海上自动化无线通讯技术的应用

张云昌

摘 要：随着埕岛油田生产建设的发展，卫星平台全部实现自动化监控，由于受自然条件的限制，无法通过有线方式传输生产资料，而是采用了无线数传电台作为卫星平台和中心平台的通讯桥梁。文章主要介绍了目前海上自动化无线通讯系统的应用，并针对常见的通讯故障进行分析处理。

关键词：埕岛油田；无线通讯；自动化；数传电台

中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0050-02

埕岛滩海油田SCADA系统经过10多年的滚动开发，现已有陆地中心站1座、中心平台站3座、卫星平台100余座，三座中心平台站负责监控100余座卫星平台站所采集的油井生产参数，形成了“三级网络，两级控制”的系统管理模式，即第一级是陆地中心站，设在总公司办公楼陆地监控中心，它是整个油田的调度管理中心，可以通过中心平台站监视整个埕岛油田的生产运行情况。第二级是中心平台站，设在中心1、2、3号平台，中心平台站作为海上生产管理控制中心，除对本平台进行监控外，还负责监控所属卫星平台的生产运行情况。中心平台站负责向陆地中心站传送海上平台的实时数据。第三级是卫星平台站，负责监视和控制卫星平台的生产运行情况，响应中心平台发来的生产控制命令。二级控制是指中心平台站对卫星平台站的遥控和卫星平台站就地控制，陆地中心站仅具有就地监视功能。由于海洋环境恶劣，并且卫星平台距离中心平台距离较远，因而不能采用通讯电缆等传统通讯方式，于是系统选择了无线数传电台作为卫星平台和中心平台的通讯桥梁。

1 无线通讯技术简介

1.1 无线通讯技术原理

无线通讯方式数据传输的基本原理是：通过调制解调器进行工作，而这种调制解调器是无线方式工作，它不含有拨号功能，而且和它直接连接的是无线电台。无线电台的作用就相当于有线传输中的电话线，它是通过无线电波进行发送和接受信号的。而无线调制解调器的作用是将二进制的信号调制成可以在无线电台之间传输的无线电波。

信号转换过程的属性取决于调制解调器所接收到的源信号和目的信号。一般来说，调制解调器从终端或计算机接以串行方式收到二进制信号后，将它们转换成了音频信号。然后调制解调器将这些声音通过无线电台传输出去。在接受端，另一个兼容的调制解调器将这些声音信号转换成了二进制信号，并把这些二进制信号发送给终端或计算机。

1.2 数传电台通讯的特点

①设备具有较高的可靠性和高频率稳定度。电台的传输误码率要求很低。

②设备的抗干扰能力相对要强，散热性要好，能够适应在恶劣环境及电磁环境下长期工作，其工作的温度范围要宽。

③工作时的守候电流尽可能要小，功耗要低，耗电要省，工作电压范围要宽，要有电源的逆接保护。

④通讯电台的收发转换时间是衡量数传电台品质的重要指标，一般要求<30 ms。同时还要求发射机的起动时间要短，一般要<50 ms。

2 海上自动化无线通讯系统的应用

2.1 通讯方式的对比与选择

2.1.1 扩频微波

工作在2.4～5.8 GHz频段，基站总线速率为3 Mbps，适合于任何流行的网络操作系统，并可以承受多媒体传输的高速率要求，无轮寻系统的等待时间，适用于实时数据传输系统通信保密性，抗干扰性强。由于电视监控系统、无线网络系统、陆地中心站通讯系统都采用了扩频微波，信号源多容易造成信号干扰，所以卫星平台与中心一号主站通讯不宜采用扩频微波方式。

2.1.2 无线数传电台

工作在220～240 MHz数传频段，基站总线速率为9 600 bps， 适合于标准的数据采集与监控系统，点对多点通信系统。采用轮寻通信方式发射功，可以覆盖更广大的地区。由于海上采用数传电台通讯方式较少，所以自动化系统采用了无线数传电台通讯方式。

2.2 应用效果

根据无委会有关数传业务使用频率划分的要求，将原海上平台使用的MDS4710型电台全部更换为MDS2710C型电台。2015年初海一生产管理区完成了CB11A、CB11B、CB11D（M）、CB11E（H）、CB11N、CB12A（D）、CB12B、CB12C、CB701、CBG5、CBG1、CB22A、CB22C、CB22E（G）、CB22H、CB253等16座卫星平台工艺自动化通讯系统与中心一号平台通讯系统联网调试。目前各平台通讯误码率低，通讯质量良好，见表1。

3 海上常见通讯故障处理

3.1 监控中心采集不到卫星平台的数据

①检查中心平台和卫星平台两部电台电源是否正常供电，可根据电源灯指示灯进行判断。

②若电源供电正常，检查天线馈线与天线、电台接头处有无松动或脱离现象，同时检查电台天线有无损坏，天线是否与通讯方向对齐。

根据以上的判断便基本可恢复电台的工作，若仍不能恢复则基本确定电台出现故障。日常巡检过程中严格按照巡检规范检查电台及天线情况，发现异常及时处理，避免失去通讯。

3.2 监控中心监控卫星平台数据不稳定，经常中断或误

码率高

出现这种情况，主要有三种原因：

①电台天线馈线老化、连接不牢固或天线馈线接头处密封不严进水，在这样的情况下通过处理天线馈线改善通讯质量。

②多个主电台之间由于天线距离近，互相之间存在干扰，在这样的情况下通过延长主电台天线的距离或减少主电台数量的办法来改善通讯质量。

③在电台工作频率附近有其它无线电设备也在工作，受外界无线干扰影响通讯质量下降，在这样的情况下应当找出并关闭干扰源。

4 结 语

埕岛油田自动化无线通讯系统在24小时不间断的海洋工作环境下，出现设备老化、电台频点漂移、天线馈线锈蚀等问题，这些问题使通讯系统通讯误码率升高、通信质量降低，情况严重时会造成通讯中断。不但影响中心平台对采油平台生产数据的采集，也可能导致中心平台对卫星平台的远程控制操作不能及时到达，存在着一定的安全隐患。

在今后的工作中，我们要进一步加强无线通讯系统的管理，逐步解决存在的隐患问题，确保通讯信号质量，为自动化数据信号传输提供可靠保证，提高自动化管理水平。

参考文献：

[1] 周军领.无线通讯技术的发展与改进[J].信息通信，2013，（7）.