短波通信在海洋石油中的應(yīng)用

中海油信息科技有限公司天津分公司 龔元元

中海油能源發(fā)展股份有限公司物流分公司 孔令捷

一、引言

海洋石油行業(yè)是傳統(tǒng)的高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，海上各種通信手段在海洋石油生產(chǎn)中顯得至關(guān)重要。目前，海洋石油平臺(tái)的主要通信手段有：衛(wèi)星通信、微波通信、光纖通信、短波通信。其中，短波通信在海洋石油生產(chǎn)中的作用目前仍然是不可替代的。短波通信具有低成本、高機(jī)動(dòng)性和超遠(yuǎn)距離通信等優(yōu)勢(shì)，然而令短波通信在海洋石油生產(chǎn)中廣泛使用的主要原因是其超強(qiáng)抵抗惡劣環(huán)境的能力。同時(shí)，通過技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)短波通信系統(tǒng)進(jìn)行改造，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)短波發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程遙控。采用分布式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，使系統(tǒng)開放靈活，便于拓展。

二、系統(tǒng)架構(gòu)及原理

1. 系統(tǒng)使用現(xiàn)狀

我公司現(xiàn)有短波通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)海華MT1501A型共計(jì)九套，位置分散，難以實(shí)時(shí)掌握各發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；現(xiàn)有短波通信設(shè)備利用率與接通率較低，而且只覆蓋渤海、東海海域，無法為南海海域的移動(dòng)船舶與石油平臺(tái)提供短波通信服務(wù)；只能提供傳統(tǒng)模擬話音方式，且只能在本地發(fā)送接收話音；無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)巡檢，故障統(tǒng)計(jì)等功能，無法自動(dòng)生成狀態(tài)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

2. 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)以實(shí)用性為原則，力求改變以上不利現(xiàn)狀。系統(tǒng)以中海油內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)已有的、分散的多臺(tái)短波發(fā)射機(jī)聯(lián)網(wǎng)，使管理人員能夠在監(jiān)控中心對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理。要求系統(tǒng)可擴(kuò)展，主要表現(xiàn)為支持系統(tǒng)容量的擴(kuò)展及系統(tǒng)功能的增加，實(shí)現(xiàn)靈活的控制方式，為不同的調(diào)度中心進(jìn)行短波通信接入服務(wù)。

根據(jù)短波發(fā)射機(jī)的具體硬件配置，量身定制系統(tǒng)功能軟件，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)匹配。改變現(xiàn)有只能在發(fā)射機(jī)本地進(jìn)行接收和發(fā)送話音，逐步實(shí)現(xiàn)異地、分布式的控制發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的功能。通過軟件將短波發(fā)射機(jī)與接收機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)短波通信業(yè)務(wù)的數(shù)字化。

發(fā)射機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

（1）硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

短波發(fā)射機(jī)集中控制系統(tǒng)硬件主要包括：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、通信數(shù)據(jù)接口、發(fā)射機(jī)控制設(shè)備及發(fā)射機(jī)。

利用原有發(fā)射極控制器中的單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接口和通信接口，將監(jiān)控計(jì)算機(jī)、發(fā)射機(jī)及相關(guān)設(shè)備組成點(diǎn)到點(diǎn)的通信通道。

圖2 發(fā)射機(jī)集中控制系統(tǒng)硬件結(jié)架圖

在控制系統(tǒng)中，監(jiān)控主機(jī)作為基礎(chǔ)測(cè)控終端，完成對(duì)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)參數(shù)的采集、存儲(chǔ)及上傳，并完成工程控制。監(jiān)控計(jì)算機(jī)提供友好的人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單方便，便于發(fā)射機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并完成多機(jī)自動(dòng)監(jiān)控。硬件架構(gòu)圖如圖2所示。

發(fā)射機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)控制的對(duì)象，發(fā)射機(jī)由通信開關(guān)電源、激勵(lì)器、功率放大器、諧波濾波器、功率指示單元及接口單元組成。其中激勵(lì)器是發(fā)射機(jī)的核心，它控制著整個(gè)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行。此次改進(jìn)，增加電量檢測(cè)模塊和PCM話音采集模塊。

發(fā)射機(jī)單機(jī)控制單元使用微處理器完成其控制功能，使用簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)，功能實(shí)現(xiàn)便捷，具有智能化，且易于增加功能?？梢酝瓿蓡螜C(jī)控制、工作頻率參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)檢測(cè)及報(bào)警顯示。并在原有功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)加電自檢、工作狀態(tài)自動(dòng)切換、數(shù)據(jù)采集傳送及故障檢測(cè)等重要功能。

發(fā)射機(jī)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過串口服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。采用一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)同時(shí)控制多臺(tái)發(fā)射機(jī)，結(jié)合軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)發(fā)射機(jī)的集中控制與檢測(cè)。

（2）軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要由客戶端軟件和服務(wù)器端軟件組成。軟件架構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件架構(gòu)圖

客戶端軟件架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，主要功能在于界面交互。由界面交互模塊（CClientUI）、客戶端配置模塊（CClient-Config）和客戶端網(wǎng)絡(luò)通信模塊（CClientGather）組成。完成工控機(jī)IP和端口訪問，指定傳遞命令或提取發(fā)射機(jī)狀態(tài)的工控機(jī)地址；進(jìn)行發(fā)射機(jī)狀態(tài)信息展示。

服務(wù)器端軟件主要包括：服務(wù)器系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、配置數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)軟件。由CSysConfig模塊（用于管理配置信息）、CHistory模塊（用于讀取和記錄歷史數(shù)據(jù)）、CGather模塊（用于采集發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)或發(fā)送命令）及CConnection模塊（用于與監(jiān)控終端的通信）組成。

3. 系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)硬件僅需對(duì)原有發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信接口修改，并不破壞原有電路，使每臺(tái)發(fā)射機(jī)控制電路都有各自的控制和保護(hù)系統(tǒng)。軟件采用組件方式搭建，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性。使用C/C++開發(fā)，保證系統(tǒng)具有高效性以及平臺(tái)的低依賴性。組態(tài)設(shè)計(jì)，各模塊之間的低耦合，使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)整體性能，狀態(tài)反應(yīng)時(shí)間小于3秒，控制命令反饋時(shí)間小于15秒。

三、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)將傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的遠(yuǎn)程控制與呼叫，使各調(diào)度室通過網(wǎng)絡(luò)使用短波業(yè)務(wù)成為現(xiàn)實(shí)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了短波發(fā)射機(jī)的聯(lián)網(wǎng)與集中監(jiān)控，為海洋石油作業(yè)船舶提供安全生產(chǎn)和應(yīng)急保障。提高了短波通信系統(tǒng)的接通率與覆蓋范圍，尤其是隨著南海和南沙油田的開發(fā)，可以為南海及南沙作業(yè)船舶提供短波通信保障。

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