基于CDMA1X技术的油井监控系统无线通信解决方案

1,概述 CDMA 1X原意是指cdma 2000的第一阶段(速率高于IS-95，低于2Mbit/s)，可支持308kibit/s的数据传输、网络部份引入分组交换，可支持移动IP业务。是在现有CDMA IS-95系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为CDMA用户提供分组形式的数据业务。 CDMA 1X (第一阶段)采用扩频速率为SR1，即指前向信道和反向信道均用码片速率1.2288Mbit/s的单载波直接序列扩频方式。因此，它可以方便地与IS-95(A/B)后向兼容，实现平滑过渡。运营商可在某些需求高速数据业务而导致容量不够的蜂窝(cdma one)上，用相同载波部署CDMA 1X系统，从而减少了用户和运营商的投资。 由于CDMA 1X采用了反向相干解调、快速前向功控、发送分集、Turbo编码等新技术，其容量比IS-95大为提高。在相同条件下，对普通话音业务而言，容量大致为IS-95系统的两倍。 CDMA 1X理论带宽可达300Kb/s，目前的实际应用带宽大约在100Kb/s左右(双向对称传输)，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。 随着石油科技的发展，石油工业正在向智能化和信息化过渡，“企业e化”、“管控一体化”已成为实现“降本增效，提高管理水平”这一油田改革目标中的一个重要课题。石油企业信息化建设的进一步发展和拓宽，石油的开发生产与信息技术的紧密结合成为石油工业发展的必然。 目前我国的采油井95%以上是机采，大多数数据采集依靠人工完成，虽然一定程度上已建立了石油管理局一级的MIS管理信息系统，但油井现场的数据还不能实现无缝上传，无法实现高效的采油调度管理。 无线通信技术的发展为远程数据传输开辟了新的有效途径，通过安装在油井的数据监控设备和基于中国联通CDMA1X网络的无线数据传输模块，建立油田生产无线实时监控e-SCADA系统，可以将井场采油机运行工作状况的有关数据传送到采油部门的监控中心，使油田已建或在建信息网络向井口扩展，实现油井数据的实时传送和信息网络的无缝链接，逐步形成油田生产管理与监控一体化的信息网络，将成为油田油井及管网监控和生产调度管理的整体解决方案。 2，CDMA 1X产品特点 透明数据传输；自动网络连接和协议处理；点对点、点对多点、对等、实时数据传输；永远在线；呼叫上线；组网简单、迅速、灵活。 3，系统简介 油田数据采集系统是集计算机技术、通信技术、数据采集技术及传感器技术于一体综合系统，通过高精度的数据采集器，获取安装在油井、联合站、接转站、注水站、计量站、配水间等采油设备上的电流、电压、温度、压力、液位、界面、流量、含水传感器等数据，采用通信接口及传输设备将其传输到控制中心，实现对采油过程的全面监控。 根据油田油井分布的地域特点，并结合中国联通CDMA1x无线通信技术发展水平，我们诚恳推荐油井远程监控系统使用CDMA 1x 通信模式，利用CDMA1x无线数据通信网络，可提供各种速率的高质量、透明数据传输的永久或半永久性专用电路，为客户建立自己的专用数据传输网。 基于CDMA1x网络的生产油井远程监控系统主要由三大部分组成： (1) 生产井场：各种传感器、井场数据采集设备、井场数据传输设备； (2) 传输网络：中国联通CDMA1x无线网络； (3) 监控中心：实时数据收发服务器、实时数据库服务器及用户控制操作界面等。 本章主要就基于CDMA1x网络的无线数据传输系统构成、系统特点、实际应用方式以及数据中心连接方式、相关设备功能技术指标等方面作详细介绍。 基于CDMA1x无线数据传输系统结构 基于CDMA1x网络的生产油井远程监控系统设计结构如下图所示，主要包括油井现场的RTU设备、DTU设备、CDMA1x网络，采油厂监控中心主机、与CDMA1x网络连接的无线Modem，油田内部信息网，采油队监控终端机等。 图三：基于CDMA1x无线数据传输系统结构示意图 生产油井现场安装RTU设备，是整个监控系统的数据采集及处理的现场设备，该设备周期性地采集遥测、遥信信息或接收各测控模块传来的各类信息，随时接收并快速响应来自采油队监控机的命令。具有对监控现场遥测，遥信数据的传送及实现系统的远程遥控的功能。 在RTU设备中配备CDMA1x DTU通讯模块，它与RTU采集设备采用RS232/RS485接口进行数据通讯，RTU设备通过CDMA1x DTU通讯模块与采油厂监控中心主机进行数据通讯。RTU设备具有自检功能，发现设备故障，将信息即时发送到采油厂监控中心主机；将采油厂数据监控中心作为数据中转和代理中心，队监控终端必须通过厂监控中心与井场RTU/DTU通信，厂监控中心定时检查通讯模块的在线情况，发现异常将信息即时发送到队监控终端。 关于油田内部信息网，可通过克拉玛依油田现有信息网络平台将采油厂监控中心主机和采油队监控终端机建立连接，来实现数据传输。对于目前油田内部信息网没有到达的地方，可采用联通公司CDMA1x网络组建无线信息网络平台，以达到同样效果。 RTU采集设备通过CDMA1x DTU通讯模块与采油厂监控中心主机进行数据通讯，监控中心必须接入CDMA1x网络才能实现，联通公司提供丰富多样的接入方法，大致分三类：专线、无线和Internet互联网。 4关于油田应用方案建议 1，根据油田实际需求情况，并结合联通公司CDMA1x网络现状以及上述基于CDMA1x网络的无线数据传输系统，对如何建立油田无线井场监控系统，提出以下几点建议： 如图三所示，生产油井现场安装RTU设备，在RTU设备中配备RS232接口的CDMA1x DTU通讯模块，RTU与DTU之间实现透明数据通讯。 2，在采油厂设置数据监控中心，井场RTU设备通过CDMA1x DTU通讯模块与采油厂监控中心主机以无线方式进行数据通讯。 3，将采油厂数据监控中心作为数据中转中心，所有其他级别的监控中心必须通过采油厂数据中心与井场RTU/DTU通信，各监控中心之间的通信可通过油田内部信息网实现。对于目前油田内部信息网没有到达的地方，可采用CDMA1x网络建立无线传输网络平台。 4，优先推荐采油厂数据监控中心使用CDMA1x Modem无线接入方式，这主要是由于采油厂距离克拉玛依市区较远（约200公里），不便使用数据专线或光纤方式。有关这种接入方式详细描述参见上述。 这种接入方法唯一问题是数据中心数据传输带宽有限，目前中国联通能够提供80~100Kbit/s带宽。 5，如果用户方便，采油厂数据监控中心也可使用公网固定IP接入方式作为备选方式。有关这种接入方式详细描述参见上述。 联系方式： zyz_531@hotmail.com