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淺析物聯(lián)網(wǎng)石油測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文
油田日常維護(hù)工作的順利開展,需要掌握油井的實(shí)際生產(chǎn)情況,因此需要通過儀器對(duì)油井的層數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。我國(guó)油井分布比較松散,因此對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞存在交的困難。基于此,該文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)石油測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容進(jìn)行了介紹,希望對(duì)相關(guān)工作人員能夠有所幫助。
1 物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)主要指的是末端設(shè)施和設(shè)備,主要包括工業(yè)系統(tǒng)、傳感器以及貼在射頻識(shí)別器上各種設(shè)備、攜帶無線終端的車輛和個(gè)人等。通過各種無線、有線,長(zhǎng)距離或短距離的相互連通實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸。物聯(lián)網(wǎng)就是利用傳感器,實(shí)時(shí)對(duì)需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、互動(dòng)、連接,采集的信息的類型可以是電信號(hào)、光信號(hào)、化學(xué)信號(hào)等,利用各種可能存在的網(wǎng)絡(luò)接入,實(shí)現(xiàn)物與人、物與物之間的連接,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化管理和識(shí)別。因此,可以簡(jiǎn)單的將物聯(lián)網(wǎng)描述為,利用傳感器獲取物理環(huán)境信息,然后利用通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行傳遞,再利用云計(jì)算平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜信息的處理。
2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案:在測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)利用傳感器獲取待測(cè)油井的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)利用專用的電量將測(cè)得護(hù)具傳送給計(jì)算機(jī),然后利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,利用GPRS將傳遞到企業(yè)內(nèi)部,數(shù)據(jù)最終將會(huì)被送到測(cè)控中心,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸
2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議
利用GPRS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸面臨協(xié)議選擇,TCP和UDP是目前應(yīng)用最廣泛的兩種協(xié)議,對(duì)協(xié)議的選擇需要依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況而定。TCP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳遞面向連接具有較高的可靠性,比較適合應(yīng)用在順序不重復(fù)、大批量的數(shù)據(jù)傳遞。但需要注意,TCP提供的數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的便捷進(jìn)行記錄,因此如果數(shù)據(jù)傳遞過程中采用的方式是數(shù)據(jù)包,需要對(duì)包的同步問題加以考慮。測(cè)井在數(shù)據(jù)傳遞過程中對(duì)數(shù)據(jù)量的要求較大,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境十分復(fù)雜。此外,從目前的情況來看,在實(shí)際測(cè)試過程中,如果對(duì)TCP協(xié)議進(jìn)行利用,數(shù)據(jù)在吞吐率上完全可以滿足使用要求。UDP協(xié)議與TCP相比更加簡(jiǎn)單,靈活度高,建立連接較為容易,會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的邊界進(jìn)行保留。其最大的不足它提供的數(shù)據(jù)包通信的方式并不可靠,在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用要十分謹(jǐn)慎,如果程序?qū)Τ霈F(xiàn)的問題處理不當(dāng),可能會(huì)造成協(xié)議崩潰,從而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。
2.3 測(cè)試通訊方案
為了對(duì)系統(tǒng)的可行性進(jìn)行驗(yàn)證,在中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)移動(dòng)兩種網(wǎng)絡(luò)的支持下對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸效果進(jìn)行驗(yàn)證。在數(shù)據(jù)驗(yàn)證過程中,利用自行編程的通訊程序?qū)τ吞飳?shí)地進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過程中主要涉及到的性能有:RTK、吞吐量、時(shí)延、誤幀率的平均值。根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)公眾移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是否滿足傳輸需求進(jìn)行確定。同時(shí),可以通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了解用戶要求,使其為通訊協(xié)議設(shè)計(jì)提供參考。
2.4 設(shè)計(jì)通訊協(xié)議
(1)雙發(fā)送隊(duì)列。
石油測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)井中數(shù)據(jù)的傳遞,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)文件的傳輸。測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸在實(shí)時(shí)性上具有較高的要求,在文件的傳輸上實(shí)時(shí)性要求相對(duì)則較低,一般來說能夠在規(guī)定的一段時(shí)間內(nèi)完成文件傳輸即可。因此,在實(shí)際工作中,如果傳輸數(shù)據(jù)的寬帶有限,為了確保測(cè)數(shù)據(jù)傳遞的實(shí)時(shí)性,應(yīng)當(dāng)對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和文件傳輸兩者制定相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)機(jī)制。方案如下:將發(fā)送隊(duì)列分為兩列,一列為測(cè)井?dāng)?shù)據(jù),另一列則為文件傳輸隊(duì)列,同時(shí)應(yīng)當(dāng)在文件傳送隊(duì)列上安置一個(gè)標(biāo)志,對(duì)發(fā)送權(quán)限進(jìn)行限制,該標(biāo)志只有則測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后,才會(huì)生效,標(biāo)志生效后,文件傳送隊(duì)列發(fā)送數(shù)據(jù),然后安置的標(biāo)志將會(huì)再一次回到原位置,依次循環(huán)。
(2)后退N幀協(xié)議。
在數(shù)據(jù)傳輸過程中,如果采用簡(jiǎn)單的協(xié)議,RTT的時(shí)延一般約為500ms,這對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性產(chǎn)生了一定影響,為了提高通訊協(xié)議效率,可以對(duì)后退N幀協(xié)議進(jìn)行應(yīng)用,這種協(xié)議處于非受限協(xié)議和等停協(xié)議之間,對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用可以緩解因?yàn)閭鬏斁嚯x過大,導(dǎo)致等停協(xié)議效率低問題的發(fā)生。后退N幀協(xié)議一般只在測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中使用,并不在文件傳輸中使用,對(duì)于文件傳輸?shù)木S護(hù)有更高層的ZMOG協(xié)議完成,在線程發(fā)送上只是簡(jiǎn)單進(jìn)行發(fā)送,并不會(huì)進(jìn)行等待和確認(rèn)。測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在通訊上需要是雙向的,因此在實(shí)際工程中,必須是由接收線程和發(fā)送線程兩者相互系統(tǒng)工作,接收線程和發(fā)送線程兩者之間的信息要能相互傳遞,其中最重要的一點(diǎn)就是,接收線程應(yīng)當(dāng)能夠?qū)RQ應(yīng)當(dāng)信號(hào)傳送給發(fā)送線程,從而確保發(fā)送線程在運(yùn)行過程中能夠順利完成發(fā)送任務(wù),確保整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
3 結(jié)語(yǔ)
計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,使測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性得到進(jìn)一步提高。在石油測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中,要對(duì)不同的問題進(jìn)行針對(duì)性研究,并且要通過大量的數(shù)據(jù)來對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行確定,確保系統(tǒng)在日后的使用過程中能夠達(dá)到理想的效果。
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