首先说一下IEEE 802154，IEEE 802154是一种技术标准，目前常用的无线通讯协议大多数是在802154标准规定的底层协议基础上，开发的上层协议而演变出来的，它规定了低速率无线个域网 （LR-WPAN）的 物理层 和 媒体访问控制 ，并由 IEEE 80215 工作组维护，该工作组在2003年定义了该标准。它是 Zigbee 的基础，另外像诸如 ISA10011a ， WirelessHART ，WIA-PA ， 6LoWPAN 和 SNAP 规范，每个标准规范都是通过开发IEEE 802154中未定义的上层进一步扩展了标准。类似于以上几种协议标准，Lora是基于IEEE802154g标准进行了上层标准的扩展定义，而IEEE802154g是在IEEE802154基础上对物理层和MAC层做了调整。除此之外wifi是基于IEEE80211b标准创建的一种无线局域网技术，通常使用24G UHF或者5G SHF ISM射频频段。IEEE 802151是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准，应用于无线个人区域网（WPAN）。可以说原版IEEE802151来源于蓝牙规范并与蓝牙11完全兼容使用。
接下来我们详细说一下目前在工业物联网和消费电子领域应用比较广泛的几种无线技术，有ZigBee、WirelessHart、WIA-PA、Lora、WiFi、蓝牙bluetooth、NB-IOT、BeeLPW-T。
ZigBee是基于IEEE802154标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802154标准的规定。在工业领域的典型应用是中国油气田生产物联网自动化采集控制设备规范中明确物理层、链路层、网络层采用ZigBee通讯协议，应用层通讯采用A11-GRM通讯协议。
WirelessHART是第一个专门为过程工业而设计的开放的可互 *** 作的无线通讯标准，满足了工业工厂对于可靠、强劲、安全的无线通讯方式的迫切需求。作为HART7技术规范的一部分，除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的无线能力。国际电工委员会于2010年4月批准发布了完全国际化的WirelessHART标准IEC 62591（Ed10），是第一个过程自动化领域的无线 传感器 网络国际标准。该网络同样使用运行在24GHz频段上的无线电IEEE802154标准，采用直接序列扩频（DSSS）、通信安全与可靠的信道跳频、时分多址同步、网络上设备间延控通信等技术，WirelessHART标准协议主要应用于工厂自动化领域和过程自动化领域，弥补了高可靠、低功耗及低成本的工业无线通信市场的空缺。典型应用以Emerson为例，从2010年就已经开始供应WirelessHART兼容产品，从压力、流量、液位、温度、振动、pH测量等各类仪表变送器到网关节点等，逐渐有了品类齐全的无线类工业仪表产品系列。
WIA-PA标准是具有我国自主知识产权、符合我国工业应用国情的一种无线标准体系，2008年10月，该规范获得了国际电工委员会（IEC）全体成员国96%的投票，成为与Wireless HART被同时承认的两个国际标准化文件之一。WIA-PA同样基于IEEE802154标准，通讯速率250kbps，频段24GHz，工业室内通讯距离200m，室外环境可达800m，数据可靠性大于99%，自适应跳频技术，避免干扰，冗余路由技术，自组织修复网络。同时支持HART命令，兼容WirelessHART标准。典型应用是中科院沈阳自动化研究所提供技术支持参与合作的在国内辽河油田、吉林油田、大庆油田、新疆油田等现场的远程油井监测控制系统。
LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线协议，基于IEEE 802154g标准，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。Lora的工作频率在ISM 频段，包括433、868、915 MHz。
WiFi俗称无线宽带，又叫80211b标准，工作在24GHz或者5GHz频段，最高传输速率能达到11Mbps，网络覆盖范围最高可达300m，适合办公室和楼内区域使用。由于WiFi技术在结构上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能够将已有的宽带业务集成到WLAN中，这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署WLAN网络，形成无缝覆盖。
蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线线缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布工作频段为全球统一开放的24GHz工业、科学和医学（ISM）频段。从目前的应用看，蓝牙体积小、功率低，其应用早已不局限于计算机外设，可以集成到任何数字设备中，尤其是对数据传输速率要求不高的移动设备。蓝牙有几大特点，一是全球范围适用，无需申请许可证，二是同时可传输语音和数据，三是可以建立临时性对等连接，四是具有很好的抗干扰能力。
窄带物联网（NB-IOT）是国际移动通信标准化组织为了应对日渐强烈的物联网需求，制订的一个新的蜂窝物联网的标准（CIOT），这个新标准要实现超强覆盖、超低功耗、超低成本、超大连接。NB-IOT是一个空中接口标准，主要是用在终端与基站之间的约定，包括物理层和数据链路层的一些设计规定。NB-IoT构建于 蜂窝网络 ，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
BeeLPW-T是必创科技聚焦工业场景应用，基于IEEE802154标准自主开发的一种无线通信协议，具有同步精度高、功耗低、网络自恢复等优点。大容量的同步网络节点数量和多跳能力，可为工业现场的网络覆盖及节点架设提供强大的网络协议支撑。该协议具有的天然物联网基因，能以更优的功耗将传感器的感知层数据传输至云端，较往代产品效率提高近四倍。
1、更高速灵敏的反馈
基于高精度的网络同步性能，所有设备可以工作在最优的功耗状态下，保持全网秒级的响应速度，可以满足绝大多数尤其是具有边缘计算能力低功耗设备的需求。
2、更丰富的应用方式
同步网络下的节点，真正实现协同工作，赋予数据在无线应用中时间的属性，无论星型，树状等网络模式，均可满足各种设备密度、覆盖距离的应用要求。
3、更低的维护成本
协议可以随意切换周期采样及大数据采集状态 ，针对不同工况及应用需要，兼容有线状态分析系统的采集需求；时间同步及低功耗设计，在确保网络运行精准的同时，降低了设备的无效工作时间，使得设备整体更加简练、高效。更低的功耗，可改善设备的维护周期，降低维护难度和平均维护成本，为客户提供一个安心可靠并几近无感的防护体验。
最后附表总结一下几种典型无线技术标准的特点区别：
NB-IOTLoRaZigbeeWIFIbluetoothBeeLPW-TWIAPA
组网方式基于现有蜂窝组网基于LoRa网关基于Zigbee网关基于无线路由器基于蓝牙Mesh网关基于BeeLPW-T网关基于WIA-PA网关
网络部署方式节点节点+网关
受现场遮挡影响
节点+网关节点+路由器节点-节点节点+中继+网关节点+中继+网关
传输距离远距离，基站覆盖10公里以上远距离，可达十几公里短距离
10-100m
短距离50米10米不含中继200m不含中继200m
单网接入节点容量约20万理论约6万，实际500-5000理论6万，一般200-500个约50个理论6万理论5000通道理论6万，一般200-500个
电池续航理论10年/AA电池理论10年/AA电池理论约2年/AA电池数小时数天理论约2年/AA电池理论约2年/AA电池
成本30-70元30-40元5-15元模块约7-8s小于10元
频段License频段
运营商频段
unLicense频段
Sub-GHZ（433/868/915MHz）
unLicense频段
24GHz
24G和5G24GunLicense频段
24GHz
unLicense频段
24GHz
传输速度理论160kbps-250kbps
实际小于100kbps
03-50kbps理论250kbps，实际小于100kbps24G：1-11Mbps
5G：1-500Mbps
1M理论250kbps理论250kbps
网络时延6-10sTBD＜1s＜1s＜1s＜1s＜1s
适合领域户外户外，工厂工厂，室内办公室，工厂移动设备工厂，车间工厂，车间
联网所需时间3 30ms3s10s3s3s
1959 年 9 月 26 日 16 时许，松嫩平原上一个叫做大同的小镇附近被命名为“松基三井”的油井里黑色的油流喷射而出，标志一个世界级特大型陆相砂岩油田的诞生。大庆油田开始生产后，我国甩掉了中国“贫油”的帽子。因为大庆油田，1961 年中国新增探明石油储量达到 20 亿吨。2021 年 8 月，中国石油大庆油田再次在大庆发现 1268 亿吨页岩油田，我国石油储量增加到 314 亿吨。
早在 2020 年大庆油田就提出推进数字油田—智能油田—智慧油田的“三步走”战略，把数据作为关键生产要素，构建数据采集、传输、分析、决策的全流程体系，通过数字化与勘探开发业务的深度融合，拉动技术变革、生产变革、管理变革，驱动油田高质量发展。
油气勘探
利用各种勘探技术和设施设备进行数据采集，找到储油气的圈闭，并探明油气田面积，油气层情况和产出能力。许多油田或探区是在人迹罕至的地区，决策和管理层难以感性地了解油田的自然环境、地质、工程、建设、交通的真实情况。如果将数据接入图扑的可视化大屏，管理者就能实时掌握油田的勘探进程和油藏开发的重要数据。
石油勘探可分为调查和勘探两个阶段。调查阶段主要任务是通过地面地质调查或地球物理测量或地球化学探测调查油气藏存在的条件，了解地质概况后可用反射波地震勘探法进行详查。在详查确定的可能含油的构造上，采用钻探井的方法，通过取岩心和测试油气层以证实油气层是否存在。钻探后需详细研究油气藏的地质特征（含油层变化规律，压力系统和产量动态，油、气、水情况），算准储量，为油藏开发取得全部必要的数据。
当我们利用地质法、地球物理法、地球化学法和钻探法获得油气田原始数据后，再经过数据融合、处理、转换，形成日产量趋势、油田资源分布、油田产量排名的可视化图表。将油田的复杂性整体客观地展示给管理者，让他们在勘探、施工、建设的各个阶段提前对工程进行合理的规划，让许多部署方案、开发方案在选址、选线、运行环节上更合理，降低风险，提高经济效益。
环境保护
随着国家“双碳”政策的推行，低碳排放、保护环境与企业利益息息相关。石油天然气开采是重污染产业，开采过程中大气污染物主要包括天然气净化厂尾气、油气处理与集输系统无组织逸散烃类废气，主要污染物为 SO2 和 VOCs。
在石油生产、贮运、炼制加工及使用过程中，因事故、不正常 *** 作及检修等原因，都会有石油烃类的溢出和排放，造成大气环境、土壤、地下水的污染。如产生温室效应、破坏臭氧层、土壤结构等，形成寸草不生的环境。通过图扑可视化大屏的监测，及时发现问题。采用原位生物修复技术、异位生物修复技术、植物修复技术、生物处理法或者通过过滤设备等，净化空气和水源。
// 油田水处理过滤器
主要适用于处理废水经反应后絮体比重接近于水的各类废水。根据含油污水的水质特征及回注水水质要求，主要去除因子为悬浮物、石油类物质、硫化物及铁，且保证处理后的回注水中颗粒物直径 < 10 μm。过滤水可以再利用，以保护我国的淡水资源。
清水罐可用于储存清水，和消防系统连结，不再另设消防用水池，减少占地面积，保护环境。
借助 HT 可视化技术还可以获得油田信息以外的基础信息，如地籍、气象、水文、天然地震、植被和其他矿产等与空间系统有关的信息，有助于油田区域内的的管理、建设、环境保护和自然灾难的预防。
石油开采
当完成油藏的勘探，确定了油藏类型和储量，就会进行钻井作业、固井。当射孔钻开油气层、地面设施建设完毕，安装完井口装置，标志着石油开采的基础条件已经具备。
// 油井开发
运用井架、 *** 作平台、柴油机、钻机、钻具、泥浆泵、发电机和测试装备以及燃料油罐、锅炉等从地面将地层钻成孔眼。向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥。用射孔d射开目的层位的套管及水泥环，构成地层至井筒的连通孔道，以便于采油、采气等作业。
钻探设备的数字孪生体与实体设备共享数据信息，监控设备功率、转速变化、运作状态等数据，实现数字化管理。结合地震资料的实时采集以及与历史地震数据 、勘探开发数据的综合分析比较，实现油气储量的精准计算 、富集高产区的精确预测和地质风险的准确识别。
// 采油方式
自喷采油和人工举升采油是采油的两种方式，自喷采油是由于地下含油层压力较高,凭其自身压力就可以使原油从井口喷出的采油方式。人工举升采油则是利用各种类型的泵把原油从井中抽出，目前我国石油开采以人工举升采油为主。运用 Hightopo 自主研发核心产品 HT for Web，实现可交互式的 Web 二维场景，点击抽油机可下钻到设备详情页。
按举升方式，分气举采油和深井泵采油两类。其中深井泵采油又有有杆泵采油、螺杆泵采油等。有杆泵采油依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流到井内的原油举升到地面。
// 有杆泵
抽油机是有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。抽油杆工作时，动力设备将高速旋转运动通过减速箱传递给曲柄，带动曲柄作低速旋转；曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动；挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动井下深井泵作上下往复运动，把油抽到地面。抽油泵是将机械能转化为流体压能的设备，主要组成：工作筒(外筒和衬套)、柱塞、游动凡尔(排出阀)、固定凡尔(吸入阀)。
综合运用各类传感技术、有线/无线通信技术以及数据分析技术，以智能控制为手段，围绕杆泵抽油系统的各个环节，如抽油机、抽油杆、抽油泵，对抽油工况及各种运行参数进行收集、处理和挖掘，优化参数配置，提升采油效率，降低运行成本，保持安全稳定高效生产。
// 油气水三相分离器
油田油水井中安装于泵下的一种“固、液、气”三相分离装置。油气水混合物高速进入预脱气室，靠旋流分离及重力作用脱出大量的原油伴生气，预脱气后的油水混合物经导流管高速进入分配器与水洗室，在含有破乳剂的活性水层内洗涤破乳，进行稳流，降低来液的雷诺系数，再经聚结整流后，流入沉降分离室进一步沉降分离，脱气原油翻过隔板进入油室，并经流量计计量，控制后流出分离器，水相靠压力平衡经导管进入水室，从而达到油气水三相分离的目的。实现了原油脱水、原油脱天然气和天然气脱轻质油；还要做到污水回收、天然气回收和轻质油回收。
通过 HT 可视化监控三相分离器的各项数据，将油田生产的自动化与信息化相结合，将物联网、云计算技术应用到油气生产流程中，已经成为国内数字油田建设的主流方向。
// 注水电动增压泵
注水是一种二次采油方法。通过注水井向地层注水，将地下原油驱替到生产井，增加一次采油后原油的采收率。
// 注水井
用来向油层注水的井。在油田开发过程中，通过专门的注水井将水注入油藏，保持或恢复油层压力，使油藏有较强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率。利用注水设备把质量合乎要求的水从注水井注入油层，以保持油层压力，这个过程称为油田注水。油田注水是油田开发过程中向地层补充能量、提高油田采收率的重要手段之一。注水井管理技术水平的高低决定着油田开发效果的好坏，同时也决定着油田开发寿命的长短。
油气集输
油气正式开采后需要将分散的油井所生产的石油、伴生天然气和其他产品集中起来，经过各项设备的处理、初加工，再将合格的油和天然气分别外输到炼油厂和天然气用户。可通过 HT 可视化平台将油田的各种空间实体自然地组织在一起，将彻底打破油田各专业信息平台横向分割的局面，形成集勘探—开发—工程—集输为一体的油田信息系统。
// 加热炉
指用火焰加热原油、天然气、水及其混合物等介质的专用设备。它是油气集输系统中应用最多的一种油田专用设备，其作用是将原油、天然气，油水混合物、油气水混合物加热至工艺所需要温度，满足油气集输工艺及加工工艺的要求。从采油井口至原油外输整个集输系统，各个环节都要使用加热炉。加热炉也是一种高耗能设备，正确地 *** 作使用加热炉，对提高热效率、降低燃料消耗具有重要意义。
// 储油罐
是一种储存油品的容器，油库的主要设施，在管道运输中是输油管的油源接口。按材质可分为非金属油罐和金属油罐两大类。金属油罐因造价低、不易渗漏、施工方便、维护容易而得到广泛使用。球形油罐具有耐压、节约材料等特点，多用于石油液化气系统。
可视化系统上可以方便地集合设备管网密集的油田信息、几万公里的油气长输管线和配套的几万座原油储罐信息，形成数字规划、管理、安全监测、设计制图的能力。
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