無線網絡帶來效益
油田企業采用無線網絡后，不但增加了油井開井時率，使原油日產量有所提高，而且油井及采油設施的安全方面也得到了保證，確保了油區正常的生產秩序，減少了維護開支，有效降低了生產成本，實現了降本增效的目的，同時，也在一定程度上改善了工作人員的勞動環境，降低了工作人員的勞動強度。
使用無線網絡帶來的效益可歸納為以下七個方面：
1. 實時自動監測和控制油井工作狀態，提高了油田企業的現代化管理水平，提升了企業的形象。
2. 減少生產管理人員，提高勞動生產率，減輕了巡檢員和維護人員的工作量，節約了勞動生產成本。
3. 完全避免了巡檢員因巡檢不及時所帶來的故障延遲、維修速度慢、生產停止、采油量減少的人為損失。
4. 承擔采油設備安全生產的監測與控制，出現異常情況時，能夠迅速報警，使生產管理人員在事故發生之前即采取措施，防患于未然，減少了事故損失，保護油田的采油設備。
5. 減少停產時間，提高油井采油時率，在出現故障時，能夠及時準確地報警，使油井在最短的時間內恢復生產，提高油井采油時率。
6. 降低電能消耗，減少設備磨損。對供液不足的抽油井建立合理的間抽時間表，實現抽油機的間抽控制，從而顯著提高泵效，降低電能消耗，減少設備磨損，延長檢泵周期。
7. 信息共享，管理優化。運用Internet/Intranet技術，在油田局域網的任何計算機上均可實時監測所有油井、計量站及水井的測控數據、電流圖等，實現任意時間段的歷史數據查詢、電流圖比較和報表圖表的打印功能，使油田企業進一步邁向了數字油田。
無線技術的優勢與不足
無線技術自誕生以來，便以快捷高效，組網靈活為優勢在飛速發展，對企業網絡來說，不需要布線或開挖溝槽，大大縮短了施工時間，有線網絡不能到達的地方都可以通過無線網絡來實現。
在擴展能力方面，無線有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。這樣，組網就能勝任從只有幾個用戶的小型網絡到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供像“漫游”(Roaming)等有線網絡無法提供的特性。
無線技術具有投資的可再利用性，投入無線設備的網絡環境，如果到了具備有線接入的條件或其他原因，無線設備可以輕松地再用到別的地方，而不像有線網絡的線纜那樣，投資很難得到回收。
不過任何技術的成長完善過程中都會出現一些問題，無線技術的成長也不例外，清醒、客觀地認識這些問題，對認清無線組網的未來至關重要。目前無線網絡普遍反映、具有代表意義的幾個問題是：
1. 不同標準的兼容問題
現如今無線技術由于不同廠商支持不同標準，多標準造成了很多麻煩的兼容性問題，不利于企業網絡的發展，給用戶帶來很多不便。
2. 安全問題
雖然無線網絡不斷完善其安全性，但與成熟的有線網絡相比，還是有很多的不足，這給企業建立一套行之有效的無線網絡的安全策略帶來了極大的難度。
3. 帶寬問題
現有無線技術原來一直存在著帶寬過低的困擾，與傳統有線網絡技術相比，相差甚遠，但隨著802.11g標準的出現，帶寬的問題將在不久的未來得到改善，一定能夠解決無線網絡帶寬不足的弊端。
隨著無線網絡技術在國內的日益成熟，相信無線技術會解決上述不足，使無線網絡越來越多地被用戶所接受，從軍事到民用、從企業到家用，都將鋪展開來。而無線網絡在各方面的發展，更將會滿足企業用戶對無線網絡的全方位需求。從日常辦公環境到跨地區的網絡互聯，無線網絡都扮演著重要的角色。無線網絡的引入，為企業提供了一種新型的網絡應用平臺，為企業創建了無線自由的工作空間。
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