[实用新型]一种油田数据传输系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据传输技术领域，具体涉及一种油田数据传输系统。

背景技术

由于受到自然环境条件的限制，数字油田无线数据采集系统的使用面临诸多挑战，如：目前油田主要分布在沙漠、隔壁或海洋等偏远地区，设备的安装和维护十分困难，所需费用很高；油井数量众多且分布不均匀，布设通信电缆十分困难，施工费用极高；油田大多分布在自然环境比较恶劣的地区，通常冬天温度极低、空气湿度很高，造成数字油田无线数据采集系统的使用寿命相对缩短；油田现场的设备更换很困难，设备必须能够连续稳定运行几年时间以上。因此，油田数据采集系统比普通采集系统要求更高、更苛刻，技术更加复杂，许多细节问题需要解决。

在数字油田领域，主要采用RS485总线和光缆相结合的分层结构传输方式，RS485实现近距离互联，光缆实现远距离通信，通信协议主要为Modbus。具体方案是：每口油井放置一个远程控制单元(Remote Terminal Unit，RTU)设备，油井上的变送器通过RS485总线或者4-20mA工业总线与RTU设备相连，将数据汇集到RTU设备；相邻若干口油井上的RTU再通过RS485总线，汇集到一个光端机上，再通过光缆连接到油田的指挥站中，在计算机中存储数据。

但是有线传输技术在油田应用中会遇到如下一些问题：由于油井分布较为分散，现场布线成本高、工程施工困难大、施工周期长，线缆故障的检测和维护成本高；由于线缆的束缚和限制，系统难以扩展或变更，无法适应变化的需求；由于载荷变送器安装在不断上下运动的抽油机游梁上，与载荷变送器连接的线缆很容易被损坏；RTU、光端机故障以及相应的电缆故障，将导致与之相连的所有底层设备无法与指挥室通信，可靠性差。鉴于有线传输技术在油田应用中面临的诸多问题，随着油田数据采集系统的发展，需要采用更为优越的数据传输技术。

鉴于Zigbee协议具有优越的无线自组网功能，Zigbee技术已经在油田中得到应用，其具体方案是：每口油井放置一个Zigbee路由器节点，油井变送器集成了Zigbee终端节点，变送器通过无线传输方式将数据发送给路由器节点，路由器之间形成自组织网络，采用多跳接力的方式将数据最终转发给指挥站。

Zigbee技术采用无线传输方式，解决了工业控制技术布线问题，但是在实际应用中仍然存在一些不足之处：在没有电缆的情况下，变送器没有电源供给，需要电池供电，要求设备必须低功耗，由于Zigbee技术采用2.4GHz频段，其功耗相对低频段的设备高很多，使得电池使用时间缩短，频繁更换电池导致成本增加；Zigbee使用2.4GHz频段，受到环境的损耗严重，使得相同发射功率的情况下，传输距离比低频段的设备近很多，在没有功率放大的情况下约120米，当油井间距稍大时则无法传输数据，而如果添加功放，虽然传输距离增加了，但是功耗也大幅度增加，电池很快耗尽；由于Zigbee的空中传输速率为250kbps，只能传输数据量很小的传感器数据，无法满足语音、视频等业务的需要，支持的业务类型很少。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种油田数据传输系统，以降低数据传输功耗，提高数据传输速率，提高数据传输的可靠性；克服现有技术中无线数据采集系统传输功耗高、传输速率小、可靠性差的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供一种油田数据传输系统，包括无线自组织网络和WIFI网络，所述无线自组织网络包括无线变送器、远程控制单元和网络适配器，所述WIFI网络包括网络适配器、无线路由器和服务器，

所述无线变送器，用于接收所述远程控制单元发送的信标帧以加入所述无线自组织网络并与相邻的所述远程控制单元建立时钟同步，所述信标帧包括时间戳，所述时钟同步包括数据时段和信标时段；在所述时钟同步中的数据时段采集数据并将所述数据通过所述无线自组织网络发送到所述远程控制单元；

所述远程控制单元，用于在所述时钟同步中的信标时段向所述无线变送器发送所述信标帧；与相邻的所述网络适配器建立连接，并在所述数据时段将所述无线变送器发送的数据通过所述无线自组织网络发送到所述网络适配器；

所述网络适配器，用于将所述远程控制单元发送的所述数据封装成数据报文，并将所述数据报文通过所述WIFI网络发送到所述无线路由器；

所述无线路由器，用于将所述网络适配器发送的所述数据发送到所述服务器。

优选地，所述无线变送器包括：

接收单元，用于接收所述远程控制单元发送的所述信标帧，所述信标帧包括时间戳；