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。

　　超宽带无线电是近年来发展迅猛的新型通信方式，它是基于冲激脉冲自身的宽频谱特性，通过对具有特殊波形的冲激脉冲进行调制获得载有信息且符合频带要求的无线电信号。超宽带无线电直接发射脉冲，不需中频和射频电路，有利于减小体积和降低能源消耗。

　　综合考虑可靠性、数据传输实时性、低功耗和成本等各种因素，采用美国MaxStream公司的低功耗、高速无线数传电台24XStream，具有以下突出特点：工作频率为2.4GHz，该频段无授权限制，同时避免了同现场低频信号及公用无线通信频段的碰撞，传输可靠；使用时只要将DB9接口与PC或微处理器相连，通过串口向电台发送数据，在另一端从电台串口读取数据就能实现无线通信；工业级产品工作温度-40～85℃，可以满足钻井现场要求；传输距离在室内或城市不接天线工作也能达到180m的传输距离，在室外空旷地区配以天线传输距离高达几千米，可以满足录井现场的应用条件要求。

录井无线数据传输系统的设计与实现

　　系统结构设计如图1所示，将井场采集板和数传电台通过串口连接，采集的数据由测量节点发送到录井仪器房。录井仪器房主计算机与现场无线采集传输节点之间的通信网络结构是一点对多点的主从结构，数据传输量不大，由主计算机来按照一定的周期，通过指令依次巡检各个现场无线采集传输模块并收集数据。

图1  系统结构设计图