數(shù)字內(nèi)通系統(tǒng)在海洋平臺(tái)上的設(shè)計(jì)應(yīng)用

張 淼，劉洪亮

（1.上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 海工集團(tuán)研發(fā)中心電氣所，上海 200125；2.上海船舶研究設(shè)計(jì)院 能源技術(shù)部，上海 200125）

關(guān)鍵字：PAGA；PABX；局域網(wǎng)；娛樂系統(tǒng)；降噪

0 引言

本文是作者在多條實(shí)船項(xiàng)目不斷改進(jìn)研究設(shè)計(jì)方案、項(xiàng)目的技術(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)遇到的問題及解決辦法的匯總，已經(jīng)由原來初步嘗試應(yīng)用于實(shí)船項(xiàng)目中轉(zhuǎn)化為成熟模式的應(yīng)用，并全船取得了相關(guān)船級(jí)社的入籍證書。本文主要通過與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念相比較，可以很容易看到這兩者之間的差別，并發(fā)現(xiàn)數(shù)字內(nèi)通的優(yōu)勢(shì)。

1 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)由 PAGA、PABX、娛樂系統(tǒng)和局域網(wǎng)等相關(guān)設(shè)備組成，雖然每個(gè)項(xiàng)目中使用的內(nèi)通廠家大不相同但是基本設(shè)計(jì)理念和架構(gòu)基本上是一致的，下面將逐一進(jìn)行介紹。

1）PAGA系統(tǒng)。將傳統(tǒng)項(xiàng)目中的廣播系統(tǒng)和通用報(bào)警系統(tǒng)合二為一，并采用雙系統(tǒng)的方式提高全船的安全性能。PAGA系統(tǒng)輸入信號(hào)有火災(zāi)報(bào)警信號(hào)、可燃?xì)怏w報(bào)警信號(hào)、H2S氣體報(bào)警信號(hào)、機(jī)械故障報(bào)警信號(hào)后按照優(yōu)先級(jí)向全船發(fā)布緊急廣播報(bào)警信號(hào)，也可以通過手動(dòng)按鈕方式發(fā)布棄船和通用報(bào)警廣播信號(hào)，并且每種報(bào)警廣播音頻可以用肉耳輕易區(qū)分，同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉一切娛樂信號(hào)。由于該系統(tǒng)使用的是2套獨(dú)立的PAGA，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意2套系統(tǒng)的獨(dú)立性能和同步性能。

2）PABX系統(tǒng)。由模擬電話和數(shù)字電話2部分組成。住艙的每個(gè)艙室都配置1個(gè)網(wǎng)絡(luò)中斷的接口可以用來實(shí)現(xiàn)看電視節(jié)目、打電話、上局域網(wǎng)3個(gè)功能，并且還要滿足規(guī)范對(duì)自動(dòng)電話要求；工作區(qū)域選用傳統(tǒng)的模擬電話，主要是考慮工作環(huán)境比較惡劣，并且還需要在噪聲較大的場(chǎng)所配備耳機(jī)和閃鈴。

3）娛樂與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為了節(jié)省空間，在設(shè)計(jì)時(shí)將娛樂系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安放在1個(gè)主控制控制柜中，然后根據(jù)實(shí)際需要配置3個(gè)網(wǎng)絡(luò)分站，從而減少網(wǎng)線敷設(shè)距離和長度，保證信號(hào)強(qiáng)度，網(wǎng)絡(luò)布置廣泛靈活分散。如：轉(zhuǎn)臺(tái)面的司機(jī)室里面都可以配置防爆的網(wǎng)絡(luò)口。

整個(gè)數(shù)字內(nèi)通系統(tǒng)都由正常電源、應(yīng)急電源和UPS（可供電1 h）3種電源供電，并且互為備用，提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，保證當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)全船每個(gè)角落都能聽到緊急報(bào)警，人員安全撤離。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 PAGA系統(tǒng)

PAGA系統(tǒng)為全船提供安全性保證，所以對(duì)安全性的要求很高。圖1為PAGA系統(tǒng)2臺(tái)主機(jī)間通信具體事例情況。

圖1 PAGA系統(tǒng)2個(gè)主機(jī)箱圖紙

在設(shè)計(jì)部分采用2套獨(dú)立且又同時(shí)工作、互為備用的設(shè)計(jì)模式來提高PAGA的安全性能，即同一房間內(nèi)布置或者相鄰2個(gè)區(qū)域的喇叭由不同的主機(jī)柜供電；并且將2個(gè)主機(jī)安放在不同的防火分割區(qū)內(nèi)，這樣保證當(dāng)1臺(tái)主機(jī)無法正常工作時(shí)，PAGA還能繼續(xù)為全船提供廣播報(bào)警服務(wù)。

PAGA主機(jī)功率是根據(jù)總體圖紙上主艙數(shù)量和機(jī)械區(qū)域數(shù)量和大小預(yù)估出每種揚(yáng)聲器的數(shù)量、位置和功率，在此基礎(chǔ)上增加一些余量初步算出主機(jī)柜總功率為訂制產(chǎn)品做參考。通常都是采用3套獨(dú)立電源為該系統(tǒng)供電：正常電源和應(yīng)急電源可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換，待兩者電源都無法供電時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成UPS供電1小時(shí)為全船應(yīng)對(duì)緊急事故使用。根據(jù)實(shí)際工作、生活、休息的情況將全船廣播系統(tǒng)分區(qū)（也可以根據(jù)船東的個(gè)人愛好更改），并實(shí)現(xiàn)區(qū)域廣播，設(shè)計(jì)盤線的時(shí)候要特別注意此處；在為室內(nèi)的揚(yáng)聲器選型時(shí)要盡量考慮到美觀、舒適，盡量不影響船員的休息，每個(gè)住人艙室可以考慮配置帶調(diào)音開關(guān)的揚(yáng)聲器，但在全船廣播的時(shí)所有揚(yáng)聲器跳到最大；而機(jī)械區(qū)域機(jī)械設(shè)備噪聲較大，通常使用號(hào)角式大功率揚(yáng)聲器功率同時(shí)加裝報(bào)警燈柱視覺報(bào)警。另外，除了防爆區(qū)域以外，海洋平臺(tái)船級(jí)社要求安裝在室外的內(nèi)通設(shè)備要求是防爆的。由于本系統(tǒng)采用2套主機(jī)系統(tǒng)，為了防止重音而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員無法聽清楚廣播內(nèi)容，2臺(tái)主機(jī)必同步，保證廣播的同步而不相互干擾。在調(diào)試階段時(shí)，調(diào)試人員要實(shí)際測(cè)試有授權(quán)的自動(dòng)電話可以通過撥打預(yù)先設(shè)定號(hào)碼來實(shí)現(xiàn)全船廣播或者應(yīng)急喊話的功能。

2.2 PABX系統(tǒng)

程控交換機(jī)總功率可以通過總圖中住艙數(shù)量確定數(shù)字電話的數(shù)量以及機(jī)械區(qū)域數(shù)量確定模擬電話機(jī)的數(shù)量。按照建造規(guī)格書要求選用程控交換機(jī)及容量，并且確定其要具備的功能。

PABX接口有2種：與外部聯(lián)系的接口，內(nèi)通設(shè)備之間的接口。外部接口通常都是可選項(xiàng)，都為預(yù)留，主要用來與外部聯(lián)系，與衛(wèi)星接口可以同陸上終端進(jìn)行電話聯(lián)系，如通過F站實(shí)現(xiàn)該功能；預(yù)留與平臺(tái)間通訊的衛(wèi)星站、擴(kuò)頻設(shè)備或者光端機(jī)，可以與周邊平臺(tái)通話聯(lián)系，這種情況是周邊多個(gè)平臺(tái)同時(shí)作業(yè)時(shí)相互聯(lián)系下使用。而內(nèi)部接口則是與PAGA系統(tǒng)和局域網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)相連，用于網(wǎng)絡(luò)電話或者模擬電話分機(jī)通過廣播系統(tǒng)頒布緊急廣播等情況下實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通信功能時(shí)使用。

圖2為海洋平臺(tái)項(xiàng)目中PABX主控柜內(nèi)部控制圖紙，所有電話都具備以下功能：自動(dòng)撥號(hào)、重?fù)?、三方通話、分機(jī)代接/轉(zhuǎn)接、分機(jī)等級(jí)設(shè)定、保留指示、廣播、強(qiáng)插等，并可以根據(jù)隨時(shí)船東要求對(duì)設(shè)置權(quán)限而作出調(diào)整。安裝在機(jī)械場(chǎng)所或者噪聲較大處所電話機(jī)可以多配置具有防水、隔音功能防護(hù)罩，必要處還可以增加視覺指示燈和耳機(jī)；安裝在危險(xiǎn)區(qū)域的防爆自動(dòng)電話通常選用本案電話，配置相應(yīng)防爆設(shè)備時(shí)需要獨(dú)立供電。

圖3為數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)控制柜內(nèi)部控制圖，該控制柜將網(wǎng)絡(luò)、娛樂系統(tǒng)、數(shù)字電話集成在一起并通過網(wǎng)線傳輸?shù)矫總€(gè)終端。住艙的每個(gè)房間終端配置1臺(tái)小型的網(wǎng)關(guān)POE，將網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)換成內(nèi)部局域網(wǎng)、娛樂、數(shù)字電話等信號(hào)給船員工作或者休息時(shí)使用；機(jī)械區(qū)域的終端只安置防水網(wǎng)口而防爆區(qū)域配置防爆網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能，甚至還可以用光纖通過拖鏈直接拉到司鉆房實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能，這也是該系統(tǒng)作為數(shù)字內(nèi)通的亮點(diǎn)之一，用1根網(wǎng)線代替了原來傳統(tǒng)使用3種不同的線，大大節(jié)約電纜使用成本，減少敷設(shè)施工難度，節(jié)約人工成本。

2.3 娛樂系統(tǒng)

主要選用衛(wèi)星天線和全向衛(wèi)星天線兩種天線，波段為全波段信號(hào)接收，適合全球路線使用。并且衛(wèi)星天線內(nèi)部配置跟蹤接收器可以自動(dòng)通過掃描方式追蹤鎖定衛(wèi)星，除此之外還配置了GPS接收器、傾角傳感器、外接羅經(jīng)接口，內(nèi)置減震器等常用設(shè)備，安置方便操作簡單。該系統(tǒng)內(nèi)部可以同時(shí)接收幾路衛(wèi)星電視信號(hào)，開路地面電視的路數(shù)，廣播和DVD節(jié)目的臺(tái)數(shù)以及近岸的電視節(jié)目，也可以通過增加放大器、解調(diào)器的數(shù)量來增加接受衛(wèi)星電視信號(hào)的數(shù)量或者船東指定的頻段。娛樂系統(tǒng)的信號(hào)通過局域網(wǎng)的網(wǎng)線通常選用CAT 5e這類目前比較流行的傳輸方式，接入全船的每個(gè)房間。該系統(tǒng)更改方便靈活，操作簡單，能靈活滿足船上工作人員的需求，豐富他們的業(yè)余生活。

圖2 自動(dòng)電話主控制箱部分

圖3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部分圖紙

3 施工降噪措施

內(nèi)通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念就是出于全船工作人員的人身安全，但由于大多數(shù)工作區(qū)域場(chǎng)所吵雜的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲是無法避免的，而安置在這些處所的內(nèi)通設(shè)備工作受到環(huán)境噪聲干擾很大。在做全船耐久實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)變壓器間、灰罐間等這些處所的噪聲和主機(jī)室的噪聲相當(dāng)。所以在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，首先需要通過實(shí)際測(cè)量每個(gè)處所的環(huán)境噪聲，當(dāng)發(fā)現(xiàn)所在場(chǎng)所不能滿足所入船級(jí)社這部分內(nèi)容對(duì)音頻的要求時(shí)，除了增加該處所內(nèi)通設(shè)備功率以外，還需要盡量采取如下的措施降噪：1）增加消音器降噪，如風(fēng)機(jī)等設(shè)備上增加消音器達(dá)到降噪目的；2）增加降噪材料，如風(fēng)管或者風(fēng)道上再包裹一層降噪材料達(dá)到降噪目的。

4 結(jié)論

數(shù)字內(nèi)通是將傳統(tǒng)的內(nèi)通系統(tǒng)與現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合的成果，已然成為海上平臺(tái)內(nèi)通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。該系統(tǒng)不僅具有更高的安全性、靈活性、使用性和可靠性，保障海上作業(yè)安全，還可以減少敷設(shè)電纜的成本，降低施工成本。