淺析物聯(lián)網(wǎng)石油測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

苗志勇

摘 要：石油測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸在很長一段時(shí)間通過七芯電纜完成，這種傳輸方式存在較多的弊端，主要缺點(diǎn)有：信號失真、信心量少、傳輸速度慢等。特別是在一些深井的信號傳輸過程中，各種信號之間的相互干擾問題越發(fā)嚴(yán)重，這也成為了阻礙現(xiàn)代測井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展必須解決的問題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 石油測井 數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號：TE94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（a）-0093-01

油田日常維護(hù)工作的順利開展，需要掌握油井的實(shí)際生產(chǎn)情況，因此需要通過儀器對油井的層數(shù)進(jìn)行檢測。我國油井分布比較松散，因此對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞存在交的困難?；诖?，該文對物聯(lián)網(wǎng)石油測井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容進(jìn)行了介紹，希望對相關(guān)工作人員能夠有所幫助。

1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)主要指的是末端設(shè)施和設(shè)備，主要包括工業(yè)系統(tǒng)、傳感器以及貼在射頻識別器上各種設(shè)備、攜帶無線終端的車輛和個(gè)人等。通過各種無線、有線，長距離或短距離的相互連通實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳輸。物聯(lián)網(wǎng)就是利用傳感器，實(shí)時(shí)對需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、互動、連接，采集的信息的類型可以是電信號、光信號、化學(xué)信號等，利用各種可能存在的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與人、物與物之間的連接，從而實(shí)現(xiàn)對物品的智能化管理和識別。因此，可以簡單的將物聯(lián)網(wǎng)描述為，利用傳感器獲取物理環(huán)境信息，然后利用通信網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行傳遞，再利用云計(jì)算平臺，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜信息的處理。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案：在測井現(xiàn)場利用傳感器獲取待測油井的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)利用專用的電量將測得護(hù)具傳送給計(jì)算機(jī)，然后利用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，利用GPRS將傳遞到企業(yè)內(nèi)部，數(shù)據(jù)最終將會被送到測控中心，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸

2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議

利用GPRS對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸面臨協(xié)議選擇，TCP和UDP是目前應(yīng)用最廣泛的兩種協(xié)議，對協(xié)議的選擇需要依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況而定。TCP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳遞面向連接具有較高的可靠性，比較適合應(yīng)用在順序不重復(fù)、大批量的數(shù)據(jù)傳遞。但需要注意，TCP提供的數(shù)據(jù)傳輸不會對數(shù)據(jù)的便捷進(jìn)行記錄，因此如果數(shù)據(jù)傳遞過程中采用的方式是數(shù)據(jù)包，需要對包的同步問題加以考慮。測井在數(shù)據(jù)傳遞過程中對數(shù)據(jù)量的要求較大，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境十分復(fù)雜。此外，從目前的情況來看，在實(shí)際測試過程中，如果對TCP協(xié)議進(jìn)行利用，數(shù)據(jù)在吞吐率上完全可以滿足使用要求。UDP協(xié)議與TCP相比更加簡單，靈活度高，建立連接較為容易，會對數(shù)據(jù)的邊界進(jìn)行保留。其最大的不足它提供的數(shù)據(jù)包通信的方式并不可靠，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用要十分謹(jǐn)慎，如果程序?qū)Τ霈F(xiàn)的問題處理不當(dāng)，可能會造成協(xié)議崩潰，從而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

2.3 測試通訊方案

為了對系統(tǒng)的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，在中國聯(lián)通和中國移動兩種網(wǎng)絡(luò)的支持下對數(shù)據(jù)的傳輸效果進(jìn)行驗(yàn)證。在數(shù)據(jù)驗(yàn)證過程中，利用自行編程的通訊程序?qū)τ吞飳?shí)地進(jìn)行測試。測試過程中主要涉及到的性能有：RTK、吞吐量、時(shí)延、誤幀率的平均值。根據(jù)測試結(jié)果對公眾移動網(wǎng)絡(luò)是否滿足傳輸需求進(jìn)行確定。同時(shí)，可以通過現(xiàn)場測試了解用戶要求，使其為通訊協(xié)議設(shè)計(jì)提供參考。

2.4 設(shè)計(jì)通訊協(xié)議

（1）雙發(fā)送隊(duì)列。

石油測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)對測井中數(shù)據(jù)的傳遞，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)文件的傳輸。測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸在實(shí)時(shí)性上具有較高的要求，在文件的傳輸上實(shí)時(shí)性要求相對則較低，一般來說能夠在規(guī)定的一段時(shí)間內(nèi)完成文件傳輸即可。因此，在實(shí)際工作中，如果傳輸數(shù)據(jù)的寬帶有限，為了確保測數(shù)據(jù)傳遞的實(shí)時(shí)性，應(yīng)當(dāng)對測井?dāng)?shù)據(jù)和文件傳輸兩者制定相應(yīng)的優(yōu)先級機(jī)制。方案如下：將發(fā)送隊(duì)列分為兩列，一列為測井?dāng)?shù)據(jù)，另一列則為文件傳輸隊(duì)列，同時(shí)應(yīng)當(dāng)在文件傳送隊(duì)列上安置一個(gè)標(biāo)志，對發(fā)送權(quán)限進(jìn)行限制，該標(biāo)志只有則測井?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，才會生效，標(biāo)志生效后，文件傳送隊(duì)列發(fā)送數(shù)據(jù)，然后安置的標(biāo)志將會再一次回到原位置，依次循環(huán)。

（2）后退N幀協(xié)議。

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，如果采用簡單的協(xié)議，RTT的時(shí)延一般約為500ms，這對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性產(chǎn)生了一定影響，為了提高通訊協(xié)議效率，可以對后退N幀協(xié)議進(jìn)行應(yīng)用，這種協(xié)議處于非受限協(xié)議和等停協(xié)議之間，對其進(jìn)行應(yīng)用可以緩解因?yàn)閭鬏斁嚯x過大，導(dǎo)致等停協(xié)議效率低問題的發(fā)生。后退N幀協(xié)議一般只在測井?dāng)?shù)據(jù)中使用，并不在文件傳輸中使用，對于文件傳輸?shù)木S護(hù)有更高層的ZMOG協(xié)議完成，在線程發(fā)送上只是簡單進(jìn)行發(fā)送，并不會進(jìn)行等待和確認(rèn)。測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在通訊上需要是雙向的，因此在實(shí)際工程中，必須是由接收線程和發(fā)送線程兩者相互系統(tǒng)工作，接收線程和發(fā)送線程兩者之間的信息要能相互傳遞，其中最重要的一點(diǎn)就是，接收線程應(yīng)當(dāng)能夠?qū)RQ應(yīng)當(dāng)信號傳送給發(fā)送線程，從而確保發(fā)送線程在運(yùn)行過程中能夠順利完成發(fā)送任務(wù)，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，使測井?dāng)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性得到進(jìn)一步提高。在石油測井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，要對不同的問題進(jìn)行針對性研究，并且要通過大量的數(shù)據(jù)來對系統(tǒng)的功能進(jìn)行確定，確保系統(tǒng)在日后的使用過程中能夠達(dá)到理想的效果。

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