海上自動化無線通訊技術的應用

張云昌

摘 要：隨著埕島油田生產建設的發展，衛星平臺全部實現自動化監控，由于受自然條件的限制，無法通過有線方式傳輸生產資料，而是采用了無線數傳電臺作為衛星平臺和中心平臺的通訊橋梁。文章主要介紹了目前海上自動化無線通訊系統的應用，并針對常見的通訊故障進行分析處理。

關鍵詞：埕島油田；無線通訊；自動化；數傳電臺

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0050-02

埕島灘海油田SCADA系統經過10多年的滾動開發，現已有陸地中心站1座、中心平臺站3座、衛星平臺100余座，三座中心平臺站負責監控100余座衛星平臺站所采集的油井生產參數，形成了“三級網絡，兩級控制”的系統管理模式，即第一級是陸地中心站，設在總公司辦公樓陸地監控中心，它是整個油田的調度管理中心，可以通過中心平臺站監視整個埕島油田的生產運行情況。第二級是中心平臺站，設在中心1、2、3號平臺，中心平臺站作為海上生產管理控制中心，除對本平臺進行監控外，還負責監控所屬衛星平臺的生產運行情況。中心平臺站負責向陸地中心站傳送海上平臺的實時數據。第三級是衛星平臺站，負責監視和控制衛星平臺的生產運行情況，響應中心平臺發來的生產控制命令。二級控制是指中心平臺站對衛星平臺站的遙控和衛星平臺站就地控制，陸地中心站僅具有就地監視功能。由于海洋環境惡劣，并且衛星平臺距離中心平臺距離較遠，因而不能采用通訊電纜等傳統通訊方式，于是系統選擇了無線數傳電臺作為衛星平臺和中心平臺的通訊橋梁。

1 無線通訊技術簡介

1.1 無線通訊技術原理

無線通訊方式數據傳輸的基本原理是：通過調制解調器進行工作，而這種調制解調器是無線方式工作，它不含有撥號功能，而且和它直接連接的是無線電臺。無線電臺的作用就相當于有線傳輸中的電話線，它是通過無線電波進行發送和接受信號的。而無線調制解調器的作用是將二進制的信號調制成可以在無線電臺之間傳輸的無線電波。

信號轉換過程的屬性取決于調制解調器所接收到的源信號和目的信號。一般來說，調制解調器從終端或計算機接以串行方式收到二進制信號后，將它們轉換成了音頻信號。然后調制解調器將這些聲音通過無線電臺傳輸出去。在接受端，另一個兼容的調制解調器將這些聲音信號轉換成了二進制信號，并把這些二進制信號發送給終端或計算機。

1.2 數傳電臺通訊的特點

①設備具有較高的可靠性和高頻率穩定度。電臺的傳輸誤碼率要求很低。

②設備的抗干擾能力相對要強，散熱性要好，能夠適應在惡劣環境及電磁環境下長期工作，其工作的溫度范圍要寬。

③工作時的守候電流盡可能要小，功耗要低，耗電要省，工作電壓范圍要寬，要有電源的逆接保護。

④通訊電臺的收發轉換時間是衡量數傳電臺品質的重要指標，一般要求<30 ms。同時還要求發射機的起動時間要短，一般要<50 ms。

2 海上自動化無線通訊系統的應用

2.1 通訊方式的對比與選擇

2.1.1 擴頻微波

工作在2.4～5.8 GHz頻段，基站總線速率為3 Mbps，適合于任何流行的網絡操作系統，并可以承受多媒體傳輸的高速率要求，無輪尋系統的等待時間，適用于實時數據傳輸系統通信保密性，抗干擾性強。由于電視監控系統、無線網絡系統、陸地中心站通訊系統都采用了擴頻微波，信號源多容易造成信號干擾，所以衛星平臺與中心一號主站通訊不宜采用擴頻微波方式。

2.1.2 無線數傳電臺

工作在220～240 MHz數傳頻段，基站總線速率為9 600 bps， 適合于標準的數據采集與監控系統，點對多點通信系統。采用輪尋通信方式發射功，可以覆蓋更廣大的地區。由于海上采用數傳電臺通訊方式較少，所以自動化系統采用了無線數傳電臺通訊方式。

2.2 應用效果

根據無委會有關數傳業務使用頻率劃分的要求，將原海上平臺使用的MDS4710型電臺全部更換為MDS2710C型電臺。2015年初海一生產管理區完成了CB11A、CB11B、CB11D（M）、CB11E（H）、CB11N、CB12A（D）、CB12B、CB12C、CB701、CBG5、CBG1、CB22A、CB22C、CB22E（G）、CB22H、CB253等16座衛星平臺工藝自動化通訊系統與中心一號平臺通訊系統聯網調試。目前各平臺通訊誤碼率低，通訊質量良好，見表1。

3 海上常見通訊故障處理

3.1 監控中心采集不到衛星平臺的數據

①檢查中心平臺和衛星平臺兩部電臺電源是否正常供電，可根據電源燈指示燈進行判斷。

②若電源供電正常，檢查天線饋線與天線、電臺接頭處有無松動或脫離現象，同時檢查電臺天線有無損壞，天線是否與通訊方向對齊。

根據以上的判斷便基本可恢復電臺的工作，若仍不能恢復則基本確定電臺出現故障。日常巡檢過程中嚴格按照巡檢規范檢查電臺及天線情況，發現異常及時處理，避免失去通訊。

3.2 監控中心監控衛星平臺數據不穩定，經常中斷或誤

碼率高

出現這種情況，主要有三種原因：

①電臺天線饋線老化、連接不牢固或天線饋線接頭處密封不嚴進水，在這樣的情況下通過處理天線饋線改善通訊質量。

②多個主電臺之間由于天線距離近，互相之間存在干擾，在這樣的情況下通過延長主電臺天線的距離或減少主電臺數量的辦法來改善通訊質量。

③在電臺工作頻率附近有其它無線電設備也在工作，受外界無線干擾影響通訊質量下降，在這樣的情況下應當找出并關閉干擾源。

4 結 語

埕島油田自動化無線通訊系統在24小時不間斷的海洋工作環境下，出現設備老化、電臺頻點漂移、天線饋線銹蝕等問題，這些問題使通訊系統通訊誤碼率升高、通信質量降低，情況嚴重時會造成通訊中斷。不但影響中心平臺對采油平臺生產數據的采集，也可能導致中心平臺對衛星平臺的遠程控制操作不能及時到達，存在著一定的安全隱患。

在今后的工作中，我們要進一步加強無線通訊系統的管理，逐步解決存在的隱患問題，確保通訊信號質量，為自動化數據信號傳輸提供可靠保證，提高自動化管理水平。

參考文獻：

[1] 周軍領.無線通訊技術的發展與改進[J].信息通信，2013，（7）.