PA/GA系統(tǒng)在油氣田安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

王康

中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司 山東東營(yíng) 257026

PA/GA系統(tǒng)全稱公共廣播報(bào)警系統(tǒng)（Public Address/General Alarm System），主要用于實(shí)現(xiàn)油氣田站場(chǎng)內(nèi)的公共廣播、緊急報(bào)警等功能，以其工業(yè)級(jí)的高可靠性，在高噪音、強(qiáng)電磁等各種惡劣條件下廣泛適用。隨著安全生產(chǎn)要求的日益提高，PA/GA系統(tǒng)在油氣田生產(chǎn)中發(fā)揮著愈加顯著的作用。

1 系統(tǒng)分類

PA/GA系統(tǒng)在正常生產(chǎn)時(shí)，可用于廣播通知、遠(yuǎn)程通話等，在發(fā)生事故時(shí)則可以用于緊急報(bào)警、引導(dǎo)疏散、遠(yuǎn)程指揮等，并可與火災(zāi)系統(tǒng)、泄露監(jiān)測(cè)等實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

PA/GA系統(tǒng)按硬件組成可分為三部分：主機(jī)、終端、傳輸部分。主機(jī)部分包括交換控制器、功率放大器、音頻處理器、各種I/O板卡等；終端部分包括各類室內(nèi)外話站、揚(yáng)聲器等；傳輸部分包括各類音頻電纜、電源電纜。

PA/GA系統(tǒng)按功能可分為兩部分：PA、GA功能。PA即公共廣播，是通過主控話站，將相關(guān)語(yǔ)音信息在終端揚(yáng)聲器上進(jìn)行播放，實(shí)現(xiàn)廣播呼叫，并可進(jìn)行分區(qū)。GA即通用報(bào)警，當(dāng)發(fā)生安全事故或監(jiān)測(cè)到聯(lián)動(dòng)報(bào)警信號(hào)時(shí)，工作人員可以手動(dòng)觸發(fā)或由聯(lián)動(dòng)報(bào)警信號(hào)自動(dòng)觸發(fā)緊急廣播，以便及時(shí)采取措施。

PA/GA系統(tǒng)按技術(shù)原理可分為模擬和數(shù)字系統(tǒng)。模擬系統(tǒng)是基于模擬語(yǔ)音信號(hào)實(shí)現(xiàn)，主機(jī)與終端采用語(yǔ)音電纜連接，通過主機(jī)內(nèi)的功放模塊以及語(yǔ)音交換處理模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的廣播、通話等。數(shù)字系統(tǒng)是基于IP網(wǎng)絡(luò)信號(hào)實(shí)現(xiàn)，主機(jī)與終端采用光纜連接，主機(jī)內(nèi)采用IP化的交換處理模塊，系統(tǒng)數(shù)據(jù)均以數(shù)字格式進(jìn)行交換、處理、傳輸，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能[1]。

2 系統(tǒng)應(yīng)用分析

2.1 油氣田站場(chǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)油氣田站場(chǎng)已建的PA/GA系統(tǒng)多為模擬式，模擬系統(tǒng)發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，多采用星形或樹形連接，具有產(chǎn)品成熟、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)基于模擬信號(hào)，在可靠性、兼容性上存在諸多問題。下面以國(guó)內(nèi)某氣田集氣站內(nèi)已建的PA/GA系統(tǒng)為例，介紹常見的模擬系統(tǒng)配置。在控制室設(shè)系統(tǒng)主機(jī)1套、主控話站1套，在工藝裝置區(qū)設(shè)1個(gè)室外防爆話站，2個(gè)室外防爆揚(yáng)聲器，采用星形連接。主機(jī)主要包括主控單元、廣播對(duì)講交換單元、接入單元、廣播擴(kuò)音模塊以及供電模塊等，核心設(shè)備均為1+1冗余備份，主機(jī)與終端之間采用語(yǔ)音電纜連接。系統(tǒng)同時(shí)與站場(chǎng)泄露系統(tǒng)、火災(zāi)系統(tǒng)、ESD關(guān)斷系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，能很好滿足站內(nèi)的生產(chǎn)需求[2]。

2.2 應(yīng)用對(duì)比分析

該集氣站長(zhǎng)寬約140米x80米，面積較小，模擬系統(tǒng)可滿足實(shí)際需求，但由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸及處理均基于模擬信號(hào)，存在如下問題：

（1）音頻傳輸線纜施工時(shí)需做好屏蔽防護(hù)，否則傳輸信號(hào)容易被強(qiáng)電磁干擾影響；

（2）系統(tǒng)分區(qū)設(shè)置受終端設(shè)備連接方式影響，系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)任意分區(qū)，且分區(qū)數(shù)量有限。

（3）若要增加終端設(shè)備時(shí)，需對(duì)主機(jī)板卡、分區(qū)設(shè)置及相應(yīng)軟件進(jìn)行升級(jí)，擴(kuò)容較復(fù)雜；

（4）音頻電纜的傳輸距離有限，一般不超過一千米，距離太長(zhǎng)會(huì)造成信號(hào)損耗過大影響傳輸質(zhì)量，對(duì)系統(tǒng)可靠性造成影響。

而基于IP信號(hào)的數(shù)字PA/GA系統(tǒng)，則可以很好的解決上述問題。數(shù)字系統(tǒng)主機(jī)及終端均采用IP設(shè)備，數(shù)據(jù)均以IP格式進(jìn)行交換、處理、傳輸，有效避免了模擬系統(tǒng)帶來的種種問題。相比模擬系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（5）更高的可靠性。主機(jī)與終端設(shè)備之間采用光纜連接，光纜不受電磁干擾影響且傳輸距離達(dá)幾十公里，可以輕松滿足大型站場(chǎng)的使用需求；

（6）更高的音頻質(zhì)量。系統(tǒng)信號(hào)交換及處理均基于IP網(wǎng)絡(luò)，避免了音頻信號(hào)的傳輸干擾及失真，同時(shí)采用MP3/PCM/ADPCM等音頻編碼算法，保證了音頻保真度，提高了話站及揚(yáng)聲器的話音質(zhì)量；

（7）更高的靈活性。終端話站及揚(yáng)聲器均采用IP設(shè)備，系統(tǒng)可基于IP地址對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行任意分區(qū)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)向不同揚(yáng)聲器同時(shí)傳輸不同的音頻信號(hào)，操作簡(jiǎn)單，便于管理；

（8）更便捷的安裝。終端設(shè)備和主機(jī)之間可通過任意IP網(wǎng)絡(luò)連接，提高了已建傳輸線纜的利用率，節(jié)省了投資。

（9）更強(qiáng)大的功能。數(shù)字系統(tǒng)在擴(kuò)容時(shí)，只需將新增設(shè)備的IP地址添加到已建主機(jī)系統(tǒng)中，而無需做其它任何額外設(shè)置。任何終端IP話站都可發(fā)起報(bào)警、廣播、對(duì)講等功能。主機(jī)系統(tǒng)可形成電子地圖，對(duì)每個(gè)終端的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)查看[3]。

2.3 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

隨著IP技術(shù)的發(fā)展成熟，數(shù)字系統(tǒng)的工程造價(jià)也越來越趨近于模擬系統(tǒng)，除具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)外，也具有投資性價(jià)比，因此數(shù)字系統(tǒng)取代模擬系統(tǒng)正成為一種必然趨勢(shì)，數(shù)字系統(tǒng)也在近年的新建油氣站場(chǎng)中逐步得到應(yīng)用。數(shù)字系統(tǒng)主機(jī)部分包括廣播控制主機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)，終端設(shè)備包括主控IP話站、室外IP終端、室外IP揚(yáng)聲器，信號(hào)傳輸采用光纜，主機(jī)設(shè)備連接采用網(wǎng)線。系統(tǒng)所有設(shè)備都基于純數(shù)字IP交換網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)清晰[4]。以上述集氣站為例，若采用數(shù)字系統(tǒng)，則系統(tǒng)主機(jī)功能均通過服務(wù)器軟件實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了大量的I/O板卡配置，同時(shí)兼容性和擴(kuò)容性大大增強(qiáng)。系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，執(zhí)行通用的TCP/IP協(xié)議，可以與數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)以及各種安防系統(tǒng)進(jìn)行無縫對(duì)接，增強(qiáng)了系統(tǒng)的集成聯(lián)動(dòng)功能和遠(yuǎn)程管理功能。

3 結(jié)語(yǔ)

“安全第一”已經(jīng)成為油氣田生產(chǎn)的首要任務(wù)， PA/GA等與安全息息相關(guān)的系統(tǒng)，也越來越受到各級(jí)從業(yè)者的重視。數(shù)字PA/GA系統(tǒng)以強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在各生產(chǎn)領(lǐng)域被逐步應(yīng)用，并得到了廣大用戶的認(rèn)可。模擬系統(tǒng)性能相對(duì)簡(jiǎn)單，可以滿足中小型站場(chǎng)當(dāng)前的使用需求，因此在今后一段時(shí)間內(nèi)，模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)共存將成為一種常態(tài)，模擬系統(tǒng)將伴隨著設(shè)備年久老化的自然損耗過程，逐漸向數(shù)字式過渡。