CN111970040B - 弱信号山区管道工程建设的数据传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种弱信号山区管道工程建设的数据传输系统及方法，所述数据传输系统包括第一无线接入点、多个第一、第二、第三中继器、数据采集装置和网络开关，第一、第二中继器分别布设在管道工程建设场站或工区的不同位点，第一无线接入点与除第二中继器外的第一、第三中继器之间构成点对多点微波传输，第三中继器与第二中继器构成点对点或点对多点微波传输；数据采集装置被设置为将采集到的数据提供至第一、第二、第三中继器中；网络开关被配置为能够控制第一、第二、第三中继器和/或数据采集装置。本发明能够实时准确可靠地监管弱信号山区中的管道工程建设情况；方便安装和拆卸；且能够随时根据管道工程建设进度进行调整。

Description

弱信号山区管道工程建设的数据传输系统及方法
技术领域
本发明涉及山区的诸如油气等管道工程建设领域，特别是涉及管道工程建设领域的数据传输系统及方法。
背景技术
在管道工程建设中，难免会将管道铺设到偏僻的山区，山区地势复杂，供电难，传统的光纤铺设不仅会有难度大、成本高和工期长的问题，并且运维不便。于是存在如何高可靠性的将山区中的工程建设信息传送到信息中心进行统一信息化监管的难题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于解决偏僻山区中石油或天然气管道工程建设施工过程中的数据传输可靠性差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种弱信号山区管道工程建设的数据传输系统，所述数据传输系统包括第一无线接入点、多个第一中继器、多个第二中继器、至少一个第三中继器、多个数据采集装置和网络开关，其中，所述第一无线接入点被设置为管道工程建设的第一数据监控中心，所述多个第一中继器和所述多个第二中继器根据需要分别布设在管道工程建设场站或工区的不同位点，所述第一无线接入点能够与所述多个第一中继器和所述至少一个第三中继器之间构成点对多点微波传输，所述第一无线接入点因信号阻挡无法与所述多个第二中继器构成点对多点微波传输，所述至少一个第三中继器能够与所述多个第二中继器构成点对点或点对多点微波传输；所述多个数据采集装置中的每个被设置为能够将采集到的数据提供至所述多个第一中继器、所述多个第二中继器和所述至少一个第三中继器中的一个；所述网络开关被配置为能够控制所述多个第一中继器、所述多个第二中继器以及所述至少一个第三中继器中的部分或全部的开关，和/或能够控制所述多个数据采集装置中的部分或全部的开关。
在本发明的一个示例性实施例中，所述数据传输系统还可包括第二无线接入点，所述第二无线接入点被设置为管道工程建设的第二数据监控中心，并且能够在管道工程建设场站或工区内与所述第一无线接入点构成点对点微波传输。
在本发明的一个示例性实施例中，所述多个第一中继器和所述至少一个第三中继器布设的位点可与所述第一无线接入点之间构成空旷区域。此外，所述多个第二中继器布设的位点与所述第一无线接入点之间可构成建筑物密集区域。例如，所述多个第一中继器和/或所述多个第二中继器中的一个或多个可被布设在油罐区、原油站周界、压气站周界以及管道周界中的一处或多处；所述至少一个第三中继器可被布设在各个厂房、仓存室、油库、原油站内部以及压气站内部中的至少一处。
在本发明的一个示例性实施例中，所述数据采集装置可包括固定采集装置和/或移动采集装置，所述固定采集装置能够与第一中继器或第二中继器构成一体化配置；所述移动采集装置被配置为能够就近选择第一中继器、第二中继器或第三中继器进行数据回传的无人机。
在本发明的一个示例性实施例中，所述网络开关能够设置在厂房、仓存室和油库中的至少一处，并与第一无线接入点形成点对多点微波组网，用于选择是否将所控制的第一中继器、第二中继器、第三中继器和数据采集装置接入数据传输系统。
在本发明的一个示例性实施例中，所述第一无线接入点能够与32个以上第一中继器进行数据传输。
本发明的另一方面提供了一种弱信号山区管道工程建设的数据传输方法，所述数据传输方法采用如上所述的数据传输系统来实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：能够高可靠性的将山区中的管道工程建设信息传送到信息中心进行统一信息化监管；能够实时准确的监管山区中的管道工程建设情况；方便安装和拆卸；能够随时根据管道工程建设进度进行调整。
附图说明
图1A示出了本发明的弱信号山区管道工程建设的数据传输系统的一个示例性实施例的示意图；
图1B示出了图1A的组网架构示意图；
图2A示出了本发明的弱信号山区管道工程建设的数据传输系统的另一个示例性实施例的示意图；
图2B示出了图2A的组网架构示意图；
图3示出了本发明的弱信号山区管道工程建设的数据传输系统的又一个示例性实施例的组网架构示意图。
附图标记说明如下：
AP1-第一无线接入点，AP2-第二无线接入点，RT-第一中继器，RT′-第二中继器，SN-第三中继器、B-构成严重阻挡的建筑物。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的弱信号山区管道工程建设的数据传输系统及方法。
对于偏僻山区的诸如油气等管道工程建设施工而言，通常存在光信号和电信号等消息强度低，既小又弱，不易被接收的问题。本发明中，将这类山区统称为弱信号山区。所述弱信号山区为满足弱光信号和弱电信号的山区。其中，所述弱光信号是指光照强度低于100Lux且无法使用光纤传输光信号；所述弱电信号是指通讯技术3G和4G信号无法覆盖或者连通率不足20％的信号。
图1A和图1B示出了本发明的弱信号山区管道工程建设的数据传输系统的一个示例性实施例的示意图和组网架构示意图。
如图1A和图1B所示，在本发明的一个示例性实施例中，弱信号山区管道工程建设的数据传输系统包括第一无线接入点AP1、第一中继器RT、第二中继器RT′、第三中继器SN、多个数据采集装置(图中未示出)和网络开关(图中未示出)。
第一无线接入点AP1被设置为管道工程建设的第一数据监控中心。例如，第一无线接入点可以设置在监控室中，作为数据中心。
第一中继器RT和第二中继器RT′根据需要分别布设在管道工程建设场站或工区的不同位点，且第一无线接入点能够与第一中继器和第三中继器之间构成点对多点微波传输。这里，第一无线接入点与第一中继器和第三中继器之间构成的点对多点微波传输，不仅能够在视通场景进行通信，而且也能够在诸如树木等非建筑物遮挡的非视通场景下进行通信。
同时，第一无线接入点因信号被阻挡(例如，建筑物遮挡)无法与第二中继器直接构成点对多点微波传输；然而，第三中继器能够与第二中继器构成点对点或点对多点微波传输。例如，在点对多点微波传输组网中，第一无线接入点能够与32个以上的中继器进行数据传输。需要说明的是，尽管图1A和图1B中，仅示出了一个第一中继器、一个第二中继器和一个第三中继器，但应该理解的是，本发明不限于此，第一中继器和第二中继器的数量可根据管道工程建设场站或工区的要求设置，第三中继器的数量可根据第二中继器的数量和布局设置。例如，第一中继器和/或第二中继器可被布设在油罐区、原油站周界、压气站周界以及管道周界中的一处或多处；第三中继器可被布设在各个厂房、仓存室、油库、原油站内部以及压气站内部中的一处或多处，从而通过与对应的数据采集装置的配合，便于实现对各个管道工程建设施工环节的监控和/或视频巡视。这里，第一无线接入点与第一中继器和第三中继器之间构成的点对多点微波传输，不仅能够在视通场景进行通信，而且也能够在诸如树木等非建筑物遮挡的非视通场景下进行通信。
在本示例性实施例中，第一中继器和第三中继器布设的位点能够与第一无线接入点之间构成空旷区域。这里，空旷区域是指不存在对第一无线接入点所发射的信号造成遮挡的区域，例如，空旷区域可以是满足以下条件的区域：直径一公里范围内建筑物不超过20个，且每个建筑物与第一无线接入点之间的距离大于20米，同时该建筑物的高度小于100米，并且长度小于30米。第二中继器布设的位点能够与第一无线接入点之间构成建筑物密集区域。这里，建筑物密集区域是指建筑物存在对第一无线接入点的信号造成遮挡的区域。例如，建筑物密集区域可以是满足以下条件的区域：相邻建筑物之间间隔小于20米，且建筑物与第一无线接入点之间的距离小于20米，同时建筑物高度大于100米，并且长度大于30米。
此外，本示例性实施例中，第一中继器、第二中继器和第三中继器中设置在室外的中继器能够采用太阳能供电方案，并拥有抗风设计，最大能够抵抗240km/h的风速。
多个数据采集装置中的每个数据采集装置被设置为能够分别采集管道工程建设施工所需的各种数据(例如，采办阶段的管材到货数据；施工阶段中各施工工序的实施数据；监理所需的施工进度、QHSE管理数据；检测所需的各类型检测、进度数据；试运行期间的问题整改数据等)，并将采集到的数据提供至一个对应的中继器，例如，第一中继器、第二中继器和第三中继器中的一个。例如，数据采集装置可以包括固定采集装置和/或移动采集装置。其中，固定采集装置可以与第一、第二或第三中继器构成一体化配置，以便于直接将采集到的数据传递至该一体化配置的中继器。移动采集装置可以为无人机，从而能够就近选择中继器(例如，第一中继器、第二中继器和第三中继器中的一个)进行数据回传。
网络开关被配置为能够控制第一中继器、第二中继器以及第三中继器中的部分或全部的开关，和/或能够控制所述多个数据采集装置中的部分或全部的开关。例如，网络开关可以遵守简单网络管理协议。网络开关能够设置在厂房、仓存室和油库中的至少一处，并与第一无线接入点形成点对多点微波组网，用于选择是否将所控制的第一中继器、第二中继器、第三中继器和数据采集装置接入数据传输系统。
此外，本示例性实施例的数据传输系统的第一无线接入点、第一中继器、第二中继器、第三中继器、数据采集装置和网络开关的数量和架构能够根据管道工程建设的进展情况来实时调整、修改和移动。
图2A和图2B示出了本发明的弱信号山区管道工程建设的数据传输系统的另一个示例性实施例的示意图和组网架构示意图。
如图2A和图2B所示，在本发明的另一个示例性实施例中，弱信号山区管道工程建设的数据传输系统在上述示例性实施例的结构基础上，还进一步包括第二无线接入点AP2。该第二无线接入点被设置为管道工程建设的第二数据监控中心，并且能够与第一无线接入点构成点对点微波传输。例如，第二无线接入点可以设置在另一监控室中，作为另一数据中心。
对于本示例性实施例而言，弱信号山区管道工程建设的数据传输系统通过将点对多点微波传输、以及点对点微波传输混合组网，能够实现站点业务经多点汇聚后由点对点链路大容量上行。
此外，本示例性实施例的数据传输系统的第二无线接入点、第一无线接入点、第一中继器、第二中继器、第三中继器、数据采集装置和网络开关的数量和架构能够根据管道工程建设的进展情况来实时调整、修改和移动。
图3示出了本发明的弱信号山区管道工程建设的数据传输系统的又一个示例性实施例的组网架构示意图。中石油达坂城原油站处于西部空旷山区，光信号和电信号等消息强度低，既小又弱，不易被接收。中石油达坂城原油站所处山区完全满足本发明对弱信号山区的定义。
本示例性实施例的数据传输系统具有与图2所对应的示例性实施例类似的结构。如图3所示，RT1～RT8为第一中继器，RT′1～RT′5为第二中继器，SN1～SN3为第三中继器。第一无线接入点与能够与8个第一中继器RT1～RT8之间构成点对多点微波传输；同时，第一无线接入点与能够与两个第三中继器SN(例如，SN1-2)之间分别构成点对多点微波传输，并且第三中继器SN1与RT′1构成点对点微波传输，第三中继器SN2与RT′2～RT′4之间构成点对多点微波传输。第二中继器RT′1与第一无线接入点之间构成密集建筑物区域。第二中继器RT′2～RT′4与第一无线接入点之间也构成密集建筑物区域。
关于第一或第二无线接入点的设置方式，可以通过以下步骤实现。安装AP天线支架，检查支架上螺杆位置，安装上支架和下支架，接着预装AP侧射频电缆并制作室外网线，使用指南针按照规划文件确定的位置和方位角将天线固定到抱杆上，拧松上支架前夹板的固定螺钉，调节前夹板位置到网规文件确定的俯仰角位置后，重新固定；细调AP天线水平和俯仰角，用喉箍将安装件固定到抱杆相应位置。并用扎带固定喉箍多余部分；将AP背后的安装转接件插到安装件的卡槽中，用转接件顶部的螺钉将AP紧固在安装件上，安装射频电缆，安装室外网线，通电检查。最后登录网元，检查频谱分析、配置连接模式、设备运行模式、信道参数及其简单网络管理协议参数等。
RT1～RT8和RT′1～RT′5中位于室外的中继器可采用太阳能供电及抗风设计。RT1～RT8和RT′1～RT′5中部署在站厂周围中继器可配置无人机作为移动采集装置，且可接受回传数据，从而能够更好地实现原油站、压气站内部的周界监控和站内外视频巡视。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (5)

1.一种弱信号山区管道工程建设的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统包括第一无线接入点、多个第一中继器、多个第二中继器、至少一个第三中继器、多个数据采集装置和网络开关，其中，
所述第一无线接入点被设置为管道工程建设的第一数据监控中心，所述多个第一中继器和所述多个第二中继器根据需要分别布设在管道工程建设场站或工区的不同位点，所述第一无线接入点能够与所述多个第一中继器和所述至少一个第三中继器之间构成点对多点微波传输，所述第一无线接入点因信号阻挡无法与所述多个第二中继器构成点对多点微波传输，所述至少一个第三中继器能够与所述多个第二中继器构成点对点或点对多点微波传输；
所述多个数据采集装置中的每个被设置为能够将采集到的数据提供至所述多个第一中继器、所述多个第二中继器和所述至少一个第三中继器中的一个；
所述网络开关被配置为能够控制所述多个第一中继器、所述多个第二中继器以及所述至少一个第三中继器中的部分或全部的开关，和/或能够控制所述多个数据采集装置中的部分或全部的开关；
所述第一无线接入点设置在监控室中；
所述多个第一中继器和所述至少一个第三中继器布设的位点与所述第一无线接入点之间构成空旷区域；其中，空旷区域满足以下条件的区域：直径一公里范围内建筑物不超过20个，且每个建筑物与第一无线接入点之间的距离大于20米，同时该建筑物的高度小于100米，并且长度小于30米；
所述多个第二中继器布设的位点与所述第一无线接入点之间构成建筑物密集区域；其中，建筑物密集区域是指建筑物存在对第一无线接入点的信号造成遮挡的区域，满足以下条件：相邻建筑物之间间隔小于20米，且建筑物与第一无线接入点之间的距离小于20米，同时建筑物高度大于100米，并且长度大于30米；
所述多个第一中继器和/或所述多个第二中继器中的一个或多个被布设在油罐区、原油站周界、压气站周界以及管道周界中的一处或多处；所述至少一个第三中继器被布设在各个厂房、仓存室、油库、原油站内部以及压气站内部中的至少一处；
所述数据采集装置包括固定采集装置和/或移动采集装置，所述固定采集装置能够与第一中继器或第二中继器构成一体化配置；所述移动采集装置被配置为能够就近选择第一中继器、第二中继器或第三中继器进行数据回传的无人机；所述数据采集装置能够采集管道工程建设施工所需的各种数据；
所述弱信号山区为满足弱光信号和弱电信号的山区，其中，弱光信号是指光照强度低于100Lux且无法使用光纤传输光信号，弱电信号是指通讯技术3G和4G信号无法覆盖或者连通率不足20％的信号。
2.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统还包括第二无线接入点，所述第二无线接入点被设置为管道工程建设的第二数据监控中心，并且能够在管道工程建设场站或工区内与所述第一无线接入点构成点对点微波传输。
3.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述网络开关能够设置在厂房、仓存室和油库中的至少一处，并与第一无线接入点形成点对多点微波组网，用于选择是否将所控制的第一中继器、第二中继器、第三中继器和数据采集装置接入数据传输系统。
4.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，所述第一无线接入点能够与32个以上第一中继器进行数据传输。
5.一种弱信号山区管道工程建设的数据传输方法，其特征在于，所述数据传输方法采用如权利要求1至4中任意一项所述的数据传输系统来实现。
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Applicant before: PetroChina Southwest Pipeline Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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