McWill技術在油田地面建設的應用

【摘要】本文對油田地面建設的需求進行分析，針對需要的特點及McWill的優勢進行綜合評述，提出基于McWill系統構建油田地面建設物聯網項目的的無線通信方案及構建特點。

【關鍵詞】McWill 無線;油田地面建設

一、McWill技術

McWiLL（Multi-Carrier Wireless Information Local Loop，多載波無線信息本地環路），于2010年被ITU確認為移動寬帶無線接入技術國際標準，是我國第一個擁有國家授權頻段并制定了行業標準的寬帶無線接入技術制式。

McWiLL單基站占用5MHz的載頻帶寬，最高吞吐量為15Mbit/s，終端最高吞吐量為3Mbit/s，最多能支持并發300路語音，是目前可商用的、支持移動性的寬帶無線接入系統。McWiLL支持固定、便攜、全移動模式下的各種應用。

二、油田建設的需求

隨著我國信息化建設及通信技術的高速發展，油田地面建設的安全性及智能化要求也隨之升高，主要矛盾集中在以下幾點：

1.石油的需求與生產成本

我國經濟建設及民生現已進入的高速發展階段，對石油類產品的需求的正在呈幾何式增長，而相對的油田生產作業效率幾十年來卻幾近不變，同時因為油田的發展，油井的日趨分散，造成了人員的增多和管理的困難，這使得石油的成本相應增加，不利于我國經濟的發展。

2.安全性要求與全天候工作

石油行業對于安全作業的要求非常高，而因其較高的經濟價值使得不法分子的偷油、盜油行為又屢禁不止，同時油井的開采、儲運又是一種全天候的作業模式，使得對油田地面建設的安全管理成為難點之一。

3.地形因素與合理化布線

由于油田的油井多分布于偏遠地帶，地廣人稀，且分布并不均勻，光纖作為最高速、最安全的通信介質，無法滿足全地形、靈活性構網、滾動化擴展及移動化作業的要求。

4.高帶寬要求與通信安全

為保證作業安全及智能化管理，視頻監控及數據采集將作為油井上的基本配置，這將要求有至少1Mbit/s的數據傳輸帶寬，而一般公網的3G、4G的主要客戶群為公眾，主要為下行業務，其上行業務不能支持大量數據回傳的業務;同時，由于公網通信主要面對公眾運營，存在著巨大的信息泄露隱患，且隱患點遍布整個傳輸環節，而專用的高帶寬VPN通道費用又較為昂貴。

5.經濟性

物聯網的目的為簡化管理，精簡人員，提高效率，如果建設的費用過高，將嚴重降低其建設的必要性，因為網絡架構的經濟性也是一個重要的參數。

三、McWill對于油田地面建設的優勢

1.高帶寬、高覆蓋率

McWill采用智能天線技術，通過空間波束賦形可有效的提高鏈路預算，從而保證較大的覆蓋范圍。工作在400MHz頻段的McWill基站可以覆蓋半徑最大可達20～30km;工作在1800MHz頻段的McWill基站可以覆蓋半徑可超過10km。城區單基站典型覆蓋半徑也可達到1～3km。

McWill系統采用了最小8kb/s的細顆粒帶寬分配機制，單基站支持雙向各300個并發信道，提供大用戶量并發服務，十分適合油田地面建設的系統需求。

2.安全、可靠

McWill作為擁有完全自主產權的無線寬帶技術，具備完善的加密認證策略等安全機制。同時在終端管理能力、端到端業務能力、業務優先級控制能力以及安全性、可靠性防護上普遍高于公網無線寬帶通信終端，可以滿足油田地面建設對工業級傳感器、控制器、機械設備、儀器儀表的端到端調度、管理及控制的要求。

3.易于擴展、構網

McWill系統具有高帶寬、高覆蓋、非視距傳輸、高抗干擾等特性，同時在雨雪等惡劣天下的高穩定性有效的保證了油田地面建設各單體的通信需求。基站的安裝簡易、快速，利于油田的滾動性發展。

同時McWill技術作為大唐、烽火等17個廠商均擁有制造使用權的技術，在設備選擇上有很大的可選性，同時避免了牌照壟斷造成的困擾。

四、基于McWill技術的物聯網的架構

1.油田地面建設的物聯網架

圖1

如圖1所示，一般的油田建設物聯網分為感知層、傳輸層級應用層。其中感知層的目標為現場，利用各種數據采樣設備，對目標的關鍵數據和視頻圖像等進行采樣，數據經傳輸層的網絡進行回傳，最終數據進入應用層的各種服務器或管理器中進行處理。

2.基于McWill的物聯網

因McWill的技術優勢，無論是儀表數據信號還是視頻數據信號，對于用戶來說McWill網絡是透明的，因此，對于油田地面建設的感知層的各種信號均可利用McWill系統提供的MEM模塊，供第三方二次開發數采終端，進行數據采集應用。

因每個井場的工業參數數據和視頻數據總和較大，一般為1～2Mbit/s，而單個MEM模塊的數據流量可達3Mbit/s，并且可根據需要調節上下行分配比，因此McWill技術非常適合油田地面建設的數據傳輸。

McWill技術上支持VLAN的無線技術，可以在軟件上劃分管理區域，利用管理及通信安全，同時MEM模塊接口可根據需要配置適合以太網的RJ45接口，也可以配置成適合RS485/RS232協議的串口，便于儀器儀表的接口配套。

五、結束語

McWill寬帶無線通信技術是中國石油油氣田生產物聯網項目建設的首選無線通信系統，并已經在大慶油田、華北油田大規模商用。主要領域包括控油機、計量間、中轉站及聯合站的自動化測控、視頻監控及生產調度，可以大幅提升油田資源優化配置水平及勞動生產效率。