陳庚* 唐勝安 張亞飛

（中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分公司）

淺談天然氣處理廠通信系統(tǒng)設(shè)計

陳庚* 唐勝安 張亞飛

（中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分公司）

針對國內(nèi)外幾個大型天然氣處理廠的通信系統(tǒng)設(shè)計，依據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范，從話音通信系統(tǒng)、辦公計算機網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)電視系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等方面，分析了天然氣處理廠通信系統(tǒng)設(shè)計的特點。從設(shè)計的角度，指出天然氣處理廠通信系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)當(dāng)注意的相關(guān)問題。同時，借鑒國外先進(jìn)設(shè)計理念，提出天然氣處理廠通信系統(tǒng)未來發(fā)展的3個方向：在天然氣處理廠內(nèi)設(shè)置專用的地下通信管道、門禁系統(tǒng)和數(shù)字化光纖通信網(wǎng)絡(luò)。

天然氣處理廠；通信系統(tǒng)設(shè)計；話音通信系統(tǒng)；入侵報警系統(tǒng)；火災(zāi)自動報警系統(tǒng)；光纖通信網(wǎng)絡(luò)

隨著新通信技術(shù)的層出不窮，傳統(tǒng)的話音溝通已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化天然氣處理廠的生產(chǎn)管理需求。本文通過對多個天然氣處理廠（如長北氣田地面處理工程天然氣處理廠、土庫曼斯坦巴格德雷合同區(qū)域A區(qū)塊地面工程天然氣處理廠等）通信系統(tǒng)設(shè)計的分析，結(jié)合相關(guān)設(shè)計規(guī)范《石油化工企業(yè)電信設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3153—2007）、《石油化工裝置電信設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3028—2007）、《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50115—2009）、《入侵報警系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50394—2007）、《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50116—1998），并借鑒國外石油公司的先進(jìn)設(shè)計理念，從設(shè)計的角度，提出天然氣處理廠通信工程的相關(guān)問題及未來發(fā)展方向。

1 天然氣處理廠通信系統(tǒng)設(shè)計

天然氣處理廠通信系統(tǒng)由話音通信系統(tǒng)、辦公計算機網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)電視系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。

1.1 話音通信系統(tǒng)設(shè)計

天然氣處理廠話音通信分為室內(nèi)固定電話、室外防爆電話以及室外無線電話。話音通信的設(shè)計根據(jù)生產(chǎn)管理需求、建筑單體布置、廠內(nèi)定員及功能需要來確定。

1.1.1 室內(nèi)固定電話配線系統(tǒng)

固定電話模式的選擇（模擬話音或數(shù)字話音）是根據(jù)整個氣田通信方案以及建設(shè)方對于氣田話音通信整體規(guī)劃設(shè)計的?，F(xiàn)僅對模擬話音和數(shù)字話音的外圍配線部分進(jìn)行論述。

1.1.1.1 模擬話音

傳統(tǒng)模擬話音系統(tǒng)由程控電話交換機、保安配線柜、用戶線路及電纜分線箱組成。程控電話交換機容量設(shè)置應(yīng)滿足《石油化工企業(yè)電信設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3153—2007）要求。從保安配線柜敷設(shè)市話電纜至廠內(nèi)其他需要設(shè)置電話的建筑單體。

程控數(shù)字電話交換機主要由控制部分、交換網(wǎng)絡(luò)、用戶中繼部分及維護(hù)、計費、外線測量設(shè)備等組成。程控電話交換機引出的電、光纜通過音頻配線架、數(shù)字配線架、光纜配線架的跳接，與用戶電纜、中繼電纜、光纜、傳輸設(shè)備連接，至各用戶終端、對端交換局設(shè)備等。

1.1.1.2 數(shù)字話音

數(shù)字話音系統(tǒng)即 IP電話，它是以國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）為語音傳輸?shù)拿浇?、實現(xiàn)語音通信的一種全新的通信技術(shù)，是話音通信的未來發(fā)展方向。目前，在石油天然氣行業(yè)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用。

IP電話系統(tǒng)一般由3部分構(gòu)成：電話、網(wǎng)關(guān)（服務(wù)器）和網(wǎng)絡(luò)交換機。電話是指可以通過本地電話網(wǎng)連到本地網(wǎng)關(guān)的電話終端；網(wǎng)關(guān)是 Internet網(wǎng)絡(luò)與電話網(wǎng)之間的接口，同時它還負(fù)責(zé)進(jìn)行語音壓縮。

根據(jù)中心機房與外圍建筑單體的距離可選擇使用雙絞線連接或光纜連接。無論模擬話音還是數(shù)字話音，在做外圍配線設(shè)計時，在辦公室要對話音端口設(shè)計留有一定富余量。例如，在雙人間的辦公室設(shè)置2個話音端口，4人間的辦公室設(shè)置4個話音端口。

1.1.2 擴音對講系統(tǒng)

根據(jù)廠內(nèi)裝置區(qū)操作崗位的需求，為確保操作人員在防爆區(qū)內(nèi)及高噪聲環(huán)境下與控制室及時有效溝通，在天然氣處理廠設(shè)置擴音對講系統(tǒng)。擴音對講系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《石油化工裝置電信設(shè)計規(guī)范》（SH/T 3028—2007）的要求，其宜與火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，以便在發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時，及時通過擴音對講系統(tǒng)發(fā)布報警信息。

根據(jù)天然氣處理廠規(guī)模情況，選擇采用無主機式擴音對講系統(tǒng)或有主機式擴音對講系統(tǒng)。對于規(guī)模大、裝置多、話站數(shù)量超過100套的天然氣處理廠，宜采用有主機式擴音對講系統(tǒng)。

室外話站的設(shè)置應(yīng)充分考慮操作人員的需求，結(jié)合裝置的平、立面圖紙來設(shè)計話站的安裝位置。尤其要注意的是，若處理廠部分裝置有2層或3層上人平臺，布置話站時，應(yīng)全方位考慮裝置的布置情況，不能遺漏裝置2、3層上人平臺的話站安裝位置。

1.1.3 室外無線電話

對于中小型天然氣處理廠，配置一定數(shù)量的無線防爆對講機即可；對于大型天然氣處理廠，則宜設(shè)置室外基站，配置無線集群通信系統(tǒng)。

1.2 辦公計算機網(wǎng)絡(luò)

由于現(xiàn)代化辦公對于計算機網(wǎng)絡(luò)的需求日益提高，宜在天然氣處理廠設(shè)置千兆以太網(wǎng)絡(luò)。辦公計算機網(wǎng)絡(luò)由3層中心網(wǎng)絡(luò)、傳輸線路（光、電纜）、配線架、二層網(wǎng)絡(luò)交換機、終端設(shè)備等組成。

設(shè)計計算機網(wǎng)絡(luò)配線時，辦公室內(nèi)，應(yīng)考慮充足的網(wǎng)絡(luò)端口，除了要考慮辦公人員計算機的網(wǎng)絡(luò)端口外，還需考慮打印機等辦公設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)端口。從巴格德雷合同區(qū)域 A區(qū)塊地面工程天然氣處理廠［1］現(xiàn)場實際運行情況來看，在2人間辦公室設(shè)置2個網(wǎng)絡(luò)端口已經(jīng)不能滿足實際辦公需求，建議在每個2人間辦公室設(shè)置3個網(wǎng)絡(luò)端口，4人間辦公室設(shè)置6個網(wǎng)絡(luò)端口。另外，考慮未來辦公網(wǎng)路系統(tǒng)的擴容需求，從通信機房敷設(shè)至其他建筑單體的光纜宜采用8芯以上。

1.3 工業(yè)電視系統(tǒng)

工業(yè)電視系統(tǒng)由前端攝像單元、傳輸線（同軸電纜或光纜）、視頻光端機、視頻分配器、視頻服務(wù)器及大屏幕顯示系統(tǒng)等組成。

天然氣處理廠工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足： 《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50115—2009）中的相關(guān)規(guī)定。結(jié)合長北氣田地面處理工程天然氣處理廠和巴格德雷合同區(qū)域A區(qū)塊地面工程天然氣處理廠的工業(yè)電視系統(tǒng)運行情況，在天然氣處理廠宜設(shè)置2套工業(yè)電視系統(tǒng)，即工藝過程監(jiān)視系統(tǒng)及周界安全監(jiān)視系統(tǒng)。

1.3.1 工藝過程監(jiān)視

工藝過程監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)控中心及顯示設(shè)備宜設(shè)置在中央控制室，根據(jù)外圍監(jiān)視前端數(shù)量配置中心設(shè)備及顯示大屏幕。工藝過程監(jiān)視典型系統(tǒng)配置見圖1。

一是，設(shè)計裝置區(qū)監(jiān)視點位時，需要特別注意部分生產(chǎn)裝置有2層或3層上人平臺，監(jiān)視點位的設(shè)置應(yīng)結(jié)合裝置平、立面圖進(jìn)行布局；二是，隨著生產(chǎn)管理需求的日益提高，布置攝像機點位時，除了監(jiān)視室外裝置，還需監(jiān)視生產(chǎn)過程中部分重要的室內(nèi)設(shè)備，如各種類型的壓縮機房、鍋爐房及變配電所等；三是，廠區(qū)面積較大、監(jiān)視前端數(shù)量較多時，宜采用視頻矩陣控制系統(tǒng)。當(dāng)中心設(shè)備與監(jiān)視前端距離超過 500m時，宜采用光纜傳輸，光纜芯數(shù)宜為8芯及以上；四是，采用光纜傳輸時，需要充分考慮視頻光端機的安裝方式、地點及供電條件。

目前，天然氣處理廠工業(yè)電視系統(tǒng)前端設(shè)備大部分采取通信機房集中供電模式，但是對于距離通信機房太遠(yuǎn)的前端設(shè)備，適宜就近取電。

1.3.2 周界安全監(jiān)視

周界安全監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)控中心宜設(shè)置在主門衛(wèi)，當(dāng)廠區(qū)面積較大時，宜在第二或第三門衛(wèi)設(shè)置分控。周界安全監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)與入侵報警系統(tǒng)聯(lián)動。

圖1 工藝過程監(jiān)視典型系統(tǒng)示意

1.4 入侵報警系統(tǒng)

入侵報警系統(tǒng)通常由前端設(shè)備（包括探測器和緊急報警裝置）、傳輸設(shè)備、處理/控制/管理設(shè)備和顯示/記錄設(shè)備等部分構(gòu)成。入侵報警系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足 《入侵報警系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50394—2007）的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合巴格德雷合同區(qū)域A區(qū)塊地面工程天然氣處理廠入侵報警系統(tǒng)工程設(shè)計情況，設(shè)計入侵報警系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾個方面。

一是，入侵報警系統(tǒng)主機及報警設(shè)備宜設(shè)置在天然氣處理廠門衛(wèi)室，當(dāng)廠區(qū)較大時，宜采用2套主機，分別設(shè)置在 2個門衛(wèi)室，2套主機間需要聯(lián)動；二是，每對探測器應(yīng)設(shè)置一個獨立防區(qū)，探測器探測距離以不超過 100m為宜；三是，根據(jù)天然氣處理廠所處地理位置的氣候條件及地形條件選擇探測器類型，充分考慮風(fēng)沙天氣對探測器的影響。對于不規(guī)則的外周界，宜選擇振動式的入侵探測器；四是，防區(qū)劃分需要與周界安全監(jiān)視系統(tǒng)密切結(jié)合，并與之形成聯(lián)動。

1.5 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由觸發(fā)裝置、火災(zāi)報警裝置、火災(zāi)警報裝置以及其他輔助功能的裝置組成。在火災(zāi)初期，其能將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過火災(zāi)探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器，發(fā)出報警，并同時顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位、時間等。

為滿足現(xiàn)代化工廠建筑物防火需求，防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財產(chǎn)安全，天然氣處理廠必須設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

設(shè)計天然氣處理廠火災(zāi)自動報警系統(tǒng)時，除了滿足 《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50116—1998）的要求，還應(yīng)與建筑防火設(shè)計［2］、消防滅火系統(tǒng)設(shè)計［3］充分結(jié)合。在設(shè)計準(zhǔn)備階段，應(yīng)先確定天然氣處理廠內(nèi)建筑單體的火災(zāi)危險性分類，并與消防滅火系統(tǒng)結(jié)合考慮，確定是否需要聯(lián)動的消防設(shè)備。天然氣處理廠內(nèi)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)宜設(shè)置單獨的消防控制室。

近幾年，中國石油在國外建設(shè)的天然氣處理廠工程項目逐漸增多，在該類工程項目設(shè)計時，作為安全生產(chǎn)的重要組成部分，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計必須執(zhí)行工程項目所在國的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。例如巴格德雷合同區(qū)域A區(qū)塊地面工程天然氣處理廠，按照土庫曼斯坦國家標(biāo)準(zhǔn)，煙感、溫感的布置密度比國內(nèi)設(shè)計規(guī)范要求更大。

2 通信系統(tǒng)設(shè)計發(fā)展趨勢及建議

2.1 通信總平面

目前，國內(nèi)天然氣處理廠通信系統(tǒng)室外電纜多采用直埋敷設(shè)、在電力專業(yè)或儀表專業(yè)電纜溝內(nèi)敷設(shè)、在工藝管架上敷設(shè)3種方式相結(jié)合。而國外一些工程項目在天然氣處理廠內(nèi)都設(shè)置專有的地下通信管道。

在天然氣處理廠內(nèi)設(shè)置地下通信管道，雖然占用了處理廠內(nèi)相對緊張的地下資源（地下管道密集），但是對于后期檢修、維護(hù)通信線路以及系統(tǒng)擴容具有其他敷設(shè)方式不可比擬的優(yōu)勢。在天然氣處理廠內(nèi)設(shè)置專有的地下通信管道網(wǎng)絡(luò)是值得推廣的。

2.2 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)又稱為出入口控制系統(tǒng)，現(xiàn)已發(fā)展成為一套現(xiàn)代化的、功能齊全的管理系統(tǒng)，對出入門和通道的管理也早已超出了單純的對門鎖及鑰匙的管理，不但可以作為進(jìn)出口管理使用，而且有助于工廠內(nèi)部的有序化管理。

對于天然氣處理廠這種存在高風(fēng)險安全隱患的場所，在一些關(guān)鍵區(qū)域設(shè)置門禁系統(tǒng)，可以讓管理者對裝置區(qū)內(nèi)作業(yè)人員情況一目了然，有效杜絕安全隱患。目前，國內(nèi)天然氣處理廠還未設(shè)置門禁系統(tǒng)。建議在以后的天然氣處理廠設(shè)計中，增加門禁系統(tǒng)設(shè)計。

2.3 天然氣處理廠內(nèi)光纖通信網(wǎng)絡(luò)

國外先進(jìn)的石油公司已逐步開始在天然氣處理廠內(nèi)各單體之間設(shè)置光纖通信網(wǎng)絡(luò)，在全廠設(shè)置數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。所有通信信號（監(jiān)控視頻、IP話音、辦公計算機網(wǎng)絡(luò)、火災(zāi)自動報警信號、門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)等）均通過光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至通信機房。隨著光纜及光纖通信設(shè)備的高速發(fā)展，光纖通信系統(tǒng)的投資也在逐步下降。在天然氣處理廠內(nèi)設(shè)置光纖通信系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的敷設(shè)本地電纜傳輸通信信號，將進(jìn)一步降低項目投資，有利于統(tǒng)一各項通信子系統(tǒng)的通信接口，更能適應(yīng)通信技術(shù)高速發(fā)展的需求。

[1] 陳庚,徐斌,黃羚.巴格德雷合同區(qū)域 A區(qū)塊地面工程天然氣處理廠通信系統(tǒng)施工圖設(shè)計[R].成都: 中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分公司,2008.

[2] 趙華田,鄧曄.天然氣處理廠建筑防火設(shè)計要點[J].天然氣與石油,2011,29(1): 70-74.

[3] 劉晉萍,朱華榮.大型油氣處理廠消防系統(tǒng)的設(shè)計[J].天然氣與石油,2009,27(3): 42-44.

[4] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.SH/T 3153—2007 石油化工企業(yè)電信設(shè)計規(guī)范[S].北京: 中國石化出版社,2007.

[5] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.SH/T 3028—2007 石油化工裝置電信設(shè)計規(guī)范[S].北京: 中國石化出版社,2007.

[6] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50115—2009 工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范[S].北京: 中國計劃出版社,2009.

[7] 中華人民共和國建設(shè)部.GB 50394—2007 入侵報警系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范[S].北京: 中國計劃出版社,2007.

[8] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,中華人民共和國建設(shè)部.GB 50116—1998 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.

陳庚等. 淺談天然氣處理廠通信系統(tǒng)設(shè)計. 石油規(guī)劃設(shè)計，2011，22（4）：52～55

TE688，TN914

A

1004-2970（2011）04-0052-04

* 陳庚，男，助理工程師。2002年畢業(yè)于重慶大學(xué)數(shù)理學(xué)院信息與計算科學(xué)專業(yè)，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)在中國石油工程設(shè)計有限公司西南分公司，長期從事石油天然氣行業(yè)通信工程設(shè)計工作。地址：四川省成都市小關(guān)廟后街25號，610017。E-mail：chengeng@cpe-sw.com

2011-02-11

谷風(fēng)樺