仪表电气
张晓莉等：LoRa无线技术在油田数字化建设中的应用研究
LoRa无线技术在油田数字化建设中的应用研究
张晓莉1
森义图2
张文军
摘要：LoRa物联网无线传输技术具有统射能力强、功耗低、链路预算高的特点，特别适合于油田数字化油气水井生产和工况数据传输中的低速率、远距离、地形地貌复杂的应用场景。当前 LoRaWAN协议开发还不成熟，仅支持遗明传输，无法大规模组网应用，但可以作为局部区域的无线接入或无线骨干网的覆盖延伸技术，具有较高的推广应用价值。基于数字化油固对多媒体宽带传输的需求，油气水井场可采用TD-LTE作为主要覆盖网络，部署TD-LTELoRa网关，用 LoRa技术实现复杂地貌环境下井场无线传感器数据的中继接力传输。
关键词：数字化油田；LoRa；LPWAN；TD-LTELoRa网关 Doi : 10.3969/j.issn.10066896.2017.12.017
Application Study of LoRa Wireless Technology in Oilfield Digital Construction Zhang Xiaoli, Luan Yiguo, Zhang Wenjun
Abstract: LoRa wireless transmission technology for Internet of Things has characteristics of strong diffraction capability, low power consumption, and high link budget, and it is especially suitable for the application scenarios with low rate, long distance and complicated terrain in digital oil, gas and wa ter well production and data transmission of working conditions in oilfields. The current LoRaWAN protocol development is not mature, it only supports transparent transmission and cannot apply in large scale networking. However, it can be used as the overlay extension technology for wireless access or wireless backbone network in local areas, having high application value. Based on the demand of digi tal oilfield for multimedia broadband transmission, well sites for oil, gds and water wells can apply TD LTE as the primary overlay network and lay out TDLTE LoRa gateway, using LoRa technology to realize the data relay transmission for the well site wireless sensor in a complex geomorphic environment. Key words: digital oilfield; LoRa; LPWAN; TDLTE LoRa Gateway
LPWAN (Low Power Wide Area Network，低功耗广域网）是低功耗、远距离、大量小数据连接的物联网应用技术。LPWAN技术分为两类：一类是工作于授权频段，由3GPP支持的2G/3G/4G蜂离通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等；另一类是工作于免投权ISM频段的LoRa、SigFox等技术。
当前LPWAN中公认的最有应用前景的两个代表技术分别为NB-loT和LoRa"。
NBIoT (Narrow Band Internet of Things, 基于蜂窝的窄带物联网）是互联网络的一个重要分支 NB-IoT构建基于蜂宽网络，只占用大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE 网络，可平滑升级，部署成本低。当前公网运营商在自已的4G网络基础上建设的NB-IoT工作额率
电信为800MHz，移
联通为900MHz，F
各不一样，1
西安科技大学通信学院 60
万方数据
“大庆油田天然气分公司
动为900 MHz。
相比于NB-IoT，LoRa（LongRange）使用免费的非授权频段，没有频占费，且由于采用异步的基于ALOHA的协议，也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠，再加上0.3~ 37.5kbit/s的低速率使其在应用过程中非常省电，工作电流最低可小于200μA，对于电池供电和低成本要求来说是最佳的选择。另外LoRa链路预算可以达到162dBm，
再加上1GHz以下的工作频
段，使得LoRa具有远距离传输能力和良好的绕射能力。
LoRa技术
LoRa的网络架构如图1所示。由节点设备（终端）、集中器/网关、网络服务器和应用服务器构成。
"中国石油长庆油田分公司第四采油厂
油气田地面工程httpa/wwwayqtdimgc.cam