短波通信在海洋石油中的应用

2013-12-23中海油信息科技有限公司天津分公司龚元元

数字通信世界 2013年3期

中海油信息科技有限公司天津分公司龚元元

中海油能源发展股份有限公司物流分公司孔令捷

一、引言

海洋石油行业是传统的高风险行业，海上各种通信手段在海洋石油生产中显得至关重要。目前，海洋石油平台的主要通信手段有：卫星通信、微波通信、光纤通信、短波通信。其中，短波通信在海洋石油生产中的作用目前仍然是不可替代的。短波通信具有低成本、高机动性和超远距离通信等优势，然而令短波通信在海洋石油生产中广泛使用的主要原因是其超强抵抗恶劣环境的能力。同时，通过技术创新，对短波通信系统进行改造，进行系统联网，可实现对短波发射机远程监测及远程遥控。采用分布式网络联网，使系统开放灵活，便于拓展。

二、系统架构及原理

1. 系统使用现状

我公司现有短波通信系统发射机海华MT1501A型共计九套，位置分散，难以实时掌握各发射机运行状态；现有短波通信设备利用率与接通率较低，而且只覆盖渤海、东海海域，无法为南海海域的移动船舶与石油平台提供短波通信服务；只能提供传统模拟话音方式，且只能在本地发送接收话音；无法实现系统自动巡检，故障统计等功能，无法自动生成状态统计报表。

2. 系统功能设计

系统设计以实用性为原则，力求改变以上不利现状。系统以中海油内部网络为基础，实现已有的、分散的多台短波发射机联网，使管理人员能够在监控中心对系统进行有效的管理。要求系统可扩展，主要表现为支持系统容量的扩展及系统功能的增加，实现灵活的控制方式，为不同的调度中心进行短波通信接入服务。

根据短波发射机的具体硬件配置，量身定制系统功能软件，实现最优匹配。改变现有只能在发射机本地进行接收和发送话音，逐步实现异地、分布式的控制发射机与接收机的功能。通过软件将短波发射机与接收机结合在一起，实现短波通信业务的数字化。

发射机集中控制系统结构见图1。

（1）硬件系统设计

短波发射机集中控制系统硬件主要包括：监控计算机、通信数据接口、发射机控制设备及发射机。

利用原有发射极控制器中的单片机构成的数据转接口和通信接口，将监控计算机、发射机及相关设备组成点到点的通信通道。

图2 发射机集中控制系统硬件结架图

在控制系统中，监控主机作为基础测控终端，完成对发射机工作状态参数的采集、存储及上传，并完成工程控制。监控计算机提供友好的人机界面，操作简单方便，便于发射机与计算机进行数据交换，并完成多机自动监控。硬件架构图如图2所示。

发射机是整个系统控制的对象，发射机由通信开关电源、激励器、功率放大器、谐波滤波器、功率指示单元及接口单元组成。其中激励器是发射机的核心，它控制着整个发射机的运行。此次改进，增加电量检测模块和PCM话音采集模块。

发射机单机控制单元使用微处理器完成其控制功能，使用简单，稳定性强，功能实现便捷，具有智能化，且易于增加功能。可以完成单机控制、工作频率参数设置、状态检测及报警显示。并在原有功能基础上，实现加电自检、工作状态自动切换、数据采集传送及故障检测等重要功能。

发射机与监控计算机通过串口服务器进行数据交换。采用一台监控计算机同时控制多台发射机，结合软件系统实现对多台发射机的集中控制与检测。

（2）软件系统设计

系统软件主要由客户端软件和服务器端软件组成。软件架构如图3所示。

图3 软件架构图

客户端软件架构相对简单，主要功能在于界面交互。由界面交互模块（CClientUI）、客户端配置模块（CClient-Config）和客户端网络通信模块（CClientGather）组成。完成工控机IP和端口访问，指定传递命令或提取发射机状态的工控机地址；进行发射机状态信息展示。

服务器端软件主要包括：服务器系统软件、数据库软件、配置数据及历史数据软件。由CSysConfig模块（用于管理配置信息）、CHistory模块（用于读取和记录历史数据）、CGather模块（用于采集发射机数据或发送命令）及CConnection模块（用于与监控终端的通信）组成。

3. 系统特点

本系统硬件仅需对原有发射机进行通信接口修改，并不破坏原有电路，使每台发射机控制电路都有各自的控制和保护系统。软件采用组件方式搭建，使系统具有很强的灵活性。使用C/C++开发，保证系统具有高效性以及平台的低依赖性。组态设计，各模块之间的低耦合，使系统稳定可靠。系统整体性能，状态反应时间小于3秒，控制命令反馈时间小于15秒。