3G網絡在油區數字化建設中的應用探索

[摘 要] 無線3G網絡無疑是當下最熱門的通信技術，本文探討在中國電信CDMA 2000環境中，通過搭建視頻采集實驗平臺尋找一種3G技術與石油生產完美融合的可能。

[關鍵詞] 無線傳輸； 3G技術； 視頻采集

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 23. 035

[中圖分類號] TN929.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）23- 0067- 01

1 前 言

油田數字化建設已經成為現代化油田發展的迫切需要，但是要在很短時間內給每個井站、增壓點都鋪設光纜，增加工作人員值守，這些投入無疑是巨大的，而且還需要很好的后期服務與之配套。如果能在節省成本的同時又能滿足數字化建設的需要，則是最好的結果。考慮無線網絡的應用便成了首選。[1]

2 主要創新點

（1） 數據采集：油田基本采油單元是由多口油井、計量站以及其他分散設施組成，整個采油廠各種設施的工作狀態與采出油品的數據直接關系到油田生產的穩定必與原油質量。目前油田由工作人員每日定時檢查設備運行情況并測量、統計采油數據，既浪費人力，又浪費時間。利用3G網絡將數據上報服務器，管理人員可以及時了解各個設備運行數據，從而確保油井的安全運轉。此外，通過該技術還可實現油田電力遠程無線抄表、油田熱注爐數據監控等應用。

（2） 油田無線視頻監控：通過互聯網絡平臺為授權用戶提供直觀、快捷、高效、穩定的井場實時視頻圖像跟蹤服務。做到現場與基地的“零距離”調度指揮，及時發現安全隱患，快速提出科學、合理的整改要求，有效減少跑現場次數，更加安全、高效地實施采油作業。

（3） 3G應用：油田油氣井站使用3G技術實際上是利用3G信道無線和寬帶的特性，拋棄了其漫游的特性。帶寬使用上則利用了上下行帶寬的不對稱性，只占用相對寬松富裕的上傳帶寬資源，不會對緊張的下載帶寬資源造成太大壓力。[2]

3 數據采集技術要求

在一個井場環境下，需要采集的數據如下：

（1） 上傳量：油水井場——井場視頻上傳 + 功能測量上傳 + 抽油機信號上傳 + 加藥機信號上傳 + 投球信號上傳 + 電量上傳 + 其他 = 600 kb，每個井場保證1 Mb更好。天然氣井場——井場視頻上傳 + 流量測量上傳+緊急截斷閥信號上傳 + 套管壓力信號上傳 + 其他 = 256 kb，每個井場能保證600 kb更好。

（2） 下傳量：油水井場——抽油機控制信號 + 加藥機控制信號 + 投球控制信號 + 其他 = 可忽略。天然氣井場——緊急截斷閥控制信號 + 其他 = 可忽略。

（3） 數據上傳間隔：一般5～10分鐘一次。

4 實驗平臺搭建

選擇的設備有EVDO無線路由器、單路視頻服務器、工業攝像機以及監控終端PC各一臺[3]。3G網絡環境為中國電信的CDMA 2000網絡。

選擇現場生產地作為測試點，結果顯示單個傳輸畫面有明顯的時延抖動現象，并且與信號接收地距離信號源遠近、有無障礙物遮擋則有明顯的聯系。上行速率基本達到250 kb/s，下行速率達到900 kb/s，傳輸速率不能滿足畫面順暢傳輸的要求。

通過使用ping命令找到運營商的無線基站到數據上傳路由器間的延遲非常高，運營商在上行空間上控制得都很小，大概在250 kb/s。保證視頻正常展示，上傳速率最好要達到600 kb/s左右，故需要擴容傳輸帶寬[4]。

5 性能優化

通過對發射系統設備的優化，將CDMA 2000的網絡帶寬上行提到最高，使用CDMA 2000 3G無線網絡分析軟件對網絡帶寬做數據統計。下行RLP層吞吐率最高速率為1 783.71 kbps，平均值為1 193.67 kbps，速率較快。上行RLP層吞吐率最高速率為951.2 kbps，平均值為734.31 kbps，速率較快。此數據基本滿足我們對井廠視頻、數據上傳的需求，但只能保證一路視頻的實時上傳。

6 3G網絡應用評價

無線帶寬資源畢竟有限，要通過優化技術和設備配置緩解3G帶寬相對緊張的局面，有兩種思路：一是考慮到井場數據上傳間隔為5～10分鐘一次，每次占用的時間僅幾秒，可利用這一點，對某一個站所轄井場數據采用輪回占線發送的方式；井場視頻可采取文件導入技術，進行畫面切換，提高現有帶寬的有效利用率。二是采用3G + GPRS技術，由3G負責畫面傳輸，由GPRS負責數據回傳，各負其責，提高信息上傳的保證率[5]。

綜上所述，3G技術所帶來的便捷是毋庸置疑的，它大大削減了不必要的成本消耗，無形中也提高了工作效益。但要想使3G技術和油田生產達到完美融合，一方面要利用好它靈活的組網形式，另一方面也要正視自身的一些缺陷。只有這樣才能做到有的放矢，更好地為油田建設服務[6]。

主要參考文獻

[1] 丁順. 淺談3G技術特點及其應用前景[J]. 黑龍江科技信息，2009（13）.

[2] 陳飛. 基于3G網絡的無線視頻監控終端[D]. 濟南：山東大學，2010.

[3]陳艷，陳偉.基于CDMA 1X的工業數據采集與監控系統[J]. 自動化技術與應用，2006（4）.

[4] 孫海明. 基于CDMA 1X視頻監控終端的設計[D]. 成都：電子科技大學，2007.

[5] 劉樂. 基于CDMA網絡的無線智能監控系統設計[D]. 南京：南京理工大學，2007.

[6] 李子旭. 淺析3G技術及其發展趨勢[J]. 考試周刊，2010（51）.