
在當(dāng)前油氣勘探開發(fā)邁向智能化、數(shù)字化的浪潮中,穩(wěn)定高效的數(shù)據(jù)連接是提升鉆井作業(yè)效率、保障施工安全與實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程決策的關(guān)鍵。傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)部署繁瑣、靈活性差,難以適應(yīng)鉆井平臺設(shè)備移動(dòng)性強(qiáng)、布局動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)。為此,碼訊光電為鉆井平臺提供工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)一體化服務(wù),通過構(gòu)建統(tǒng)一、可靠、智能的無線網(wǎng)絡(luò)平臺,打通關(guān)鍵設(shè)備與系統(tǒng)的信息鏈路,為數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級提供核心支撐。
碼訊光電部署了一套覆蓋全區(qū)域的防爆工業(yè)級無線網(wǎng)絡(luò),在井口區(qū)域(如機(jī)械手、動(dòng)力貓道)、泥漿循環(huán)區(qū)、發(fā)電機(jī)房、司鉆偏房(控制中心)、工具房及鉆桿堆放區(qū)等關(guān)鍵生產(chǎn)與輔助區(qū)域全面部署防爆基站,顯著提升數(shù)據(jù)交互效率。
鉆井平臺的工業(yè)環(huán)境對無線網(wǎng)絡(luò)提出了嚴(yán)苛挑戰(zhàn):
在石油鉆井平臺(尤其是海上平臺)上,由于作業(yè)環(huán)境存在易燃易爆氣體(如甲烷、硫化氫等),且遠(yuǎn)離陸地、救援困難,因此對所有設(shè)備、特別是電氣和液壓類產(chǎn)品,防爆要求極為嚴(yán)格
一、適用的防爆標(biāo)準(zhǔn)
國家標(biāo)準(zhǔn):
GB 3836 系列:中國爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備通用標(biāo)準(zhǔn)。
如 GB 3836.1(通用要求)、GB 3836.2(隔爆型“d”)、GB 3836.4(本質(zhì)安全型“i”)等。
SY/T 5225-2019《石油天然氣鉆井、開發(fā)、儲運(yùn)防火防爆安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》
明確規(guī)定:井口30米以內(nèi)所有電氣設(shè)備必須符合防爆要求。
國際/行業(yè)認(rèn)證(常見于高端或出口設(shè)備):
Ex d IIC T4 / Ex d IICT4:適用于含氫、乙炔等高危險(xiǎn)性氣體環(huán)境(IIC類為最高級別)。
ATEX(歐盟)、IECEx(國際電工委員會)等。
極端物理環(huán)境:平臺存在強(qiáng)烈震動(dòng)、持續(xù)油污、高濕度及巨大溫差變化;普通商用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備難以長期穩(wěn)定運(yùn)行。
復(fù)雜電磁干擾:大功率發(fā)電機(jī)、變頻驅(qū)動(dòng)器和重型電機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾,嚴(yán)重影響無線信號質(zhì)量,易導(dǎo)致通信中斷。
苛刻通信要求:遍布平臺的高清視頻監(jiān)控產(chǎn)生巨大上行數(shù)據(jù)流量,網(wǎng)絡(luò)需具備高并發(fā)處理能力、高可靠性與高帶寬。
碼訊的防爆無線系列產(chǎn)品,滿足隔爆最高等級IIC標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)滿足IP68防護(hù)等級,不銹鋼的外殼材質(zhì),防腐防蝕。碼訊設(shè)計(jì)了一套分層、冗余、智能的無線網(wǎng)絡(luò)一體化解決方案。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu):工業(yè)級冗余設(shè)計(jì)
采用“核心-接入”兩層架構(gòu),核心交換機(jī)與接入交換機(jī)之間通過工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)連接。當(dāng)光纖出現(xiàn)故障時(shí),網(wǎng)絡(luò)可在50毫秒內(nèi)自動(dòng)恢復(fù),確保業(yè)務(wù)不中斷。
無線覆蓋:場景化精準(zhǔn)部署
采用碼訊防爆無線AP/網(wǎng)橋 MX811/MX821/MX911/MX921系列,防爆級別達(dá)Exd IIB/IIC T6,防護(hù)級別達(dá)IP68,適用于井口核心作業(yè)區(qū)、泥漿池與露天區(qū)域、發(fā)電機(jī)房與重型設(shè)備區(qū)。
智能管理:統(tǒng)一網(wǎng)管與流量
優(yōu)化集中管理:通過碼訊無線控制器AC對所有AP進(jìn)行統(tǒng)一配置、狀態(tài)監(jiān)控和軟件升級,大幅降低運(yùn)維復(fù)雜度。
業(yè)務(wù)保障:產(chǎn)品支持網(wǎng)管功能,通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化(VLAN)和服務(wù)質(zhì)量(QoS)策略,為機(jī)械手控制信號、視頻監(jiān)控流等關(guān)鍵業(yè)務(wù)分配最高優(yōu)先級,確保核心業(yè)務(wù)暢通無阻。
實(shí)施碼訊無線覆蓋方案后,鉆井平臺實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)更安全、作業(yè)更高效、運(yùn)維更智能、投資更經(jīng)濟(jì)、決策更精準(zhǔn)。
項(xiàng)目名稱:某深井鉆井平臺智能化無線網(wǎng)絡(luò)改造項(xiàng)目
客戶挑戰(zhàn):引入新型動(dòng)力貓道和機(jī)械手后,面臨有線部署困難、控制延遲不穩(wěn)定、視頻監(jiān)控存在盲區(qū)等問題。
解決方案:
沿井架和平臺關(guān)鍵路徑部署8臺防爆無線AP,形成無縫覆蓋環(huán)。
為動(dòng)力貓道和機(jī)械手控制器建立獨(dú)立控制VLAN與最高QoS策略。
在泥漿池和井口新增4臺防爆高清球機(jī),通過無線網(wǎng)絡(luò)回傳高清視頻。
實(shí)現(xiàn)成果:
控制延遲穩(wěn)定在20ms以內(nèi),動(dòng)力貓道與機(jī)械手協(xié)同作業(yè)流暢無誤。
實(shí)現(xiàn)平臺視頻監(jiān)控100%覆蓋,中控室可實(shí)時(shí)查看任何作業(yè)角落。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率提升約60%,通過網(wǎng)管平臺即可完成多數(shù)維護(hù)工作,平臺非生產(chǎn)性停機(jī)時(shí)間大幅降低。
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在傳統(tǒng)有線監(jiān)控模式面臨部署困難、靈活性差、成本高等挑戰(zhàn)的背景下,原油儲庫無線監(jiān)控項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。我們致力于通過創(chuàng)新的技術(shù)方案,打造一個(gè)覆蓋全面、傳輸高效、響應(yīng)及時(shí)的現(xiàn)代化安防體系。
儲罐內(nèi)儲存介質(zhì)為原油,攝像頭使用防爆球機(jī),圖像使用H.265壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)1080P,總計(jì)6座油庫、40座儲罐、40臺防爆球機(jī)的視頻傳輸。
當(dāng)前擬采用無線傳輸方案實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)控點(diǎn)的視頻數(shù)據(jù)回傳;
產(chǎn)品選型應(yīng)滿足下述要求:
1、符合原油儲庫的防爆要求;
2、產(chǎn)品應(yīng)提供防爆證書、3C、無線電型號核準(zhǔn)證等產(chǎn)品資質(zhì)證明;
3、現(xiàn)場環(huán)境要求無線總發(fā)射功率不超過2W,即ERIP≤33dbm;
每個(gè)油庫上方,安裝一路防爆攝像機(jī),圖像使用H.265壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)1080P,估算傳輸碼率在2~3Mbps(考慮突發(fā)字節(jié));
無線部分,采用點(diǎn)對多點(diǎn)的傳輸方案,在燈桿處(有光纖落地),部署接收基站,接收前端回傳的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù);
MX811系列,支持802.11ac 協(xié)議,支持MIMO 2×2,最高速率867Mbps。防爆等級 Exd IIB T6,1個(gè)千兆 WAN口,1個(gè)千兆 LAN口,PoE供電,防護(hù)等級IP68,最大發(fā)射功率25dbm,功率可調(diào);
外置定向/全向線,可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際使用情況選配;
部分點(diǎn)位與接收基站之間存在遮擋/距離較遠(yuǎn)情況時(shí),可以增設(shè)中繼匯聚點(diǎn),將監(jiān)控前端視頻數(shù)據(jù)回傳到中繼匯聚點(diǎn),再回傳到燈桿位置的接收基站。








本項(xiàng)目核心是在整個(gè)化工園區(qū)內(nèi)部署一套完整的防爆無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)以防爆無線基站系列作為核心覆蓋單元,實(shí)現(xiàn)對廠區(qū)管廊、戶外場地等關(guān)鍵區(qū)域的全面、無縫無線信號覆蓋。園區(qū)內(nèi)的各類終端設(shè)備,如無線攝像頭(監(jiān)控球機(jī)/槍機(jī))、無線PDA(手持智能終端),通過碼訊防爆AP/網(wǎng)橋接入該網(wǎng)絡(luò),將高清視頻、巡檢數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)指令等信息,穩(wěn)定、實(shí)時(shí)地傳輸至后臺各個(gè)業(yè)務(wù)平臺(如安防監(jiān)控平臺、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)等)。本項(xiàng)目的成功實(shí)施,在解決基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)接入難題的同時(shí),更構(gòu)建了園區(qū)數(shù)字化轉(zhuǎn)型所必需的“數(shù)據(jù)動(dòng)脈”,為打造感知、決策、運(yùn)營一體化的智慧園區(qū)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
本項(xiàng)目的實(shí)施面臨著多重嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
環(huán)境復(fù)雜,覆蓋困難:工業(yè)園區(qū)范圍廣,包含大量戶外開闊地、錯(cuò)綜復(fù)雜的管廊,這些區(qū)域地形復(fù)雜,信號容易受阻,且多為傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)難以部署的“盲區(qū)”。
防爆安全要求高:管廊及部分生產(chǎn)區(qū)域可能存在易燃易爆氣體,普通無線設(shè)備存在安全隱患,必須使用符合防爆標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)通信設(shè)備。
數(shù)據(jù)傳輸需求多樣:無線攝像頭需要高帶寬以保證視頻流暢,無線PDA需要低延遲以保證業(yè)務(wù)響應(yīng)及時(shí),網(wǎng)絡(luò)需具備差異化服務(wù)能力。
設(shè)備取電與聯(lián)網(wǎng)困難:戶外及管廊區(qū)域部分點(diǎn)位缺乏市電供應(yīng)和光纖資源,設(shè)備供電與回傳成為一大挑戰(zhàn)。
系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性:化工環(huán)境要求網(wǎng)絡(luò)不間斷穩(wěn)定運(yùn)行,需能夠抵御惡劣天氣和電磁干擾。
針對以上難點(diǎn),碼訊設(shè)計(jì)了一套多層次、全方位的解決方案:
核心覆蓋層:防爆無線基站 + 防爆AP
在管廊、罐區(qū)、生產(chǎn)裝置區(qū)等防爆要求區(qū)域,部署防爆無線基站。該設(shè)備集成了無線接入和覆蓋功能,本身具備防爆資質(zhì),可直接在危險(xiǎn)區(qū)域安全運(yùn)行,為范圍內(nèi)的終端提供Wi-Fi信號。
在需要更密集覆蓋或特定點(diǎn)位補(bǔ)充覆蓋時(shí),可靈活搭配防爆AP/網(wǎng)橋,提升覆蓋范圍,確保信號無死角。
骨干傳輸層:無線網(wǎng)橋
對于距離機(jī)房較遠(yuǎn)或不便鋪設(shè)光纜的防爆無線基站和攝像頭,采用無線網(wǎng)橋進(jìn)行無線回傳。通過點(diǎn)對點(diǎn)(PTP)或點(diǎn)對多點(diǎn)(PMP)的方式,將前端數(shù)據(jù)高速、穩(wěn)定地匯聚到核心網(wǎng)絡(luò),完美解決了取電困難區(qū)域的聯(lián)網(wǎng)問題。
終端接入層:
無線攝像頭:直接接入最近的防爆無線基站或AP,將監(jiān)控視頻通過無線網(wǎng)絡(luò)回傳。
無線PDA:巡檢及作業(yè)人員手持PDA,在園區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí),可無縫漫游 between不同的防爆無線基站或AP,保障業(yè)務(wù)連續(xù)性。
定位:巡檢人員攜帶定位標(biāo)簽,將信息通過無線的方式發(fā)送到WiFi接入點(diǎn)AP,AP再發(fā)送到地面的定位服務(wù)器中,定位服務(wù)器計(jì)算工作人員位置,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)人員的巡檢定位,軌跡查詢,進(jìn)行電子圍欄告警。
網(wǎng)絡(luò)管理:通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng),對所有無線設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控、配置和故障診斷,保障網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。
安全可靠:核心設(shè)備采用防爆等級達(dá)Exd IIB/IIC T6、防護(hù)等級達(dá)IP68的防爆基站,從根本上杜絕了安全隱患。
覆蓋全面:通過碼訊防爆AP與網(wǎng)橋的靈活組合,實(shí)現(xiàn)了從戶外開闊地到復(fù)雜管廊的全場景無線覆蓋。
部署快捷,成本低廉:大量采用無線連接,避免了大規(guī)模破土動(dòng)工鋪設(shè)光纜,極大地縮短了工期,降低了建設(shè)和運(yùn)維成本。
靈活擴(kuò)展:無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)便于后續(xù)增加新的監(jiān)控點(diǎn)或業(yè)務(wù)終端,滿足企業(yè)未來發(fā)展的擴(kuò)展需求。
提升效率:實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、無線傳輸,使巡檢、監(jiān)控、調(diào)度等業(yè)務(wù)流程更加高效,提升了整體運(yùn)營效率。
項(xiàng)目名稱:某化工園區(qū)智能化升級無線覆蓋項(xiàng)目
客戶需求:實(shí)現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)長達(dá)5公里的綜合管廊、戶外儲罐區(qū)及裝卸平臺的無線覆蓋,用于部署智能巡檢系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
解決方案:
沿管廊每間隔500米部署一臺防爆無線基站,形成帶狀覆蓋。
在儲罐區(qū)頂部制高點(diǎn)部署防爆無線AP/網(wǎng)橋,實(shí)現(xiàn)面狀覆蓋。
對于距離中心機(jī)房較遠(yuǎn)的基站集群,采用一對多無線網(wǎng)橋進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳。
為巡檢人員配備無線PDA,為安全部門部署無線攝像頭。
實(shí)施效果:
成功實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)區(qū)域99%以上的無線信號覆蓋。巡檢人員可通過PDA實(shí)時(shí)上傳巡檢數(shù)據(jù)、下載工單,效率大幅提升。安全監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)調(diào)取任意無線攝像頭的高清畫面,實(shí)現(xiàn)了無死角安全監(jiān)控。項(xiàng)目整體建設(shè)成本比傳統(tǒng)有線方案有所降低,建設(shè)周期縮短超過一半,獲得了客戶的高度認(rèn)可。
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這里,是工業(yè)文明的血液中心——儲油庫區(qū)。巨大的儲罐與交錯(cuò)的管線沉默矗立,承載著巨大的能量,也潛藏著無情的風(fēng)險(xiǎn):一絲可燃?xì)怏w的泄漏、一道細(xì)微的管線銹蝕、一個(gè)不易察覺的溫度異常,都可能在此引發(fā)不可估量的后果。
在油庫的日常運(yùn)維中,傳統(tǒng)人工巡檢模式面臨諸多技術(shù)瓶頸:數(shù)據(jù)采集依賴于離散的人工記錄,難以形成連續(xù)、客觀的電子化檔案;對于泄漏、異響、局部過熱等潛在隱患,缺乏7x24小時(shí)不間斷的感知與預(yù)警能力;同時(shí),巡檢人員在防爆區(qū)域本身也構(gòu)成安全變量,形成管理閉環(huán)中的矛盾。為此,部署防爆智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng),旨在通過無人化、數(shù)字化手段,重塑巡檢運(yùn)維范式。
本項(xiàng)目核心是引入智能運(yùn)維機(jī)器人,替代原有高風(fēng)險(xiǎn)、低效率的人工巡檢作業(yè)。機(jī)器人系統(tǒng)需實(shí)時(shí)執(zhí)行包括表計(jì)識別讀數(shù)、設(shè)備紅外測溫、跑冒滴漏監(jiān)測、環(huán)境氣體監(jiān)測在內(nèi)的多項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù),并將多路高清視頻與傳感器數(shù)據(jù)穩(wěn)定回傳至中央控制系統(tǒng),最終實(shí)現(xiàn) “無人自主巡檢” 的常態(tài)化運(yùn)行,為決策提供實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。
項(xiàng)目的成功高度依賴于一條穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)流,而現(xiàn)實(shí)卻充滿挑戰(zhàn):密集金屬管道嚴(yán)重劣化了無線信號,而機(jī)器人巡檢產(chǎn)生的高負(fù)載數(shù)據(jù)流,要求網(wǎng)絡(luò)在帶寬、延遲和抗干擾上具備極致性能;尤為關(guān)鍵的是,移動(dòng)中的無縫漫游能力是保障這條數(shù)據(jù)“生命線”不斷的核心,任何閃失都將直接轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn),成為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的核心瓶頸。
采用防爆等級達(dá)Exd IIB/IIC T6、防護(hù)等級達(dá)IP68的防爆無線AP/網(wǎng)橋,配合無線控制器AC與工業(yè)級交換機(jī),構(gòu)建無盲區(qū)、連續(xù)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)層。設(shè)備支持抱桿、壁掛、吸頂、導(dǎo)軌等多種安裝方式,可靈活適配室內(nèi)外各類復(fù)雜場景。
機(jī)器人搭載高清變焦相機(jī),能夠在安全距離外對壓力表、液位計(jì)等表盤進(jìn)行自動(dòng)對焦和高清拍攝,識別讀數(shù)并上傳至平臺。運(yùn)用圖像處理和分析算法,對設(shè)備進(jìn)行跑冒滴漏監(jiān)測,精確檢測泄漏點(diǎn),上傳至平臺。
機(jī)器人搭載紅外熱像儀,可實(shí)時(shí)捕獲被測設(shè)備的熱成像圖,支持設(shè)置絕對溫度閾值或相對溫差(如三相之間溫差),當(dāng)溫度異常升高時(shí)自動(dòng)報(bào)警。
機(jī)器人平臺安裝氣體傳感器,作為 “移動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)” ,能夠覆蓋更廣的區(qū)域,并主動(dòng)靠近閥門等易泄漏點(diǎn)進(jìn)行濃度檢測,形成動(dòng)態(tài)的濃度分布圖,可以快速定位泄漏源的大致方位。
通過構(gòu)建極致穩(wěn)定的無線通信網(wǎng)絡(luò),搭配傳感器與高清防爆攝像頭,全面支持表計(jì)識別讀數(shù)、設(shè)備紅外測溫、跑冒滴漏監(jiān)測及環(huán)境氣體監(jiān)測等功能。在顯著提升油庫安全生產(chǎn)水平的同時(shí),也為生產(chǎn)效率的持續(xù)優(yōu)化提供了有力支撐。
本項(xiàng)目通過部署機(jī)器人巡檢系統(tǒng),成功替代傳統(tǒng)人工巡檢模式,實(shí)現(xiàn)了油庫全方位的自動(dòng)化巡檢,全面提升了油庫安全管理與運(yùn)行效率。
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