1 引言
随着工业智能化时代的到来，智能制造技术开始广泛应用于石油石化行业的生产、管理、服务等各个环节。这就要求智慧工厂的服务网络系统具备覆盖全厂的能力，而无线网络（Wi-Fi）由于其移动性、便利性、灵活性和造价低廉的特点，是智慧工厂无线覆盖的首选。
通过无线网络（Wi-Fi）的覆盖，实现数据、语音、视频、大数据分析等更多的网络增值应用，为石油石化企业创造更多的经济效益。
2 工业无线网络
工业无线网络是一种利用无线信号作为传输介质，将现场设备、路由设备等连接起来，形成的一个网络系统。它可以自由地在覆盖范围内移动设备，相互通信连接，从而快速完成网络架构的搭建和调整。具有灵活配置、高可靠性和适应性强等特点，被广泛应用于工业自动化和工业互联网中。
2.1 无线网络覆盖范围
无线接入点（ACCESS POINT）AP主要通过天线发射电磁波无线信号，信号强度随着传播距离而逐渐衰减变弱。通常把AP天线附近信号强度大于规划指标值的区域称为无线网络覆盖范围。一般情况下，在无线网络覆盖范围内，需要满足信号强度在-65dbm以上。
图1 全向天线无线覆盖俯视图
2.2 无线网络覆盖半径
对于全向天线的AP，通常用覆盖半径来表示信号覆盖范围，以吸顶安装的全向天线AP为例，在AP安装高度已知的情况下，根据有效覆盖范围的边缘信号强度（一般为-65dbm）反向计算出有效传输距离，根据勾股定理可以推算出覆盖半径，也就是覆盖范围。
图2 全向天线AP覆盖半径
2.3 可用信道及带宽
以CN国家码为例，2.4G可用信道为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13，5.8G可用信道为：149、153、157、161、165，5.2G可用信道为：36、40、44、48、52、56、60、64（由于国家使用雷达环境中会与52、56、60、64信道冲突，因此常规模式下建议避开这些雷达信道，以免出现无线终端接入问题）。
在实际部署时，建议都采用20MHz或40MHz模式进行覆盖，以加强信道隔离与复用，提升WLAN网络整体性能。
图3 可用信道2.4G
图4 可用信道5.2G和5.8G
2.4 容量估算
单用户速率可以用如下公式计算：
单个用户速率＝（最大协商速率*传输效率） /（关联用户数目*当前使用网络终端比例）。
其中，AP最大协商速率与带宽和空间流数量相关，具体情况如下表：
表 1 AP最大协商速率与带宽和空间流数量表
2.5 无线网络部署
无线网络部署推荐采用蜂窝部署原则，依据协议的信道划分情况，按照蜂窝式无线覆盖，在二维平面上使用1、6、11三个信道实现任意区域无相同信道干扰的无线部署。当某个无线设备功率过大时，会出现部分区域有同频干扰，可以通过调整无线设备的发射功率来避免这种情况的发生。采用5G作为主力覆盖频道， 5G的可用信道比2.4G要更为丰富，共有36~64和149~165两段共13个非重叠信道可用。
3 无线防爆智能头盔系统
3.1 系统介绍
无线防爆智能视觉头盔在线指挥调度系统基于IP软交换技术，实现可视化现场安全管控和指挥调度。智能视觉头盔依托于工业WiFi或公网3G、4G以及场站建设的专网等多种无线网络技术，打造一个跨区域、跨网络、跨平台融合互通的可视化集群调度平台。实现调度管理员与智能视觉头盔之间跨地域的集群对讲，音视频通话，视频监控，地理位置上报，GIS地图定位，短消息通信，图片拍传，视频回传等多媒体信息的互联互通，提供一套 “即时语音、可视对讲、位置清晰、信息传递及时”的全方位现代化指挥调度系统平台。
3.2 系统方案
防爆型智能视觉头盔可基于场站专用工业WIFI网络或公网4G/5G等多种无线网络技术，实现可视化现场安全管控和指挥调度业务。
图5 系统组网方案拓扑图
4 无线视频监控系统
4.1 系统功能
（1）实时监控：通过WiFi无线视频系统，实现对场站的实时监控，确保场站运行安全。
（2）远程管理：通过远程监控中心，实现对场站的远程管理和控制，提高管理效率。
（3）数据存储：对监控视频进行存储，方便后续查看和分析。
4.2 系统组成
本系统主要由前端设备、传输设备、后端设备和监控中心四部分组成。
（1）前端设备：包括高清摄像头、温度传感器、压力传感器等，用于采集场站的视频、温度、压力等关键生产运行数据。
（2）传输设备：采用场站工业WiFi无线网络，将前端设备采集的数据传输到后端设备。
（3）后端设备：包括视频服务器、存储设备等，用于接收、处理和存储前端设备传输的数据。
（4）监控中心：通过计算机、手机等设备，实现对天然气场站的远程监控和管理。
5 基于工业无线网络的站场信息化升级
5.1 无线数据业务应用
采用防爆型无线基站对整个场站的防爆区域进行无线覆盖，采用非防爆型基站对非防爆区域进行无线覆盖，实现智能化设备、无线视频监控设备都可以通过无线方式随时随地回传数据。
5.2 无线防爆型智能视觉头盔生产调度业务应用
防爆智能视觉头盔的功能特性使之可广泛应用于石油化工等易燃易爆的危险场所，该智能视觉头盔依托于油田站场内工业WiFi无线网络技术，打造一个跨区域、跨网络、跨平台融合互通的可视化集群调度平台；该系统基于IP软交换技术，实现可视化现场安全管控和指挥调度。
5.3 无线视频监控业务应用
无线视频监控系统是计算机、无线网络和视频编码技术的结合，具有安装方便、灵活性强、性价比高等特性。无线视频监控和传统的视频方案相比，具有以下两大优点：
（1）综合成本低：采用无线网可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强等优点。
（2）灵活接入：可扩展性好，即装即用，在现有无线覆盖的网络中，网络管理人员可以迅速方便的增加WiFi摄像机到新的监控点，不需要新增传输网络和增加设备，轻而易举地实现远程视频监控。
将基于IP的智能监控从通常的有线网络接入延伸到无线网络的接入，根据油田站场的不同应用场景提供丰富多样的监控点无线组网。对于相隔距离较远的被监控点和监控中心，可以采用AP的无线桥接功能进行连接。通过集中式管理平台对无线资源和监控资源进行统一的管理和控制。通过各个AP上完善的QoS功能，实现了对突发流量进行码流平滑、多流选择以及误码重传的处理，保证了视频流的实时性和流畅性。
6 结束语
随着科技的不断发展，油田站场视频监控智能化已经成为石油行业智能化的重要发展方向。通过本文的论述，提出基于工业无线网络的油田站场视频监控升级方案，旨在解决油田站场视频数据传输、实时监控、远程控制等问题。
工业无线网络在油田站场智能化升级中具有显著的优势，如高效率、低成本、强稳定性等。但同时需要克服一些挑战，如网络安全、数据隐私、设备兼容性等。随着科技的不断进步和认识的不断深入，油田站场智能化升级必将取得更大的成就。
【参考文献】:
[1] 刘晓东, 李伟. 油田站场信息化升级中工业无线网络的关键技术[J]. 计算机工程与设计, 2023(02): 10-15.
[2] 张涛, 马丽. 工业无线网络在油田站场信息化升级中的实践与展望[J]. 石油化工技术经济, 2023(01): 22-27.
