一、 前言
我們知道油井是油田最小的生產單位，大大小小的油田是由這些成百上千，相距幾十米到幾百公里的油井組成。即時掌握油井的各種參數，了解油井的運行情況，對油田安全高效的生產至關重要。傳統的采用人工采集這些數據，效率低，不能準確及時，并對工作人員的安全構成極大威脅。
基于802.15.4/ZigBee 技術的無線傳感器網絡的油井監測系統，采用大量傳感器無線組網傳輸的方式，完全擯棄了傳統的單一使用有線、數字電臺監控油井的方法。使設備費用投入大及運營成本高，維護難度大的問題得到徹底的解決。大大提高了系統的穩定性，施工方便，并實現油井井場內無線化。
二、 項目分析
2．1 系統組成
2．1．1 終端數據采集器
油井工作狀態傳感器主要有溫度傳感器，電壓傳感器，電機電流傳感器，被監控開關斷/合傳感器，載荷傳感器、角位移傳感器（或脈沖發生器）、監控器、電參量傳感器等，它們將油井的工作狀態變換成對應的電壓或電流值通過ZigBee通信模塊送至采油場監控中心。
2．1．2 無線通訊設備
由于油田的磕頭機本身結構設計相對嚴緊，如果采用有線來傳輸線數據的話，那將對磕頭機的正常工作帶影響，而布線麻煩。
鑒于采集器的接口和設備的工作環境等多種情況的要求，我們選擇廈門四信通訊有限公司的F8914 ZigBee無線終端和F8114帶GPRS的ZigBee無線終端。采用RS-232/485接口、金屬外殼設計，它具有體積小、功耗低、配置使用簡單、即插即用，安裝方便。
2．1．3 監控中心
采油場監控中心一般設置在礦部、隊部或其它監控調度部門，監控中心有兩種接入方式，第一種，直接網絡接入，網絡接入可以是專張、ADSL、光纖等多種方式；第二種，采用F8914 ZigBee無線終端接入。
2．2 系統總結構
根據油井的分布規律系統采用ZigBee 技術和其他無線技術結合。由于油井一般是成群分布，單一油井和其他油井相距交遠的情況不多。在井場內部和井群內部由ZigBee 終端節點，路由節點，協調器節點組成一個無線網。整個系統的網絡總架構有兩種方式，第一種，中心監控端采用有線網絡接入，然后整個井群的數據經GPRS /GSM 傳回給監控中心，如下圖
第二種，中心監控端通過ZigBee接入，終端通過ZigBee無線網傳送給ZigBee中心節點，再通過中心節點傳給數據中心和使用單位。在數據中心或使用單位經過對數據處理，對油井進行時時監測。如下圖:
三、項目架構實施方案
3．1 ZigBee終端F8914與與采集終端連接
F8914支持RS232/385通訊接口，可通過RS232/485與采集終端連接。如下圖:
3．2 監控中心接入方式
3.2.1有線網絡接入
1）中心采用APN專線， 所有終端都采用內網固定IP，客戶中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡，在GGSN與移動公司互聯路由器之間建立GRE隧道。為客戶分配專用的APN，其他的用戶不得申請該APN。只有該專網內的SIM卡才能進入該APN，防止其他非法用戶的進入。用戶可以內部建立RADIUS服務器，以保證用戶內部安全。用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。
此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下的最佳組網方式。
2）控制中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的?？蛻粝扰cDNS服務商聯系開通動態域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。
3）控制中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。
3.2.2 ZigBee接入
監控中心服務通過RS232線與中心節點設備連接。
四、方案特點
1、802.15.4/ZigBee 的無線網絡，免無線電申請許可；
2、支持星型，樹型，網型網絡等多種網絡拓撲結構，最大網絡連接能辦強，可支持65000個節點。
3、傳輸模塊采用工業級設計，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA；通信電流：<250mA (12V);工作環境溫度 -25~+65ºC;儲存溫度 -40~+85ºC;相對濕度 95%(無凝結);多重軟硬件看門狗設計，適用于油井野外工作。
4、ZigBee終端空曠視距離環境無線通信距離800米。
5、ZigBee通訊不需要任何費，為整個項目節省大量的費用支出
6、設備配置操作簡單，易懂，所有模塊能夠完成自組網能力。
7、集成化程度高，技術成熟，安裝方便。
五、方案總結
在我國,油井的數據采集基本上靠人工完成，無論盛夏酷暑還是冰雪旱天，采油工都必須到現場采集油井示功圖、平衡度、油套壓、油溫及產液量等井口生產數據，工人勞動強度大，且數據的準確可靠性完全依賴于采油工人的工作責任心。應用油井遠程監控系統對于實現油井管理的自動化、提高工作效率、保證數據采集的準確性及加強現場事故應急處理等都具有非常重要的意義。