无线网络技术在综合录井仪中的应用

摘要：综合录井仪传感器信号的无线传输具有安装方便、移动性强和抗干扰能力强等优点，已成为综合录井仪今后发展的方向。应用无线网络技术，在钻井井场构建了一套综合录井仪无线传输系统，该系统由无线传感器节点系统、无线数据采集系统和无线综合录井软件3部分组成，实现了传感器与采集系统之间、服务器与客户端之间数据传输的无线化。文章介绍了该系统的结构、原理与软硬件设计，通过测试表明，该系统数据传输稳定精确，安装调试方便，而且降低了成本，具有广阔的应用前景。

关键词：综合录井 无线传感器 无线传输 录井软件 采集接口

中图分类号：TE928 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0041-01

无线网络技术是当今世界发展的最为迅速的领域之一，其应用已渗透到人们生活的各个方面。在录井行业中，综合录井仪在向集成化、小型化、多功能方向发展，应用无线网络技术实现传感器信号的无线传输是必然的趋势。

目前在用的综合录井仪传感器信号的传输大多是通过信号电缆进行通信和供电，主要采用分线制或CAN总线两种方式，但这两种方式安装、拆卸时劳动强度大，安全风险较高且影响美观，而且由于井场电动设备多，也容易产生电磁干扰。与传统的有线传输方式相比，无线网络传输技术具有安装拆卸方便、移动性强、传输范围大和抗干扰能力等优点，特别适合于钻井井场这种复杂的环境。综合录井数据的无线传输，使得录井仪器房的位置不再受到线缆的限制，不仅简化了录井设备的安装，还避免了电缆传输安全隐患，而且无线传输可通过相应的技术手段避免电磁干扰，确保录井数据传输的准确与完整[1-2]。

1 无线传输系统总体结构

综合录井仪无线传输系统主要由三个部分组成：无线传感器节点系统、无线数据采集系统和无线综合录井软件（安装在服务器上）。各个无线传感器节点分布在钻井现场，探测需要采集的物理量信号，将其转换为数字信号后通过无线网络发出；无线数据采集系统通过网线与服务器相连，接收无线传感器节点发出的无线信号，解码后传送至服务器；服务器上的无线综合录井软件接收采集信号，对数据进行加工、分析和显示。系统各个部分基本上实现无线连接。

2 无线传感器节点

组成无线传输系统的无线传感器节点，与传统的只对探测的物理量信号转化为数字信号的传感器相比，增加了供电模块、数据处理与无线通信功能。无线传感器节点由数据采集模块（传感元件与A/D转换电路）、供电模块（充电电池）、数据处理模块（微处理器、存储器）和无线通信模块（短距离无线收发电路）4部分组成。

无线传感器节点将数据采集模块、供电模块、数据处理模块和无线通信模块集成在一个物理单元上。数据采集模块实现常规传感器采功能，将探测到的物理量信号转化为模拟信号或脉冲信号，模拟信号经A/D转换电路变为数字信号，脉冲信号则经倍频、鉴相或者计数、测频后变为数字信号。数据处理模块接收采集模块输出的数字信号，将其存入存储模块，等待发送命令，接到命令后则将数据输送给无线通信模块，无线通信模块再编码、发送出去。无线传感器节点的设计要求实现小型化、低能耗、抗干扰能力强和满足工业防爆等级等。供电模块则是为无线传感器节点提供电源的设备。

无线通信模块采用的通信技术选用ZigBee技术。ZigBee技术是一项基于IEEE 802.15.4标准的短距离、低功耗无线技术，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本，且工作在2.4GHz ISM免费公共频段，无需经过无线电管理机构审批，是一种便宜的、低功耗的无线组网通讯技术，比红外数据传输、无线局域网（Wi-Fi）和蓝牙（Bluetooth）等无线通信方式更适合录井现场无线传感器网络的需求[3]。

3 无线数据采集系统

无线数据采集系统由无线通讯模块（短距离无线收发电路）、数据处理模块（微处理器、存储器）和信号传输接口3部分组成。

无线通讯模块接收无线传感器节点发送来的无线信号，将其放大、解码，在数据处理模块的控制下，经信号传输接口传输给服务器进行分析与处理。无线数据采集系统与服务器一般通过网络端口进行通信。

4 无线综合录井软件与无线客户端

无线综合录井软件同常规录井软件的区别在于可兼容无线传感器网络数据的采集功能。开发的无线综合录井软件采用B/S系统构架，用户通过IE浏览器的方式访问软件。无线综合录井软件的采集接口能涵盖现有的大多数通信方式，扩展性、灵活性强，实现了串口、UDP和TCP/IP三类采集接口协议自定义。用户根据无线网络传输方式设置接口协议，即可实现传感器信号的采集。

通过无线综合录井软件，用户还可以实现客户端的无线访问。在综合录井仪中安装无线路由器，在井场形成无线局域网，客户端只需连接上该无线局域网，即可通过IE浏览器打开服务器网址访问无线综合录井软件，实现服务器与客户端之间的无线化，既方便了钻、录井和监督人员对井场情况监控，又节省了服务器与终端之间大量的视频线。

5 结语

应用无线网络技术实现综合录井数据的无线传输必将在今后几年内得到广泛的应用，录井数据的无线传输具有简化录井设备的安装拆卸、避免有线传输的安全隐患和抗电磁干扰强等优势。文章的介绍的综合录井仪无线传输系统实现了传感器与采集系统之间、服务器与客户端之间数据传输的无线化，录井软件的无线访问采用无线局域网。通过测试表明，该系统数据传输稳定精确，简化了录井设备的安装，降低了录井工作成本，便于现场的推广使用。

参考文献

[1]高岩，陈亚西，张良伟，等.一种基于无线传感局域网络的钻井多参数监测系统的现场应用[J].录井工程，2007，18（2）：54-59.

[2]张策，甄建，季艳.综合录井仪传感器信号无线传输方法探讨[J].录井工程，2010，21（2）：64-67.

[3]陈林星.无线传感器网络技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2009.