高樂旭，東得水

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

0 引 言

海上采油平臺分為兩期開發(fā)，其應(yīng)急廣播系統(tǒng)是應(yīng)急通信的重要手段，而兩套系統(tǒng)互聯(lián)融合是安全生產(chǎn)的基本保證。在生產(chǎn)期間不做換型升級，需要調(diào)整通信協(xié)議和物理鏈路，利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)資源，改造一期應(yīng)急廣播控制盤。依托油田的局域網(wǎng)，利用遠(yuǎn)程IO鏡像模塊，實現(xiàn)兩個平臺應(yīng)急廣播完全互聯(lián)互通功能，并獨(dú)立設(shè)計雙麥克風(fēng)切換電路，實現(xiàn)雙向語音清晰穩(wěn)定傳輸。

一期為1999年投產(chǎn)的天津海達(dá)廣播系統(tǒng)，設(shè)備相對老舊。廣播機(jī)具有組呼、全呼、強(qiáng)制廣播、PA報警、定時廣播及娛樂廣播等功能。應(yīng)急廣播系統(tǒng)主要由5個RCU單元、廣播主機(jī)以及現(xiàn)場廣播組成。各RCU單元及主機(jī)均具有報警和喊話功能。

二期為2014年投入使用的音達(dá)斯INDUSTRONIC廣播系統(tǒng)。廣播機(jī)具有組呼、全呼、強(qiáng)制廣播、報警、定時廣播及娛樂廣播等功能。應(yīng)急廣播系統(tǒng)主要由3個應(yīng)急廣播遙控站、廣播主機(jī)以及現(xiàn)場廣播構(gòu)成?，F(xiàn)場RCU單元均具備應(yīng)急報警和喊話功能。

1 應(yīng)急廣播互聯(lián)技術(shù)方案

1.1 應(yīng)急廣播互聯(lián)預(yù)期效果

兩平臺應(yīng)急廣播完全互聯(lián)互通，主要實現(xiàn)以下功能[1]：

（1）在演習(xí)或真正發(fā)生緊急情況時，兩個平臺可以同時實現(xiàn)應(yīng)急廣播報警（棄平臺、火氣及綜合報警）、報警解除及報警復(fù)位功能；

（2）實現(xiàn)兩個平臺同步應(yīng)急廣播插話、喊話功能。

1.2 應(yīng)急廣播互聯(lián)難點(diǎn)

1.2.1 兩套廣播設(shè)備兼容性差

兩個平臺的廣播設(shè)備生產(chǎn)時間相差近15年，尤其是一期廣播機(jī)沒有常規(guī)通信端口，不具備兼容性，無法用常規(guī)通信手段實現(xiàn)互通。

1.2.2 電纜鋪設(shè)困難

若直接將報警信號采用硬線連接，由于兩個平臺相距較遠(yuǎn)，需約3 000 m線纜，將耗費(fèi)巨大的人力物力，且線纜電阻容易變大，通信質(zhì)量變差。

1.2.3 強(qiáng)制插話的麥克風(fēng)不兼容

兩個平臺同時應(yīng)急廣播插話的功能，由于廣播系統(tǒng)麥克風(fēng)、音頻解碼器等硬件不兼容，實現(xiàn)同時喊話難度大。

1.3 廣播通信設(shè)計構(gòu)思

此次改造設(shè)計思路采用兩套應(yīng)急廣播設(shè)備，非互通情況下互不干擾，兩方通信斷線情況下若無人為干預(yù)不產(chǎn)生任何報警[2]。

同步應(yīng)急插話設(shè)計思路主要保證語音的清晰可靠性。以一期平臺為例，按強(qiáng)插按鈕，一期平臺原先的麥克風(fēng)及一期平臺的音達(dá)斯麥克風(fēng)工作。由于廣播機(jī)本身的負(fù)載，要求二期平臺的所有麥克風(fēng)不工作。

1.4 廣播通信具體實施方法

針對兩個平臺廣播設(shè)備不兼容的問題，拆解廣播機(jī)RCU單元，通過引出干節(jié)點(diǎn)進(jìn)行兩平臺的遠(yuǎn)程互聯(lián)。在強(qiáng)制插話方面，可通過引出雙方麥克風(fēng)并添加麥克切換電路，實現(xiàn)兩個平臺的強(qiáng)制插話功能。經(jīng)測試，這完美解決了廣播機(jī)因缺少通信端口而不兼容的問題。

針對電纜鋪設(shè)困難的問題，創(chuàng)新地采用遠(yuǎn)程IO鏡像模塊實現(xiàn)兩個平臺的互聯(lián)，只需將IO鏡像模塊接入各自平臺的辦公網(wǎng)絡(luò)（帶UPS不間斷供電），即可實現(xiàn)硬線線號的遠(yuǎn)傳互聯(lián)。

針對強(qiáng)制插話的麥克風(fēng)不兼容的問題，采用廣播機(jī)雙麥克風(fēng)，且使用特殊的雙麥克風(fēng)切換電路，解決了兩個平臺麥克風(fēng)不兼容的問題。

1.5 應(yīng)急廣播通信鏈路架構(gòu)

各個報警信號利用平臺辦公局域網(wǎng)使用IoMirror模塊進(jìn)行信號傳輸；音頻信號采用硬線連接，設(shè)計特殊切換電路，確保一臺廣播機(jī)只有一個麥克風(fēng)接入RCU?？傮w概念圖（接線箱、麥克風(fēng)、RCU、主機(jī)的關(guān)系）如圖1所示。

1.6 應(yīng)急廣播控制盤設(shè)計

1.6.1 信號原理

通信系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程IO鏡像模塊，依托平臺局域網(wǎng)，將遠(yuǎn)程IO鏡像模塊接入辦公網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)置即可實現(xiàn)干節(jié)點(diǎn)的高速互聯(lián)互通。

1.6.2 音頻信號互聯(lián)作用原理

強(qiáng)制插話功能采用雙方各鋪設(shè)一組1p×1.5PR的電纜，直接接入各自的廣播機(jī)。為防止一臺廣播RCU接入兩個麥克風(fēng)而導(dǎo)致無法通話故障，采用特殊的麥克風(fēng)切換邏輯電路，實現(xiàn)完全的通話互通功能，如圖2所示。

圖1 應(yīng)急廣播互聯(lián)總體架構(gòu)

圖2 設(shè)計的特殊的麥克風(fēng)切換邏輯電路

1.6.3 廣播系統(tǒng)控制盤電路原理

控制柜8個自復(fù)位按鈕的各一組常開觸點(diǎn)分別串入8個24 V DC繼電器（1個作為備用按鈕）線圈，單獨(dú)1個按鈕可以驅(qū)動1個繼電器的2個常開和2個常閉干觸點(diǎn)動作。取這8個繼電器的1組常開觸點(diǎn)并聯(lián)RCU面板電路的7個按鈕（1組空余留做備用），再取這8個繼電器常開干觸點(diǎn)中的另外1組接入遠(yuǎn)程IO鏡像模塊的8個DI點(diǎn)。遠(yuǎn)程IO鏡像模塊的8個DO點(diǎn)引出，驅(qū)動另外8個24 V DC繼電器。這8個繼電器也將引出2組常開干觸點(diǎn)和2組常閉干觸點(diǎn)。取這8個24 V DC繼電器的各一組常開干觸點(diǎn)與8個自復(fù)位按鈕的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，即可完成控制盤內(nèi)電路搭設(shè)。

根據(jù)以上電路原理對線路進(jìn)行設(shè)計，電氣原理如圖3所示。

圖3 一期平臺廣播系統(tǒng)報警接線箱內(nèi)部原理圖

2 應(yīng)急廣播互聯(lián)實施

2.1 應(yīng)急廣播RCU面板改造

對廣播機(jī)RCU電路板進(jìn)行改造，焊接RCU面板電路、引出報警、報警解除、復(fù)位及啟動等7個按鈕，引出麥克風(fēng)電路。焊接完成后，RCU面板與廣播接線箱對接。完成后的接線如圖4所示。

圖4 廣播RCU電路板改造示意圖

2.2 控制盤電路的連接

取控制柜面板一個自鎖按鈕串入24 V DC電源，引出24 V DC電源接入制作好的電源母排，設(shè)計喊話電路。在強(qiáng)制插話按鈕按下，一期平臺控制二期動作繼電器動作，將二期麥克風(fēng)一端電路切斷，一期平臺的音達(dá)斯麥克風(fēng)回路閉合，一期平臺自身麥克風(fēng)回路繼電器干接點(diǎn)閉合，二期側(cè)的一期麥克風(fēng)電路常閉點(diǎn)斷開，而麥克風(fēng)電路強(qiáng)制廣播按鈕與音頻信號有一根線是公共重合線，從而保證同一時刻一臺廣播機(jī)只有一臺麥克風(fēng)工作，防止電路過載造成其他故障。

控制柜自復(fù)位按鈕的各一組常開觸點(diǎn)分別串入8個24 V DC繼電器線圈，單獨(dú)1個按鈕可以驅(qū)動1個繼電器的2個常開和2個常閉干觸點(diǎn)動作。取這8個繼電器的1組常開觸點(diǎn)并聯(lián)RCU面板電路的7個按鈕（1組空余留做備用），再取這8個繼電器常開干觸點(diǎn)中的另外1組接入遠(yuǎn)程IO鏡像模塊的8個DI點(diǎn)。遠(yuǎn)程IO鏡像模塊的8個DO點(diǎn)引出，驅(qū)動另外8個24 V DC繼電器。這8個繼電器也將引出2組常開干觸點(diǎn)和2組常閉干觸點(diǎn)。取這8個24 V DC繼電器的各一組常開干觸點(diǎn)與8個自復(fù)位按鈕的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，即可完成控制盤內(nèi)電路搭設(shè)。

圖5 盤內(nèi)實際接線

2.3 遠(yuǎn)程IO鏡像模塊組態(tài)

配置模塊的IP、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)，配置訪問對方的IO模塊為module to module，且可互相訪問對方IP，DO輸出為常開點(diǎn)。

3 應(yīng)急廣播互聯(lián)測試

3.1 數(shù)字量觸點(diǎn)在線測試

測試各按鈕、繼電器動作狀態(tài)，測試遠(yuǎn)程IO鏡像模塊工作狀態(tài)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置正確無誤。

3.2 麥克風(fēng)在線測試

一期、二期強(qiáng)插喊話語音改造前后電流對比得出結(jié)論：音頻信號基本沒有損失，清晰穩(wěn)定。

3.3 信號整體在線測試

一二期平臺逐個啟動按鈕，廣播機(jī)RCU指示燈均按照報警順序進(jìn)行相應(yīng)的動作指示，測試音與顯示一致。

4 實現(xiàn)的創(chuàng)新和意義

項目的推廣應(yīng)用廣泛適用于各套廣播系統(tǒng)互通，不局限于石油平臺，依托局域網(wǎng)簡單易行，降本增效。特殊的麥克風(fēng)切換電路為防止一臺廣播RCU接入兩個麥克風(fēng)而導(dǎo)致故障，最終實現(xiàn)完全的互聯(lián)互通，節(jié)約費(fèi)用約70萬元。