24XStream无线模块在录井数据传输系统的应用

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摘 要:在录井无线数据采集与传输系统中,数据传输采用无线方式,系统采用太阳能供电,一方面要保证数据准确性,同时要降低系统功耗。本文的设计采用2.4GHz的XStream无线数传电台实现实时、可靠传输。介绍了录井无线数据传输系统的整体设计方案、无线电台的选型和录井无线数据传输通信协议,并对电台的功耗和数据传输进行了测试。现场应用表明,无线传输系统能够低功耗、高可靠性的稳定工作,完全满足录井现场的数据传输要求。

引言

在传统的石油录井工业中,数据信号传输是采用“一对一”方式的RS-485总线传输,技术含量低、通用性差、可靠性低。近年来,基于现场总线的数据传输方式得到发展,国内外先后出现了基于现场总线(Lon Works、CAN等)的录井仪器设备。现场总线技术的使用一定程度上减小了布线工作量,但由于有线供电的需要,也无法大量减少布线。而且,必须在开钻前铺设好通讯线路和供电线路,在井场搬迁过程中拆卸和安装工作量大,容易导致设备的损坏。特别是小型录井仪,主要应用于生产井,测量参数较少,钻井周期较短,这样传感器的拆装工作就显得尤为繁琐。根据小型录井仪的应用特点,将短距离无线数据传输技术[1]引入录井数据传输系统,取代井场上工程参数短距离有线线缆传输,可以避免以上所述的各种弊端。

无线传输方式与无线电台的选择

在录井工程中,根据生产现场情况的不同,现场传感器与仪器房之间的距离在几十米到几百米不等,属于短距离无线通信。目前可应用于工业领域的短距离无线通信技术主要有:红外线数据传输(IrDA)、无线局域网802.11 h(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee和超宽带无线电(UWD)等[2],这些技术各有特点和适用范围。

红外线数据传输不受无线电干扰,不需要申请频率,但它是一种视距传输,两个相互通信的设备之间必须对准、通视,中间不能有阻挡。由于井场上各传感器的位置、距离等不确定,因此,不适合用于井场数据传输。

无线局域网802.11b技术是一种基于电磁波传输的无线通信技术,使用2.4GHz ISM频段。该通讯方式具有速率高(可达11 Mbit/s)、覆盖范围大(可达300 m)的特点,但是它的功耗过大,对于使用电池供电的录井传感器而言是个致命缺陷。

蓝牙技术同样是一种基于电磁波传输的无线短距离通信技术,通信频段亦为2.4GHz ISM频段,可提供1 Mb/s传输速率和10米传输距离。

ZigBee技术基于IEEE 802.15.4标准,工作在2.4 GHz ISM公共频段。有效覆盖范围10~75m之间,数据传输速率10kB/s~250kB/s。

作者:于云华 郑淑慧 戴永寿 孙洪涛 中国石油大学(华东   来源:电子产品世界
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