1 ?ZigBee 網絡通訊技術的內容及特點

1）ZigBee 的定義。ZigBee 是無線通訊技術的一種，它主要是對功耗低、傳輸速率低的各種類型的電子產品進行數據傳輸，在無線通訊領域它被普遍認為是最適合工控場合運用的無線設備。其網絡結構如圖1 所示。

圖1 ZigBee 結構圖

2）ZigBee數傳技術的特點。ZigBee 無線通訊技術與藍牙、紅外線通訊技術等無線通訊技術相比在系統開銷、電池壽命、網絡節點以及傳輸率等方面具有明顯的優勢。①低功耗：ZigBee數傳模塊輸率為20/255Kbps，較低的傳輸率消耗的發射功率僅為1mW。低功耗的特點使ZigBee 無線模塊在運行中指需要依靠很低的電量，不僅有超長的使用壽命，還可以節省大量的電能。②低成本：由于功耗低，ZigBee模塊的投資成本也很低。目前，ZigBee 在40 元左右，受市場經濟影響很快就會降低到20 元左右。③容量大：很多無線通訊技術由于容量小不適合現代企業快速發展的要求，而兩個星型結構的ZigBee數傳模塊網絡可以容納500 個左右的從屬設備以及兩個主設備，具有超大容量。④安全性能高：ZigBee 數傳模塊傳輸的數據包需要經過對方的接受確認，系統才算正式完成工作，如果傳輸過程中出現問題導致發送失敗，還可以重新發送。另外，ZigBee 無線模塊通訊技術自身帶有安全檢查功能，各個應用技術都可以通過檢查功能確認數據傳輸是否安全。

2 ?ZigBee 在油田數字化建設中的應用

ZigBee 無線模塊通訊技術在油田數字化建設中的應用主要體現在對油水井生產信息的ZigBee數據采集及運輸上，油水井通過ZigBee 無線模塊通訊技術不僅可以獲得穩定的傳輸數據，受無線通訊技術本身的影響，還有效地控制了數據傳輸中產生的費用，降低了油田企業建設的成本。

1）ZigBee 數傳網絡通訊結構。ZigBee數傳在油田數字化建設中的實際應用主要分為三個層次：第一層是在油水井井口進行ZigBee數據采集，主要是對傳感器與遠程控制器之間產生的數據進行ZigBee數據采集。第二層是收集遠程控制器終端與ZigBee 基礎站點之間的通訊數據，主要使用2.4G 無線通訊技術。第三層主要是收集油田局域網內的通訊數據，油田局域網內的主要功能是將ZigBee 基站網關接收的數據進行傳輸，便于傳輸數據的收集與管理。ZigBee 數傳模塊網絡通訊結構圖如圖2 所示。

圖2 ZigBee 網絡通訊結構

2）油井中的數據傳輸距離。在ZigBee 網絡通訊結構中，遠程控制器終端與基站網關之間的距離對數據的接收有直接的影響，ZigBee 無線通訊技術具有近距離傳輸的特點，因此，基站網關如果距遠程控制器終端較近，不通過其他輔助工具就可以直接接收數據信息。ZigBee 網絡通訊結構圖顯示，遠程控制器終端與基站網關之間的距離是無線通訊有效接收數據的關鍵，一般情況下，ZigBee 接收的通訊距離為2000 米，受實際接收環境的影響，ZigBee 接收距離一般都達到2000 米以上。影響數據傳輸距離的不僅是ZigBee模塊的發射功率，發射、接收數據的天線質量和高度也會影響數據傳輸距離。一般認為，天線的假設高度與數據通訊距離成正比，另外傳輸距離和基站網關使用的天饋線長度也有緊密聯系，天饋線越長傳輸距離越遠，信號質量也就越差。

??? 3）ZigBee 網絡控制油井數量。區域組網時，按照一般情況，一個基站網關所能帶的油井為250 個左右，但在油田企業的實際運用中最多只能帶動50 個油井。主要原因是油井數量上傳時間太短，基站網關的油井數與上傳數據周期的時間成正比，這個過程在操作中很難控制，是問題的多發地帶，基站網關一旦出現問題，就直接減少油井的數量。因此，在設計時應該盡量減少每個基站網關所帶的油井數量，從而保證傳輸數據的可靠性。

??? 4）基站網關的數據傳輸時間。功圖數據是每個油井傳輸的主要數據，每幅功圖數據由120 個點組成，一共占240 個寄存器地址，每個油井一次上傳數據大約為250 個寄存器地址500個左右的字節，加上通信握手、呼叫等待、重新發送等時間，一口油井完成數據傳輸的實踐為15 s 左右。以此計算，100 口油井全部數據的上傳時間大約為1500 s，也就是26 分鐘左右，綜合以上計算，每個基站網關的全部數據成功傳輸時間大約為15 分鐘。

3 ?結論和建議

1）結論。ZigBee 技術在油田企業建設中主要應用在油水井生產信息的ZigBee數據采集和監控系統中，綜合分析ZigBee數傳在油田數字化建設中的應用可以看出ZigBee數傳網絡通訊技術從基礎組網建設到協議轉換再到數據上傳時間，都符合低功耗、低費用以及安全可靠的特點，它不僅實現能力生產數據的穩定傳輸，還有效地節約了企業生產投入資金，促進了企業的發展。ZigBee 網絡通訊技術滿足了油田企業自動化建設的需要，是一項符合現代科技發展需求、能夠短距離無線傳輸數據的技術。

??? 2）建議。油田企業對ZigBee 數傳網絡通訊技術在油田數字化建設中應用的認識逐漸清晰并加深，結合ZigBee 網絡通訊技術在油田數字化建設中的應用分析可以看出，借助ZigBee 無線模塊進行網絡組網設計時，首先要考慮網絡通訊的數據量，根據網絡組網的實際情況設置最合適的網關數量，保障通訊過程中所有數據正常通訊。

??? ZigBee 數傳模塊網絡通訊技術在油田數字化建設中已經取得了良好的效果，油田企業自動化系統建設也可以采用ZigBee 網絡通訊技術，不僅可以提高施工效率，節省建設成本，還可以降低信號線的管理、保證工作量。

4 ?結束語

通過對ZigBee模塊在油田數字化建設中的應用的分析，ZigBee數傳網絡通訊技術從數據傳輸實踐、穩定性和安全性上都符合我國油田數字化建設，在油水井的信息收集工作中已經取得了良好的效益。ZigBee數傳網絡技術不僅可以推動油田企業的數字化建設，還可以減少企業建設成本，保障企業快速發展。

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轉載于:https://my.oschina.net/u/2328436/blog/417025

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ZigBee应用于油田数字化建设的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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