提高台风模式下DCS数据传输的稳定性

郭永新

(中国海洋石油(中国)有限公司 深圳分公司，广东 深圳 518054)

某气田平台位于中国南海东部海域，是一座集天然气开采、油气处理、计量和输送为一体的综合平台。该平台将海底井流物进行气液分离，并分别对天然气、凝析油脱水，处理合格后混合进入海底管线输送至365 km外的珠海终端处理厂作进一步处理。

每年4—11月份平均有3次台风进入该海域，影响该平台的日常生产，为了保证该平台人员的安全，当台风来临时，该平台启动台风模式生产，即全部人员将撤到陆地，在陆地珠海终端远程遥控该平台的生产。

在台风模式生产时，中心控制系统监控数据将通过通信卫星网络传输到陆地珠海终端，为了保证数据传输的稳定性，对该平台相关设备进行了优化改造。

1 平台与终端中心控制系统的网络结构

该平台中心控制系统是由分散控制系统(DCS)，紧急停车系统(ESD)、火灾及气体监测报警系统(FGS)组成。DCS对全平台进行监控、操作，接收并显示、记录来自DCS，FGS和ESD三大系统的监控信息。ESD监控该平台生产关键工艺参数，一旦工艺参数触发关停设定值，将会引发相应级别的ESD关停。FGS负责全平台火气消防，如果发现火情将启动平台消防系统，并关断信号传送给ESD，触发ESD关停，保证平台安全。

该平台与珠海终端中心控制系统通过卫星通信的方式进行服务器间的数据传输及通信，具体网络拓扑结构如图1所示。

图1 平台与珠海终端中心控制系统网络拓扑示意

如图1所示，该平台与珠海终端各设置DCS服务器，通过各自的交换机接到各自的卫星猫上，卫星猫通过功放、卫星天线、卫星等进行通信。目前该平台共有2条链路与珠海终端进行通信，按网络优先级依次分别是平台↔珠海卫星链路专线↔珠海终端；平台↔深圳卫星链路专线↔珠海终端。

2 平台与终端中心控制系统数据传输原理

珠海终端相当于该平台服务器的远程服务器，该平台服务器将全部数据通过网络方式实时传输到珠海终端。当该平台中心控制系统台风模式开关切换至“本地”时，该平台与珠海终端的网络通断都不会影响该平台的日常运行；当该平台中心控制系统台风模式开关切换至“珠海”时，且在终端中心控制系统服务器将通信脚本激活，此时该平台与珠海终端的网络断开超过30 min时，该平台将产生ESD1级关停，按逻辑将该平台所有设备关停，平台停止生产。检测通信通断的原理如下。

1)珠海终端DCS服务器建立通信点1(T-SOFT-STA-NEW1)，信号来源于终端DCS服务器的CM点COM_STATUS中的时间模块TIMERA.SO，其脚本如下：

Onchange

ParamValue("DPP-COM-FAULT-NEW1.OP")=ParamValue("T-SOFT-STA-NEW1.PV")

ParamValue("DPP-TS_LT.OP")=ParamValue("DPP-COM-FAULT-NEW1.PV")

2)珠海终端DCS服务器建立通信点2(DPP-TS_LT)。

3)该平台DCS服务器建立通信点3(DPP-COM-FAULT-NEW1)。

由1)的脚本可以发现，当脚本启用后1)的值赋予3)，然后3)的值赋予2)点，即优先级顺序为： 1)>3)>2)。

当1)发出固定脉冲时，3)接收正常的话，也能产生同样的固定脉冲，如果脉冲消失超过30 min，则判断为通信中断，该平台启动ESD1级关停联锁；当整个通信是正常的，则脉冲信号能传回2)，如果2)的脉冲消失超过30 min，则终端DCS会出现报警。该平台与珠海终端通信逻辑如图2所示。

图2 平台与珠海终端通信逻辑示意

3 提高数据传输稳定性的措施

由于该平台与珠海终端中心控制系统之间是通过卫星通信，台风模式时生产的稳定性取决于DCS远程数据传输的稳定性，平台针对DCS存在的数据传输问题提出了解决措施。

3.1 卫星通信不稳定

当台风到来时，该平台受到强对流天气的影响，该平台与终端的通信丢包现象严重，网络短时中断严重，卫星通信不稳定。针对该类情况，该平台采取了以下措施：

1)卫星天线增加球形保护罩，做防风处理，减小卫星天线受台风吹袭而产生的晃动，保证卫星天线稳定性。

2)将发射信号较差的卫星ODU型功放更换为BUC型功放，并更新升级卫星猫，提高卫星天线的可靠性。

3)台风模式生产时临时调升快速速率由256 Kibit/s至512 Kibit/s，增加通信网络带宽。

4)将远程视频监控通信与中心控制系统数据通信分开，即原先与DCS共同走平台珠海卫星专线更改为走平台蛇口卫星线路后再转到珠海横琴终端，将珠海卫星专线专用于中心控制系统，避免视频监控通信挤占网络资源。

通过改造升级，目前海陆通信的丢包率由最高时的32%降到5%，由之前平均每1 000个包丢失30～50个，降到5个以内，通信质量明显提升。

3.2 存在较多无效的传输点

由于该平台中心控制系统经过新系统加入及设备的更新等改造，有部分无效的点在数据传输中会影响整体数据的传输质量。针对该类情况，该平台采取了以下措施：

1)排查DCS，ESD，FGS三大系统，删除残留无效通信点。

2)暂停台风模式生产下未启用的设备与中心控制系统的传输，如水下生产系统、虚拟计量系统等。

通过以上的改进，将系统海陆传输的数据点降低了5%，基本上杜绝了无效的传输点，避免在终端远程监控时过多的无效点干扰正常的监控。

3.3 DCS硬件状态不佳

该平台中心控制系统部分卡件使用年限长、运行存在温度超高的情况，影响了系统运行速度。针对该情况，该平台定期对卡件进行除尘清灰，检测温度，并通过系统自带的软件进行检测，及时对状态不佳的系统卡件更新升级，避免由于卡件的老化而导致的故障，确保台风模式生产时的稳定。

3.4 DCS服务器缓存数据过多

中心控制系统服务器C盘数据过多，占用空间较大，影响DCS软件的运行速度。平台将DCS历史保存数据路径转移到D盘，确保服务器C盘的可用空间在30GiB以上，并定期清理服务器缓存，确保服务器不因软件运行迟缓而影响远程传输速率及稳定性。

4 结束语

在台风模式生产时，海上油气平台上无人值守，生产操作人员远在300 km以外的陆地终端。与陆地油气田采用光纤通信不同的是，海上油气平台与远程终端的通信目前仍然采用卫星通信，部分海上油气平台采用微波通信，为了确保无人值守时生产参数的远程监控及操作，保证平台生产的稳定及安全，提高中心控制系统数据传输的稳定性是关键。该平台通过多方面的举措，确保了中心控制系统硬件、软件的运行速率，提高了卫星通信质量及数据传输效率，从而提高了台风模式下中心控制系统数据传输的稳定性。