基于zigbee技術的油田油井無線監(jiān)控方案

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1、基于ZigBee技術的油田油井無線監(jiān)控方案發(fā)布時間：2011-08-10一、前言我們知道油井是油田最小的生產單位，大大小小的油田是由這些成百上千，相距幾十米到幾百公里的油井組成。即時掌握油井的各種參數，了解油井的運行情況，對油田安全高效的生產至關重要。傳統的采用人工采集這些數據，效率低，不能準確及時，并對工作人員的安全構成極大威脅?；?02.15.4/ZigBee技術的無線傳感器網絡的油井監(jiān)測系統，采用大量傳感器無線組網傳輸的方式，完全擯棄了傳統的單一使用有線、數字電臺監(jiān)控油井的方法。使設備費用投入大及運營成本高，維護難度大的問題得到徹底的解決。大大提高了系統的穩(wěn)定

2、性，施工方便，并實現油井井場內無線化。一、項目分析2．1系統組成2．1．1終端數據采集器油井工作狀態(tài)傳感器主要有溫度傳感器，電壓傳感器，電機電流傳感器，被監(jiān)控開關斷/合傳感器，載荷傳感器、角位移傳感器（或脈沖發(fā)生器）、監(jiān)控器、電參量傳感器等，它們將油井的工作狀態(tài)變換成對應的電壓或電流值通過ZigBee通信模塊送至采油場監(jiān)控中心。2．1．2無線通訊設備由于油田的磕頭機本身結構設計相對嚴緊，如果采用有線來傳輸線數據的話，那將對磕頭機的正常工作帶影響，而布線麻煩。鑒于采集器的接口和設備的工作環(huán)境等多種情況的要求，我們選擇廈門四信通訊有限公司的F8914ZigBee無線終端和

3、F8114帶GPRS的ZigBee無線終端。采用RS-232/485接口、金屬外殼設計，它具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用，安裝方便。2．1．3監(jiān)控中心采油場監(jiān)控中心一般設置在礦部、隊部或其它監(jiān)控調度部門，監(jiān)控中心有兩種接入方式，第一種，直接網絡接入，網絡接入可以是專張、ADSL、光纖等多種方式；第二種，采用F8914ZigBee無線終端接入。2．2系統總結構根據油井的分布規(guī)律系統采用ZigBee技術和其他無線技術結合。由于油井一般是成群分布，單一油井和其他油井相距交遠的情況不多。在井場內部和井群內部由ZigBee終端節(jié)點，路由節(jié)點，協調器節(jié)點組成一個無線網

4、。整個系統的網絡總架構有兩種方式，第一種，中心監(jiān)控端采用有線網絡接入，然后整個井群的數據經GPRS/GSM傳回給監(jiān)控中心，如下圖第二種，中心監(jiān)控端通過ZigBee接入，終端通過ZigBee無線網傳送給ZigBee中心節(jié)點，再通過中心節(jié)點傳給數據中心和使用單位。在數據中心或使用單位經過對數據處理，對油井進行時時監(jiān)測。如下圖:三、項目架構實施方案3．1ZigBee終端F8914與與采集終端連接F8914支持RS232/385通訊接口，可通過RS232/485與采集終端連接。如下圖:3．2監(jiān)控中心接入方式3.2.1有線網絡接入1）中心采用APN專線，所有終端都采用內網固定I

5、P，客戶中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡，在GGSN與移動公司互聯路由器之間建立GRE隧道。為客戶分配專用的APN，其他的用戶不得申請該APN。只有該專網內的SIM卡才能進入該APN，防止其他非法用戶的進入。用戶可以內部建立RADIUS服務器，以保證用戶內部安全。用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下的最佳組網方式。2）控制中心采用ADSL等INTEL

6、NET公網連接，采用公網動態(tài)IP+DNS解析服務的?？蛻粝扰cDNS服務商聯系開通動態(tài)域名，IPMODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。3）控制中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務，中心有公網固定IP的。IPMODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。3.2.2ZigBee接入監(jiān)控中心服務通

7、過RS232線與中心節(jié)點設備連接。四、方案特點1、802.15.4/ZigBee的無線網絡，免無線電申請許可；2、支持星型，樹型，網型網絡等多種網絡拓撲結構，最大網絡連接能辦強，可支持65000個節(jié)點。3、傳輸模塊采用工業(yè)級設計，金屬外殼，外接電源DC12V/500mA；通信電流：<250mA(12V);工作環(huán)境溫度-25~+65oC;儲存溫度-40~+85oC;相對濕度95%(無凝結);多重軟硬件看門狗設計，適用于油井野外工作。4、ZigBee終端空曠視距離環(huán)境無線通信距離800米。5、ZigBee通訊不需要任何費，為整個項目節(jié)省大量的費用支出6、