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摘要：隨著科學技術的發(fā)展，無線網絡技術被廣泛應用于石油開采領域當中，大幅度提高了工作效率。文章主要論述了無線網絡技術在錄井數(shù)據(jù)傳輸中的應用，降低了通訊成本，提升了傳輸質量，同時，維護更加簡單便捷，對現(xiàn)場進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，實現(xiàn)了信息化與自動化。

關鍵詞：無線網絡技術；錄井；數(shù)據(jù)傳輸

0引言

網絡技術的快速進步，使得無線網絡傳輸速度越來越快，為錄井的網絡架設與遠距離技術診斷提供了技術支持，通過搭建無線傳感器系統(tǒng)，更加有利于安裝和維護，有效減少工作人員勞動強度。數(shù)據(jù)普遍呈現(xiàn)分散狀態(tài)，不便于深挖儲層信息，難以進行綜合運用，無線網絡為數(shù)據(jù)的收集、存儲與處理創(chuàng)造了條件。

1RTK技術基本原理

1.1常規(guī)RTK技術及其局限性

RTK技術屬于GPS差分定位的一種形式，將差分GPS和數(shù)傳技術相融合，通過解算進行數(shù)據(jù)處理，在短時間內獲得高精度位置數(shù)據(jù)，RTK技術的基本原理是基于兩個測站的載波相位上的，把載波觀測量和基準站坐標數(shù)據(jù)共同傳輸至移動站。構成相位差分觀測值進行處理，確定觀測點的三維坐標，以實現(xiàn)高精度。RTK技術是以流動站和基準站誤差強相關作為基礎。當兩者距離較近時，使用一個歷元的觀測資料便能夠得到高精度的定位結果。由于流動站與基準站距離的增加，誤差相關性逐漸減少，致使定位精度不斷減小，當距離超過50km時，常規(guī)RTK單歷元的精度只能達到分米級[1]。

1.2網絡RTK技術的基本原理

此技術的基礎原理是利用廣域差分GPS與擁有多個基準站的局域差分GPS的基本方法，在一定范圍內均勻地設置多個基準站，形成基準站網，降低系統(tǒng)誤差的影響，得到準確的定位。網絡RTK包括基準站網、信息處理中心與移動站幾部分。基準站需擁有一臺雙頻全波長GPS接收器，此接收機能夠測出準確的雙頻偽距測量值，已知基準站的具體坐標，可運用長時間GPS靜態(tài)定位的方式進行確定。基準站需根據(jù)一定的采樣率實行連續(xù)觀測，利用數(shù)據(jù)通信鏈及時把數(shù)據(jù)傳輸至處理中心，按照相應的近似坐標便能夠確定由幾個基準站形成三角形內，再按照觀測數(shù)據(jù)計算出系統(tǒng)誤差，再傳輸給流動用戶進行優(yōu)化得到準確的結果。線形衰減單點誤差模型會被區(qū)域型模型所替代，通過多個參考站構成的GPS網絡預估一定區(qū)域的GPS誤差模型，為校正操作提供數(shù)據(jù)參考。用戶接受到的并非真實參考站的觀測信息，是虛擬參考站的數(shù)據(jù)或距離較近的某個參考網格的校正數(shù)據(jù)，所以網絡RTK技術也被叫做虛擬參考站技術。

2通訊基站構建技術

2.1基站的選址

為最大程度節(jié)省網絡建設成本，基站選址要盡量選在場地分布密集并且地勢高的地點，選擇位置過程中要確保收發(fā)單元互相可以有效實現(xiàn)信號交互。借助通視性分析工具，能夠對遠距離和有障礙物遮擋的兩點間的通視情況做出測算，為選址提供參考。更要綜合考慮地形地貌與氣候等因素。基站機房中包括電源、光纖交換機、路由器、UPS等網絡設備。通過交換機把專線端口和無線網橋連接好。

2.2專線鏈路

運用目前已有的通訊基站高塔，按照實際需求，設置多個無線寬帶網絡接入終端，達到無死角網絡信號覆蓋。選擇合適位置放置一臺套無線網橋，實現(xiàn)同無線接入點進行通訊。網絡節(jié)點為路由器，進行遠程管理。在錄井現(xiàn)場建設約為8m的通訊鐵桿，在上部位置安裝無線網橋。若遠端現(xiàn)場離基地較遠，無法傳輸數(shù)據(jù)到基地，在兩端終點放置對接網橋，在中基站部署發(fā)射用網橋，設置好對應參數(shù)，在遠端部署一個接受用網橋，可將遠端數(shù)據(jù)傳輸?shù)交亍?/p>

3無線傳感器技術

3.1無線網絡的選擇

錄井現(xiàn)場的傳感器有很多，可以測量溫度、密度、回壓、套壓等數(shù)據(jù)。按照實際布置情況，傳感器一般被布置在幾十米的范圍內，不會超過100m，短距離無線通信技術即可達到要求，數(shù)據(jù)傳輸方法包括wifi、Zigbee、藍牙和紅外傳輸?shù)龋t外傳輸具有不會受到現(xiàn)場無線電干擾的優(yōu)勢，但易被人為活動和鉆井設備所阻擋，影響正常傳輸，藍牙設備的體積較小，但需要經常更換電池，并且數(shù)據(jù)傳輸量小，會增加傳輸成本，無線局域網絡的功耗大，無法確保其長時間穩(wěn)定工作，Zigbee技術是一種無線網絡技術，傳輸速率偏低，耗電量小，覆蓋面積廣，傳輸穩(wěn)定，適用于多節(jié)點聯(lián)網布置，并且成本不高，能夠滿足實際需要[2]。

3.2無線網絡結構

采用Zigbee技術搭建的網絡結構包括分布式與集中式，分布式結構中對傳感器節(jié)點進行分部管理，相互之間可以通信，具有多跳轉發(fā)、能耗低的優(yōu)點。因為錄井現(xiàn)場傳感器設置較為密集，相互之間距離較近，分布式方法對網絡有著較高的要求。集中式結構中的傳感器節(jié)點可將信號直接發(fā)送至控制中心，再進行后續(xù)處理與發(fā)送。對錄井傳感器系統(tǒng)來說，若數(shù)量不多，安裝結束后不移動，傳感器需反復利用，各節(jié)點間無需建立通信，節(jié)點和控制中心之間僅是數(shù)據(jù)傳輸，不涉及控制，只需將井場覆蓋就可以，所以要不斷優(yōu)化網絡結構設計，集中式更為合適。傳感器節(jié)點運用形狀網絡結構，傳感器屬于采集終端，把收集的數(shù)據(jù)上傳至井場處理系統(tǒng)中，處理結束后，傳輸?shù)綗o線接收系統(tǒng)中，最終將信息存儲在服務器數(shù)據(jù)庫中。

4井場無線網絡應用

4.1井場無線局域網絡

錄井現(xiàn)場數(shù)據(jù)類型繁多，均處于分散存儲狀態(tài)，不便于對數(shù)據(jù)的深入運用，搭建無線網絡，有利于獲得儲層油氣性的關鍵信息，并覆蓋全部井場范圍，對傳輸速率有一定的要求，網絡中心設置在錄井儀器房，平穩(wěn)供電，不受功耗影響，符合使用標準。要裝設一個井場數(shù)據(jù)專用服務器，用來保存各種數(shù)據(jù)，再將其同錄井儀路由器相連，獲取錄井儀中的數(shù)據(jù)，還要和地質計算機相連，收集地質數(shù)據(jù)。建立井場無線局域網的重點在于無線路由器的連接，借助無線網卡和井場服務器相連，使用手機也能夠實現(xiàn)連接，便于信息瀏覽。

4.2數(shù)據(jù)深入應用

利用無線局域網絡，數(shù)據(jù)服務器能夠收集存儲各種類型數(shù)據(jù)，形成標準數(shù)據(jù)庫，在這個基礎之上，研發(fā)各種應用程序，便于調用其中數(shù)據(jù)，深入挖掘數(shù)據(jù)內涵。以報表模式公布各種數(shù)據(jù)，通過曲線的形式呈現(xiàn)各項參數(shù)。基于數(shù)據(jù)庫研發(fā)隨鉆解釋系統(tǒng)，進行解釋評價。將各個錄井之間進行比較，構建對比模板，與鄰井數(shù)據(jù)展開對比，達到地層對比和儲層預測的目的，對預測地質壓力，計算鉆頭效率，評價機械比能，改進施工方法[3]。

4.3井場WIFI技術

在已搭建好的遠程無線網絡系統(tǒng)中設置一個AP天線與接入點，半徑為200m的范圍內為信號區(qū)域，技術人員能夠借助WIFI網絡進行實時對講、在線瀏覽、日常檢查等操作。

5CDMA工作原理及系統(tǒng)構成

5.1CDMA數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

CDMA數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)已被廣泛運用，采集被控制端的信息，加密后經過CDMA網絡上傳至數(shù)據(jù)處理平臺，接收后，再根據(jù)特定的應用信號傳輸?shù)綄闹髡荆浗饷懿⑦€原之后，采用指定的格式進行發(fā)送。調度中心將指令下達給主站，將數(shù)據(jù)加密后傳輸至數(shù)據(jù)交換平臺，根據(jù)應用號與地址傳給無線通信終端，從無線數(shù)據(jù)終端傳給被控制端，達到遠程控制的目的。

5.2數(shù)據(jù)交換平臺的功能是將主站和站端之間的信息交互

能夠為多個終端實行數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)運用IP過濾技術能夠有效預防非CMNET網段用戶的入侵，但因為網絡系統(tǒng)在CDMA子網外，IP過濾僅起到安全防護的作用，難以準確識別使用偽裝技術的非法用戶，因為此系統(tǒng)屬于專業(yè)化的服務系統(tǒng)，訪問客戶是預定的，通過這一特征，在系統(tǒng)中引入了用戶ID與密碼驗證技術，在系統(tǒng)中保存了全部客戶端的MAC地址與密碼，在通過IP過濾后，還需對ID號與密碼進行驗證，至于系統(tǒng)外的非法用戶，得到合法的MAC地址與密碼會非常困難，因此可大幅度提高系統(tǒng)安全性。軟件使用USB接口硬件加密裝置，各個軟件會設置專門的標識與密文。運用非線性組合的方法設置加密秘鑰，此方法是利用了非線性函數(shù)，和密鑰流發(fā)生器相組合，達到保密效果，由LFSR與非線性函數(shù)設計構造所形成的PN序列能夠承受任意密碼攻擊，在整體通信系統(tǒng)中主要應用32級LFSR，設計密鑰流發(fā)生器。基站至移動臺之間的通信線路即反向W-CDMA信道，反向鏈路分為業(yè)務信道與接入信道，各個信道中又包含一個反向導頻信道，其中還具有一個信令信道。反向CDMA信道涉及接入信道與反向業(yè)務信道。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，全部數(shù)據(jù)都要進行加密處理。通常情況下，加密方式分為內部與外部兩種，使用卷積編碼的方法對數(shù)據(jù)序列予以處理，再開展塊交織，此方式即外部加密，先編碼、再加密、最后進行譯碼的方法被稱為內部加密。系統(tǒng)運用標準DES算法對全部數(shù)據(jù)進行加密，確保數(shù)據(jù)的運輸安全性，有權限用戶才可以使用業(yè)務平臺。將CRC驗證技術應用在所有數(shù)據(jù)包中，不能通過驗證則為無效包，加強了數(shù)據(jù)的準確性。

6新型技術

遠程無線寬帶組網技術可按照各種施工環(huán)境制定合適的方案，可很好適應各種自然環(huán)境，有效解決了帶寬不夠與穩(wěn)定性差等問題，使各種設備都可以很好的接入到局域網中，大幅減少了生產管理成本，實現(xiàn)運營網絡化、維護自動化、管理信息化。

6.1超大面積組網技術

使用通訊基站+無線收發(fā)終端覆蓋的模式，有利于大數(shù)據(jù)無線高速傳輸，最高速度可達千兆，單塔覆蓋面積超過1000m2，具有超大覆蓋面積與大傳輸量的優(yōu)勢。

6.2智能無線信號尋向技術

高度集成遠控機電設備、羅盤尋向、云臺遠程控制等技術，在終端能夠控制發(fā)射端天線，和接收端進行高效對接，達到規(guī)定要求，強化穩(wěn)定性，無線寬帶組網技術可被應用在網絡不發(fā)達的山區(qū)、沙漠、海上等地區(qū)，有效實現(xiàn)網絡覆蓋，通過遠程無線網絡進行數(shù)據(jù)傳輸、檢測和管控，整理并分析實時資料，提升工作效率。

7結語

要不斷加大對無線網絡技術的研究力度，最大限度利用通信技術，創(chuàng)新錄井數(shù)據(jù)采集方法。發(fā)揮出鉆井現(xiàn)場的數(shù)據(jù)中心作用，搭建無線局域網絡、安置井場數(shù)據(jù)中心服務器，組建相應的數(shù)據(jù)庫，拓展多種功能，提高錄井技術的整體水平。

參考文獻：

[1]薛金山.無線網絡技術在綜合錄井儀數(shù)據(jù)采集傳輸中的應用探討[J].信息系統(tǒng)工程，2020(06):90-91.

[2]趙利君，俱小華，岳婷.無線網絡傳輸技術在油井數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控中的應用[J].石油知識，2020(02):62.

[3]劉高產.5G無線通信技術與網絡安全研究[J].網絡安全技術與應用，2021(02):70-71.

作者：崔苗苗   單位：長城鉆探工程有限公司錄井公司