全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的應用分析

劉田保

（中海油信息科技有限公司湛江分公司，廣東湛江 524000）

全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的應用分析

劉田保

（中海油信息科技有限公司湛江分公司，廣東湛江 524000）

海上油氣田應急通訊包含衛(wèi)星通信，海事衛(wèi)星通信，飛機導航通訊，單邊帶通訊等系統(tǒng)，任何一個通訊系統(tǒng)癱瘓，都會影響相關通訊導航業(yè)務，導致安全事故的發(fā)生。全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的建立，就是為了實時了解任何一個平臺通訊設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障的通訊系統(tǒng)，保障海上通訊系統(tǒng)的完整性。

海上通訊；監(jiān)控系統(tǒng)；原理；油田生產

1 建設全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的意義

海上通訊系統(tǒng)是中海油海上油田工作和生活的基礎設施，一旦通訊系統(tǒng)發(fā)生設備故障，將會給海上作業(yè)帶來極大的困難和損失。近年來，信息技術的快速發(fā)展，給海上通訊帶來了發(fā)展的機遇，如潿洲作業(yè)區(qū)基本覆蓋了海底光纜通訊系統(tǒng)，東方、樂東、崖城作業(yè)區(qū)覆蓋了微波通信系統(tǒng)，新老文昌作業(yè)區(qū)覆蓋了散射通信系統(tǒng)，而這些通訊系統(tǒng)有個共同的特點—高帶寬。海上油田由于高帶寬的通訊系統(tǒng)的成功應用，為全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的建設提供了可靠的基礎。

由于微波、散射、光纖通訊系統(tǒng)的實施，傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信、單邊帶通訊、海事衛(wèi)星通信、飛機導航通信都成了海上應急通訊系統(tǒng)。全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的建立就是為了保障這些系統(tǒng)的安全運行，一旦高帶寬業(yè)務癱瘓，立即啟動應急通訊系統(tǒng)，做到有備而無患。利用全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)，維護人員可以通過監(jiān)控軟件實時看到監(jiān)控的通訊設備狀態(tài)，從而及時發(fā)現(xiàn)通訊故障，以最快的速度去發(fā)現(xiàn)海上通訊故障，及時處理。

“全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)”概念的提出，使得維保的概念從被動轉化為主動，利用快速發(fā)展的信息技術，更加有效的保障海上的通訊設備，使得海上平臺在遇到通訊中斷時，更加有條不紊地啟動應急通訊系統(tǒng)，從而有效地保障了海上作業(yè)及海上人員的安全。

2 全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)關鍵技術及系統(tǒng)的介紹

2.1 全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)

全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)是以網絡為依托，以數(shù)字信號處理技術為核心，利用設備網絡接口、數(shù)字電路處理技術、計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網絡等技術，通過IP網絡，把海上需要監(jiān)控的通訊系統(tǒng)狀態(tài)遠程、實時、集中的傳輸至陸地服務器，維護人員可以通過監(jiān)控軟件實時看到監(jiān)控的通訊設備狀態(tài)，從而及時地發(fā)現(xiàn)通訊故障。系統(tǒng)由前端設備信息采集，網絡傳輸和陸地信息處理系統(tǒng)三部分組成。

2.2 全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成部分

全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)由前端設備信息采集，網絡傳輸和陸地信息處理系統(tǒng)三部分組成。

2.2.1 前端設備信息采集部分

主要是把要監(jiān)控設備的運行狀態(tài)相關參數(shù)記錄下來，通過前端處理單元處理成計算機接收的數(shù)字信號。

2.2.2 網絡傳輸部分

網絡傳輸部分是將前端采集的信息通過網絡傳輸線路打包成網絡信號，傳輸至陸地服務器端。中海油海上及陸地是一個大的局域網，滿足網絡傳輸?shù)男枨蟆?/p>

2.2.3 陸地信息處理系統(tǒng)

陸地信息處理系統(tǒng)接收到海上設備信息包將其解析后，和設定好的數(shù)據(jù)進行比較，通過軟件編程的方式，將結果顯示在陸地端服務器上。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就啟動報警數(shù)據(jù)模塊來通知陸地維保人員。

2.3 全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的基本工作原理

全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)的基本工作原理是，通過設備本身自帶的信息采集網口或自行開發(fā)的電子電路將設備的運行狀態(tài)相關參數(shù)記錄下來，然后處理成計算機接收的數(shù)字信號，通過中海油的網絡線路將該信號回傳到陸地服務器，陸地服務器通過編程好的軟件將設備信號重新處理，顯示在監(jiān)控屏幕上，達到遠程監(jiān)控的目的（見圖1）。

目前，受監(jiān)控的海上應急通信設備包含三類：第一類為傳輸數(shù)字信號的設備，這種設備本身具有數(shù)字通信網絡口，如海上衛(wèi)星調試解調設備，海事衛(wèi)星主機。這類設備本身就是數(shù)據(jù)采集設備，只需將數(shù)據(jù)讀取出來即可。第二類為模擬設備，但即將要升級換代。如飛機導航設備，目前平臺使用的大多為模擬信號設備，但廠家已經升級為數(shù)字設備，而中海油新建平臺已經開始采用。這一類的設備已經具備信息采集系統(tǒng)。第三類則為模擬通訊設備，如單邊帶應急系統(tǒng)，航空對講系統(tǒng)等，這一類系統(tǒng)則需開發(fā)電路板，采集設備的模擬信號后，通過模擬轉數(shù)字電路轉換成數(shù)字信號，最后輸入計算機處理。

中海油的海上和陸地是一個大局域網系統(tǒng)，在網絡結構上已經滿足了遠程監(jiān)控的基礎，我們將采集到的設備信號，通過中海油大網傳輸?shù)疥懙胤掌鞫?，通過軟件開發(fā)，將我們所需監(jiān)控的通訊設備集成在一個系統(tǒng)里，將傳輸過來的信號和原系統(tǒng)的初始值進行對比，一旦出現(xiàn)異常，則啟動報警模塊功能，以最快的速度通知維保人員，以達到全海域通訊系統(tǒng)被監(jiān)控的目的。

圖1 基本工作原理圖

3 全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)在中海油的應用

3.1 衛(wèi)星系統(tǒng)的全海域監(jiān)控的應用

各個油田作業(yè)區(qū)目前已經成功安裝高帶寬的網絡通信系統(tǒng)，衛(wèi)星通信已經作為海上應急通訊的最重要的通訊設備。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種使用非常廣泛的通信系統(tǒng)，其特點是：設備小型化、網絡管理靈活、設備可靠性高、安裝開通方便、操作維護簡便。衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以為海上平臺提供一個穩(wěn)定可靠的點對點的衛(wèi)星通信鏈路，通過此鏈路可以進一步搭建網絡和語音鏈路。一旦高帶寬網絡癱瘓，衛(wèi)星通信系統(tǒng)立即可以啟用來滿足海上平臺的通訊。海上衛(wèi)星通信設備包含VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)和海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的衛(wèi)星調制解調器是衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成設備，它本身已經是一個數(shù)字信號設備，帶網絡輸出口。通過連接網絡輸出口，可以讀取設備參數(shù)，其中的鏈路的接收，發(fā)射信號數(shù)值大小可以代表通信鏈路的好壞。通過采集該設備的數(shù)據(jù)，再通過服務器的軟件處理，就可以實現(xiàn)對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的遠程監(jiān)控（見圖2）。

目前，通訊技術服務部已經成功實現(xiàn)VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控，并實施了新老文昌油田海事衛(wèi)星在臺風季節(jié)的遠程監(jiān)控項目，它們成功開發(fā)為全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)奠定了基礎。

圖2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)監(jiān)控工作原理圖

3.2 飛機導航系統(tǒng)實現(xiàn)全海域監(jiān)控的應用

導航被定義為通過不斷的確定位置、航向和已航行的距離而駕駛航行器從一地到另一地。在飛行過程中，飛行員現(xiàn)在可以依靠導航輔助系統(tǒng)，而導航輔助系統(tǒng)是通過提供導航數(shù)據(jù)來減輕飛行員的工作負擔。目前，海上平臺使用的導航輔助系統(tǒng)是無方向無線電信標（NDB）系統(tǒng)。

無方向無線電信標（NDB）系統(tǒng)作為海上平臺飛機飛行的最重要導航設備，設備的好壞直接關系到飛行的安全。目前，大多數(shù)海上平臺使用的是SAC-100導航機，該型號導航機為模擬信號設備。隨著信息技術的高速發(fā)展，生產廠家已經升級為數(shù)字設備SE-125，使得設備已經具備信息采集系統(tǒng)，而中海油新建平臺已經開始采用。隨著該設備的不斷推廣和舊設備的更新?lián)Q代，全海域飛機導航設備監(jiān)控系統(tǒng)將具備條件實施。飛機導航系統(tǒng)遠程監(jiān)控原理見圖3。

通過無方向無線電信標（NDB）SE-125系統(tǒng)網絡數(shù)據(jù)口，我們可以讀取導航機運行時的正向功率，反向功率，天線電流等數(shù)據(jù)，通過服務器端的軟件處理，我們可以清楚地知道導航設備的運行狀態(tài)，一旦導航機運行出現(xiàn)狀況，這些數(shù)據(jù)將會相應地出現(xiàn)變化，我們就可以通過陸地服務器端進行有效的監(jiān)控。

圖3 飛機導航系統(tǒng)遠程監(jiān)控原理圖

3.3 無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)全海域監(jiān)控的應用

無線通信是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，這些年信息通信領域中，發(fā)展最久、應用最廣的就是無線通信技術。海上無線通信系統(tǒng)主要包括單邊帶通信，航海通信系統(tǒng)，航空通信系統(tǒng)等。

目前海上無線通信系統(tǒng)都是模擬通訊系統(tǒng)，其中單邊帶通信系統(tǒng)為最典型的海上應急通訊系統(tǒng)。單邊帶通信可以用于有線載波電話，無線電話、傳真、電視和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫?，目前最常用于有線載波電話和遠距離點對點短波無線電通信?，F(xiàn)以單邊帶系統(tǒng)為例如何實現(xiàn)全海域監(jiān)控[1]。

對于模擬通訊系統(tǒng)，最關鍵的問題是如何將模擬數(shù)值的信號轉化為數(shù)字信號傳輸至陸地服務器。這就需要我們設計電路板，利用模擬轉數(shù)字信號電路，然后將轉換成的數(shù)字信號輸入計算機處理。我們可以從單邊帶主機電路某個關鍵部件上取得工作時的電壓，電流（如功率放大器），通過模數(shù)電路轉換后，輸入計算機進行處理，最終得到軟件終端處理的數(shù)據(jù)，達到設備監(jiān)控的目的（見圖4）。

圖4 無線通信系統(tǒng)監(jiān)控原理圖

4 結束語

“全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)”的建立，使得通訊設備維保的概念從被動轉化為主動，利用快速發(fā)展的信息技術，更加有效地保障海上通訊。借助于全海域應急通訊監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時得到海上應急通訊設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產、設備運行情況的隨時掌握，從而實現(xiàn)公司業(yè)務的綜合自動化，最終實現(xiàn)陸地端的無人或少人值守，達到增本增效的目的。

[1]鄧菲.視頻監(jiān)控在智慧環(huán)保中的應用[J].農業(yè)與技術，2016，（08）.

Full Waters Emergency Communications Monitoring System Application Analysis

Liu Tian-bao

Offshore oil and gas fields contain emergency communications satellite communications，maritime satellite communications，aircraft navigation and communication，SSB communication systems，any communication system failures，will affect communication and navigation-related business，resulting in security incidents.Full waters proposed emergency communications monitoring system is to acquire real time operating platform for any communications device，to detect faulty communications system to ensure the integrity of the maritime communication systems.

maritime communication；monitoring system；principle；oil production

TM774

A

1003–6490（2016）04–0020–02

2016–04–01

劉田保（1983—），男，廣東湛江人，工程師，主要從事油田通信工程設計、通信技術維護等工作。