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无线通讯技术在石油测井中应用研究

更新时间 2011-10-27 14:13:53 点击数:

    无线通讯技术在石油测井中应用研究白常辉(西安方元能源工程有限责任公司西安7 1 0 2 0 1)摘要:将现代通信技术引入到测井工作之中,构建一套实时通信系统对测井数据传送予以实时传输,以实现管理部门对石油测井现场的实时监测,可以极大的提高测井效率和测井时间。基于这个背景本文对无线通讯技术在石油测井中的应用进行了研究,希望本文的研究可以为我国测井技术的发展做出贡献。
     关键词:无线通讯技术石油井测应用
    一般来说,石油勘探现场环境很恶劣,而对于石油测井过程之中得到的数据,常常是在测完之后,再向相关部门提交,这样会出现一些时间延迟,管理部门得不到实时的测井数据,对于那些距离非常远的测井现场,相关的延迟时间就更长。这样就不利于管理部门实时对测井工作进行监督和指导。管理部门也常常无法控制测井现场,常常会带来测井成本的提高和测井工作时间延误。因此,将现代通信技术引入到测井工作之中,构建一套实时通信系统对测井数据传送予以实时传输,以实现管理部门对石油测井现场的实时监测,可以极大的提高测井效率和测井时间。基于这个背景本文对无线通讯技术在石油测井中的应用进行了研究,希望本文的研究可以为我国测井技术的发展做出贡献。
    1常用无线通讯技术简介
    1.1超宽带无线通讯技术超宽带无线通讯技术是一种以超宽带信号为基础的新型的无线通讯技术。而所谓的超宽带信号是指那些功率点为-10dB的相对宽度大于25%或射频的绝对带宽大于1.5GHz的信号。这种信号拥有10m传输距离,高达1Gbps数据传输速率,3.1GHz~10.6GHz技术的工作频段范围,7.5GHz的工作带宽。该无线传输技术具有传输信号带宽较宽、数据传输速率高、隐蔽性好、功耗低、抗信号多径效果好等优势[1]。
    1.2蓝牙技术
    蓝牙技术是一种短程无线通讯技术,这种技术常常应用在手机领域,常常用于对于便携或固定电子设备所使用的电缆或连线进行替代的短距离无线连接技术,它拥有10m~100m的通信距离和3Mbps的传输功率[2]。
    1.3 Wi-F i无线通讯技术
    所谓Wi-Fi是一个由IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准,而Wi-Fi无线通讯技术是在这个标准上发展起来的通讯技术,它具有传输速率高、可移动性好,可靠性高、组网价格较低,组网灵活等优势[3]。
    1.4红外技术
    所谓红外传输技术是指那些通常采用850nm的红外光传输数据信息的技术,它的特点是要求传输设备之间拥有无障碍的直线信道,且最长通讯距离不超过10m。它具有安全可靠、产生成本低廉、无电磁干扰、保密性好、无须政府批准频带等优势,但其具有功率小、工作原理简单、成本低,传输方向性强、传输距离有限等缺点,进一步限制了其使用范围[4]。
    1.5射频技术
    所谓无线射频技术是一种非接触式的自动识别技术。它通过向目标对象投射射频信号来自动识别和获取目标对象的相关数据,整个过程无需人工干预,它可以在任何恶劣环境条件下工作。整个射频系统由标签、阅读器和天线三个部分组成,结构简单、功能强大。
    1.6 ZigBee技术
    ZigBee技术是一种最新的技术,它具有低价格、低速率的无线网络方案。它的通信速率要求比较低,甚至低于蓝牙技术,ZigBee的通讯设备,常常可以在不希望更换电池并且不充电的情况下能正常工作几个月甚至几年。ZigBee技术可以支持mesh型网络拓扑结构,可以建设一个大规模的网络,传输距离可达10m~75m,甚至可以进行更大范围内的拓展。
    由上文可知,各种无线通讯技术的特点各不相同,也因为其特点常常应用于不同的领域,对于石油勘探领域来说,在石油测井工作之中,应该ZigBee技术比较合适,它通信速率要求比较低、设备结构简单、可靠性高、传输距离远,这些都非常的符合石油测井工作现场的要求。
    2石油测井无线通讯系统的设计
    2.1整体设计(1)ZigBee技术。ZigBee技术是一种最新的技术,它具有通信速率要求比较低、设备结构简单、可靠性高、传输距离远等优势,非常的符合石油测井工作现场的要求。
    (2)网络传输协议选择。一般来说,当前应用最为广泛的两种传输层协议分别是:UDP和TCP两种协议,UDP又可以称为用户数据报协议,它具有传输速度快,建立连接简单等优势,它的应用环境常常是:一次只传送少量数据、对可靠性要求不高。而TCP协议可以为用户提供面向连接的可靠的流传递服务,通讯可靠性非常高,常常可以使网络上的一台计算机发出的字节流无差错的顺利传给其他的计算机。
    在石油测井工作现场,常常处理和传输的数据量比较大,网络工作环境也比较复杂,这非常符合TCP协议的工作要求,因此,本文的系统决定采用TCP传输协议。
    (3)具体设计方案。在石油测井现场,下位机控制传感器对各种现场数据进行采集,然后应用现场计算机整理、打包、压缩这些数据,最后将这些数据进行无线传输,在传输前设置好无线通信队列,然后应用ZigBee技术传输给Internet,而数据包通过Internet网络输送到相关管理部门的中心站计算机之上,借助中心局域网使得多个传输终端都可以对测井现场状态进行同时显示,管理人员也可以通过传输终端了解现场的情况。
    2.2通信系统模块的划分
    (1)用户接口。包括接收端和发送端接口,负责对相关指令进行接收和传达,如对解调器进行设置、断开和建立拨号连接、对测井数据进行传输、对资料文件进行传输等。
    (2)测井数据传输接口。整个系统的发送端从下层驱动程序对测井数据进行读取,然后降相关数据交给下层协议;接收端从下层协议对于数据进行读取,接收端并将数据交给上层用于绘图显示和存盘。
    (3)文件传输接口。这个接口主要用于交互测井资料文件,负责将文件型数据向下层协议传输或读取。
    (4)通信协议。包括ZMODEM协议和滑动窗口协议。滑动窗口协议用于传输测井数据,这个协议常常自带差错校验机制;
    ZMODEM协议用于传输资料文件,这个协议自带CRC校验和流控。
    (5)TCPIP套接字。网络的编程接口,作为程序的最底层,实现TCPIP协议和建立网络连接。

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