基于复杂电磁环境下的油气田井队无线组网模式研究

基于复杂电磁环境下的油气田井队无线组网模式研究

孙力军 杨晶富

成都理工大学信息科学与技术学院 四川成都 610059

摘要：目前随着我国社会经济的快速发展，油气田井队的网络建设也逐渐朝着智能化的方向发展，然而在复杂电磁环境下某些设备的性能指标会发生显著变化，异或是设备无法正常工作进而导致工程延期影响企业生产盈收。本文首先对目前我国油气田井队数字化发展现状进行了简单阐述，并根据目前的现状对其数字化网络的无线组网方式进行了深入分析，这使得油气田井队施工提高项目进展，加快工期建设，以期为油气田行业工作队提供有力的理论参考依据。

关键词：复杂电磁环境；油气田；网络技术；无线组网模式

引言

21世纪是能源信息化的时代，油气公司提升服务品质，就必须综合利用多专业数据、物联网、无线组网等新技术，迅速对作业井乃至整个油气田的作业做出科学决策，实现知识共享，提升整体作业水平。某些井站井场地处偏远荒凉山区或盆地地区、气候环境极度恶劣，传统人工井场巡检、全天候驻井驻站的经营模式存在部分参数采集麻烦、突发性异常发现迟缓以及原始数据资料无法实现共享等弊端。因此，进行基于复杂电磁环境下^[1]对油气田井队进行无线组网模式^[2]的研究具有十分重要的意义。

1.油气田行业现状概述

随着网络技术在油气田行业的应用越来越广泛，2008年后油气行业又迎来了新一轮的网络建设高潮，中石油启动了A1、A2、A7项目，国内各个油气田各专业公司都建设了各种信息系统，进而优化井场工作流程、提高油气井钻探技术水平和公司管理水平，达到创新增效的目的。当今社会是能源信息化的时代，油气公司要提升服务品质，就必须综合利用现代数据挖掘、远程决策、无线组网模式等新技术，迅速对作业井乃至整个油田的作业做出科学决策，实现知识共享，提升整体作业水平。目前油气田井场采集技术处于国内领先水平、比肩国际先进水平，成为油气行业的中国“蓝匣子”，创建了复杂地理环境下（如天气变化多、地理环境复杂等）的井场快速、稳定组网模式，建立了数据安全传输模式，为井筒工程数字化奠定了坚实基础。

2.无线网络的常见组网模式

在考虑无线网络的组建过程中，会遇到不同应用场景选择不同无线网络的问题。当前社会最常用的是这三种无线组网模式^[3]，即包括自组网模式、无线AP模式、无线路由器模式，下面就对这三种无线组网模式进行简单地解读。

2.1自组网模式

自组网模式指的是计算机与计算机之间的连接，是最简单的无线模式，这种模式适用于井队在野外工作时共享资料。如有井队技术员没有随身携带数据线，也没有便携式U盘，现在的通用笔记本大都内置有无线网卡模块，也就是通常所说的WIFI模块，通过内置的无线网卡在笔记本上经过一定的设置，就可以让多台笔记本之间相互通信，从而实现资料共享。不过这种模式有一个缺点，就是距离不能相隔太远，一般只能支持几米的范围之内的通信。

2.2无线AP组网模式

无线AP组网模式指的是以无线接入点的方式，组网模式类似于有线的交换机，并且这种模式适用于没有网线时用无线进行传输，仅需要用到无线AP和无线网卡两款设备。必要的步骤是将各个笔记本保持和无线AP在同一个网段，并在各个笔记本上的本地连接中右键单击”属性”按钮，并进一步选择TCP/IP网络协议^[4]，并在笔记本上输入相应的IP地址和子网掩码，然后进入到无线IP的设置页面选择相应的配置。至此各个笔记本即可通过无线网卡的”查看可用的无线网络”连到该无线网络中共享资料。

2.3无线路由器组网模式

无线路由器组网是目前最常见的无线组网模式，这种组网模式可以通过无线路由器来使得所有用户在同一时刻进行联网。这种组网模式的具体步骤是将联网进线接到路由器的WAN口上，然后普通电脑和无线路由器的局域网接口利用一根网线来连接。若某些应用场景下只有一根用于联网的网线，然而又有多台笔记本电脑需要上网，此时采用无线路由器组网模式既方便快捷也在一定程度上节约了生产管理成本。与此同时，为避免某些未授权用户接入到无线局域网络中来保证无线组网的安全性，可以在路由器上将SSID隐藏，开启无线安全功能 ，这也就是公众常说的设置复杂的WIFI密码，隐藏路由器。

3.复杂电磁环境下的油气田井队无线组网模式

为彻底解决油气田井场上电线、网线、数据线等诸多线缆、线缆容易遭到机械破损、铺设于低空与地面的线缆管理麻烦等一系列问题，油气井队施工员们在油气田井场架设无线WIFI覆盖。井场所有的数据采集传输首先在采集前端转换为以太网数据模式接入井场无线WIFI系统，实现在井场内的数据传输、共享，为周边设备的网络连接提供便利。如2.4GHz和5.8GHz的双频无线WIFI基站覆盖井场生产区，可经过5.8GHz频段网桥连接扩展覆盖生活区等范围，2.4GHz主要用于附近设备、终端等的接入。2个无线频段同时运行工作在同一网络，互不影响，采用调频技术解决井场电磁干扰问题。

整个系统采用结构化设计，功能模块化，通过井场的实际应用证明，整个无线组网系统具有高可靠性、稳定性、先进性，部署快速高效，维护简单快速。解决了井队现场数据采集的不稳定性、无效性、部署复杂、运维困难等问题。根据井队现场网络的不确定性，尤其是在复杂的电磁环境下，采用4G全模全网通无线4G路由器，可根据井队现场运营商网络状况选择4G通信。井队现场本地网络采用无线方式，2.4G/5.8G双频覆盖，无线中心站采用全向天线，无线丛站使用定向天线。对于固定网络接入终端采用5.8G接入^[5]，具备无线频段自动匹配功能，避免现场无线频段的干扰造成无线网络的不稳定性（常用无线频段多为2.4G），现场常用终端使用2.4G无线接入。

无线网络设备同时满足了井队现场固定及移动终端的网络接入，也可保障了接入点的网络宽带及稳定性。同时设备具有网络接入的安全管理功能，满足现场网络的安全管理要求。网络设备具有宽电压输入及防雷保护功能，避免了井队现场供电的不稳定造成设备损坏的概率。通过研究，形成1套完善的井筒工控数据采集系统，实现了现场实时数据项采集、传输及存储，成为油气行业的中国“蓝匣子”。创建了复杂地理环境下的井场快速、稳定组网模式，建立了数据安全传输模式^[6]。

4.结语

当今社会科技发展迅猛，在油气田井队的无线组网研究以及建设中网络技术得到了更加广泛地应用，尤其是在一些复杂的电磁环境下井队无线组网模式研究正方兴未艾。在油气田生产物联网中应用无线组网技术来保证油气生产信息传输的高效性、安全性以及相关油气参数采集的精准性和及时性。因此，在井队无线组网过程中，必须要确保无线组网设计的科学合理性以及无线组网方案的严谨性，保证无线组网技术在油气田领域的科学合理应用。

参考文献

[1] 刘义, 王国玉, 冯德军,等. 基于装备作战效能的复杂电磁环境下训练效果评估[J]. 系统仿真学报, 2009, 21(17):5375-5378.

[2] 韩欢, 王华军. 浅析智能家居无线组网模式[J]. 无线互联科技, 2013(5):114-114.

[3] 吕玲玲. 无线局域网组网方式研究与实现[J]. 科学技术创新, 2013(20):160-161.

[4] 李超. TCP/IP体系结构中传输层协议浅析[J]. 信息通信, 2008, 21(4):30-32.

[5] 魏瑞新. 再谈轨道交通2.4G和5.8G频段与Wi-Fi干扰问题[J]. 电子世界, 2014(9):97-98.

[6] 曹永. 油田数字化网络组网方式的合理应用[J]. 计算机光盘软件与应用, 2013(23):134-135.

作者简介：

孙力军（1994-），男，硕士研究生，主要研究方向为信号处理、图像处理、短距离无线通信。

杨晶富（1996-），男，硕士研究生，主要研究方向为集成电路设计、短距离无线通信。