无线网络技术在数据传输中的运用

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摘要：随着科学技术的发展，无线网络技术被广泛应用于石油开采领域当中，大幅度提高了工作效率。文章主要论述了无线网络技术在录井数据传输中的应用，降低了通讯成本，提升了传输质量，同时，维护更加简单便捷，对现场进行实时数据监测，实现了信息化与自动化。

关键词：无线网络技术；录井；数据传输

0引言

网络技术的快速进步，使得无线网络传输速度越来越快，为录井的网络架设与远距离技术诊断提供了技术支持，通过搭建无线传感器系统，更加有利于安装和维护，有效减少工作人员劳动强度。数据普遍呈现分散状态，不便于深挖储层信息，难以进行综合运用，无线网络为数据的收集、存储与处理创造了条件。

1RTK技术基本原理

1.1常规RTK技术及其局限性

RTK技术属于GPS差分定位的一种形式，将差分GPS和数传技术相融合，通过解算进行数据处理，在短时间内获得高精度位置数据，RTK技术的基本原理是基于两个测站的载波相位上的，把载波观测量和基准站坐标数据共同传输至移动站。构成相位差分观测值进行处理，确定观测点的三维坐标，以实现高精度。RTK技术是以流动站和基准站误差强相关作为基础。当两者距离较近时，使用一个历元的观测资料便能够得到高精度的定位结果。由于流动站与基准站距离的增加，误差相关性逐渐减少，致使定位精度不断减小，当距离超过50km时，常规RTK单历元的精度只能达到分米级[1]。

1.2网络RTK技术的基本原理

此技术的基础原理是利用广域差分GPS与拥有多个基准站的局域差分GPS的基本方法，在一定范围内均匀地设置多个基准站，形成基准站网，降低系统误差的影响，得到准确的定位。网络RTK包括基准站网、信息处理中心与移动站几部分。基准站需拥有一台双频全波长GPS接收器，此接收机能够测出准确的双频伪距测量值，已知基准站的具体坐标，可运用长时间GPS静态定位的方式进行确定。基准站需根据一定的采样率实行连续观测，利用数据通信链及时把数据传输至处理中心，按照相应的近似坐标便能够确定由几个基准站形成三角形内，再按照观测数据计算出系统误差，再传输给流动用户进行优化得到准确的结果。线形衰减单点误差模型会被区域型模型所替代，通过多个参考站构成的GPS网络预估一定区域的GPS误差模型，为校正操作提供数据参考。用户接受到的并非真实参考站的观测信息，是虚拟参考站的数据或距离较近的某个参考网格的校正数据，所以网络RTK技术也被叫做虚拟参考站技术。

2通讯基站构建技术

2.1基站的选址

为最大程度节省网络建设成本，基站选址要尽量选在场地分布密集并且地势高的地点，选择位置过程中要确保收发单元互相可以有效实现信号交互。借助通视性分析工具，能够对远距离和有障碍物遮挡的两点间的通视情况做出测算，为选址提供参考。更要综合考虑地形地貌与气候等因素。基站机房中包括电源、光纤交换机、路由器、UPS等网络设备。通过交换机把专线端口和无线网桥连接好。

2.2专线链路

运用目前已有的通讯基站高塔，按照实际需求，设置多个无线宽带网络接入终端，达到无死角网络信号覆盖。选择合适位置放置一台套无线网桥，实现同无线接入点进行通讯。网络节点为路由器，进行远程管理。在录井现场建设约为8m的通讯铁杆，在上部位置安装无线网桥。若远端现场离基地较远，无法传输数据到基地，在两端终点放置对接网桥，在中基站部署发射用网桥，设置好对应参数，在远端部署一个接受用网桥，可将远端数据传输到基地。

3无线传感器技术

3.1无线网络的选择

录井现场的传感器有很多，可以测量温度、密度、回压、套压等数据。按照实际布置情况，传感器一般被布置在几十米的范围内，不会超过100m，短距离无线通信技术即可达到要求，数据传输方法包括wifi、Zigbee、蓝牙和红外传输等，红外传输具有不会受到现场无线电干扰的优势，但易被人为活动和钻井设备所阻挡，影响正常传输，蓝牙设备的体积较小，但需要经常更换电池，并且数据传输量小，会增加传输成本，无线局域网络的功耗大，无法确保其长时间稳定工作，Zigbee技术是一种无线网络技术，传输速率偏低，耗电量小，覆盖面积广，传输稳定，适用于多节点联网布置，并且成本不高，能够满足实际需要[2]。

3.2无线网络结构

采用Zigbee技术搭建的网络结构包括分布式与集中式，分布式结构中对传感器节点进行分部管理，相互之间可以通信，具有多跳转发、能耗低的优点。因为录井现场传感器设置较为密集，相互之间距离较近，分布式方法对网络有着较高的要求。集中式结构中的传感器节点可将信号直接发送至控制中心，再进行后续处理与发送。对录井传感器系统来说，若数量不多，安装结束后不移动，传感器需反复利用，各节点间无需建立通信，节点和控制中心之间仅是数据传输，不涉及控制，只需将井场覆盖就可以，所以要不断优化网络结构设计，集中式更为合适。传感器节点运用形状网络结构，传感器属于采集终端，把收集的数据上传至井场处理系统中，处理结束后，传输到无线接收系统中，最终将信息存储在服务器数据库中。

4井场无线网络应用

4.1井场无线局域网络

录井现场数据类型繁多，均处于分散存储状态，不便于对数据的深入运用，搭建无线网络，有利于获得储层油气性的关键信息，并覆盖全部井场范围，对传输速率有一定的要求，网络中心设置在录井仪器房，平稳供电，不受功耗影响，符合使用标准。要装设一个井场数据专用服务器，用来保存各种数据，再将其同录井仪路由器相连，获取录井仪中的数据，还要和地质计算机相连，收集地质数据。建立井场无线局域网的重点在于无线路由器的连接，借助无线网卡和井场服务器相连，使用手机也能够实现连接，便于信息浏览。

4.2数据深入应用

利用无线局域网络，数据服务器能够收集存储各种类型数据，形成标准数据库，在这个基础之上，研发各种应用程序，便于调用其中数据，深入挖掘数据内涵。以报表模式公布各种数据，通过曲线的形式呈现各项参数。基于数据库研发随钻解释系统，进行解释评价。将各个录井之间进行比较，构建对比模板，与邻井数据展开对比，达到地层对比和储层预测的目的，对预测地质压力，计算钻头效率，评价机械比能，改进施工方法[3]。

4.3井场WIFI技术

在已搭建好的远程无线网络系统中设置一个AP天线与接入点，半径为200m的范围内为信号区域，技术人员能够借助WIFI网络进行实时对讲、在线浏览、日常检查等操作。

5CDMA工作原理及系统构成

5.1CDMA数据传输系统

CDMA数据传输系统已被广泛运用，采集被控制端的信息，加密后经过CDMA网络上传至数据处理平台，接收后，再根据特定的应用信号传输到对应的主站，经解密并还原之后，采用指定的格式进行发送。调度中心将指令下达给主站，将数据加密后传输至数据交换平台，根据应用号与地址传给无线通信终端，从无线数据终端传给被控制端，达到远程控制的目的。

5.2数据交换平台的功能是将主站和站端之间的信息交互

能够为多个终端实行数据交互，系统运用IP过滤技术能够有效预防非CMNET网段用户的入侵，但因为网络系统在CDMA子网外，IP过滤仅起到安全防护的作用，难以准确识别使用伪装技术的非法用户，因为此系统属于专业化的服务系统，访问客户是预定的，通过这一特征，在系统中引入了用户ID与密码验证技术，在系统中保存了全部客户端的MAC地址与密码，在通过IP过滤后，还需对ID号与密码进行验证，至于系统外的非法用户，得到合法的MAC地址与密码会非常困难，因此可大幅度提高系统安全性。软件使用USB接口硬件加密装置，各个软件会设置专门的标识与密文。运用非线性组合的方法设置加密秘钥，此方法是利用了非线性函数，和密钥流发生器相组合，达到保密效果，由LFSR与非线性函数设计构造所形成的PN序列能够承受任意密码攻击，在整体通信系统中主要应用32级LFSR，设计密钥流发生器。基站至移动台之间的通信线路即反向W-CDMA信道，反向链路分为业务信道与接入信道，各个信道中又包含一个反向导频信道，其中还具有一个信令信道。反向CDMA信道涉及接入信道与反向业务信道。在数据传输过程中，全部数据都要进行加密处理。通常情况下，加密方式分为内部与外部两种，使用卷积编码的方法对数据序列予以处理，再开展块交织，此方式即外部加密，先编码、再加密、最后进行译码的方法被称为内部加密。系统运用标准DES算法对全部数据进行加密，确保数据的运输安全性，有权限用户才可以使用业务平台。将CRC验证技术应用在所有数据包中，不能通过验证则为无效包，加强了数据的准确性。

6新型技术

远程无线宽带组网技术可按照各种施工环境制定合适的方案，可很好适应各种自然环境，有效解决了带宽不够与稳定性差等问题，使各种设备都可以很好的接入到局域网中，大幅减少了生产管理成本，实现运营网络化、维护自动化、管理信息化。

6.1超大面积组网技术

使用通讯基站+无线收发终端覆盖的模式，有利于大数据无线高速传输，最高速度可达千兆，单塔覆盖面积超过1000m2，具有超大覆盖面积与大传输量的优势。

6.2智能无线信号寻向技术

高度集成远控机电设备、罗盘寻向、云台远程控制等技术，在终端能够控制发射端天线，和接收端进行高效对接，达到规定要求，强化稳定性，无线宽带组网技术可被应用在网络不发达的山区、沙漠、海上等地区，有效实现网络覆盖，通过远程无线网络进行数据传输、检测和管控，整理并分析实时资料，提升工作效率。

7结语

要不断加大对无线网络技术的研究力度，最大限度利用通信技术，创新录井数据采集方法。发挥出钻井现场的数据中心作用，搭建无线局域网络、安置井场数据中心服务器，组建相应的数据库，拓展多种功能，提高录井技术的整体水平。

参考文献：

[1]薛金山.无线网络技术在综合录井仪数据采集传输中的应用探讨[J].信息系统工程，2020(06):90-91.

[2]赵利君，俱小华，岳婷.无线网络传输技术在油井数据采集与监控中的应用[J].石油知识，2020(02):62.

[3]刘高产.5G无线通信技术与网络安全研究[J].网络安全技术与应用，2021(02):70-71.

作者：崔苗苗   单位：长城钻探工程有限公司录井公司