［摘 要］文章從光端機(jī)的通訊原理出發(fā)，通過對(duì)光端機(jī)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并對(duì)其傳輸?shù)年P(guān)斷信號(hào)進(jìn)行處理，較為系統(tǒng)地分析了油田間基于海底光纜的信號(hào)傳輸問題及處理方法，解決了困擾油田的誤關(guān)斷事件，提高了油田的生產(chǎn)時(shí)率。

［關(guān)鍵詞］光端機(jī)；海底光纜；中控系統(tǒng)；關(guān)斷信號(hào)

［中圖分類號(hào)］TM75 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）04–0080–03

1 問題概述

某油田的平臺(tái)和油輪之間的通訊主要靠光纖傳輸維持，其中包括從油輪傳到平臺(tái)的4 個(gè)關(guān)斷信號(hào)ESD1、ESD2、ESD3、3A，以及從平臺(tái)傳到油輪的3個(gè)報(bào)警信號(hào)ESD1、ESD2、ESD3。光端機(jī)在關(guān)斷信號(hào)傳輸時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致平臺(tái)經(jīng)常發(fā)生生產(chǎn)關(guān)停，嚴(yán)重影響了平臺(tái)的生產(chǎn)時(shí)率，具體如下。

（1）2022 年4 月18 日：平臺(tái)收到油輪的ESD1、ESD2、ESD3、3A 共4 個(gè)關(guān)斷信號(hào)，導(dǎo)致平臺(tái)關(guān)停。經(jīng)查詢，油輪中控記錄中無發(fā)送任何關(guān)斷信號(hào)記錄，但收到平臺(tái)返回的ESD 3 報(bào)警記錄。

（2）2022 年7 月28 日：0 點(diǎn)油輪收到來自平臺(tái)的ESD1、ESD2、ESD3 共3 個(gè)報(bào)警，經(jīng)查詢，平臺(tái)中控?zé)o任何異常記錄，光端機(jī)日志無任何當(dāng)日?qǐng)?bào)警記錄。

（3）2022 年8 月6 日12 時(shí)30 分：平臺(tái)中控收到來自油輪的ESD1、ESD2、ESD3、3A 關(guān)斷信號(hào)，導(dǎo)致平臺(tái)生產(chǎn)關(guān)停，經(jīng)查詢，光端機(jī)日志無當(dāng)日?qǐng)?bào)警記錄。

2 問題分析

要想解決光端機(jī)的通訊故障問題，需對(duì)光端機(jī)的通訊原理及其傳輸?shù)年P(guān)斷信號(hào)鏈路進(jìn)行分析。

2.1 光端機(jī)通訊原理分析

光端機(jī)是延長數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w通信設(shè)備，主要通過信號(hào)調(diào)制、光電轉(zhuǎn)化等技術(shù)，利用光傳輸特性來達(dá)到遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康?。光端機(jī)一般成對(duì)使用，分為光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，光發(fā)射機(jī)完成電/ 光轉(zhuǎn)換，并把光信號(hào)發(fā)射出去用于光纖傳輸；光接收機(jī)主要把從光纖接收的光信號(hào)還原為電信號(hào)，完成光/ 電轉(zhuǎn)換。本油田使用的光端機(jī)是GE 公司的同步數(shù)字系列TN1USDH Multipexers。

2.2 關(guān)斷及報(bào)警信號(hào)傳輸過程分析

2.2.1 關(guān)斷信號(hào)傳輸過程

SDH 光端機(jī)通過DTT（遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)卡）進(jìn)行光斷信號(hào)傳送，DTT–XMT（遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)發(fā)送單元）提供4路相互獨(dú)立的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)給遠(yuǎn)端的DTT–RCV（遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)接收單元）。關(guān)斷信號(hào)在SDH 光端機(jī)的具體傳送過程如圖1 所示。

FPSO（浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪）中控關(guān)斷開關(guān)閉合時(shí)，48 V DC 直流電輸入到SDH 光端機(jī)的DTT–XMT 卡，此時(shí)DTT–XMT 卡產(chǎn)生閉合狀態(tài)量并傳送到對(duì)端平臺(tái)的相應(yīng)DTT–RCV，與DTT–RCV 相連接的中控關(guān)斷設(shè)備將得到閉合狀態(tài)量。按照中控的設(shè)計(jì)，F(xiàn)PSO 常閉合狀態(tài)為正常狀態(tài)，如果FPSO 開路，那么對(duì)應(yīng)的平臺(tái)將會(huì)關(guān)斷。通過以上分析可以得出，DTT–XMT卡和DTT–RCV 的狀態(tài)對(duì)關(guān)斷信號(hào)的影響如下。

（1）在SDH 光端機(jī)正常工作的情況下，油輪中控關(guān)斷開關(guān)閉合時(shí)，DTT–XMT 卡和DTT–RCV 狀態(tài)為閉合狀態(tài)，此時(shí)為正常狀態(tài)，平臺(tái)不會(huì)關(guān)斷。油輪中控關(guān)斷開關(guān)開路時(shí)，DTT–XMT 卡和DTT–RCV 狀態(tài)為開路狀態(tài)，此時(shí)平臺(tái)會(huì)產(chǎn)生關(guān)斷。

（2）SDH 光端機(jī)因受到高頻干擾、電壓不正常、設(shè)備掉電、STM 光卡故障、CMUX 卡故障、光纜故障等因素影響，工作異常的情況下，DTT–XMT 卡和DTT–RCV 狀態(tài)為開路狀態(tài)，而平臺(tái)中控設(shè)計(jì)常閉合狀態(tài)為正常狀態(tài)，因此平臺(tái)會(huì)產(chǎn)生關(guān)斷。

2.2.2 關(guān)斷報(bào)警信號(hào)的傳送過程

當(dāng)平臺(tái)有關(guān)斷信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，平臺(tái)中控通過SDH傳輸設(shè)備的CONTACT I/O 卡回送關(guān)斷報(bào)警信號(hào)給FPSO 中控，F(xiàn)PSO 中控收到關(guān)斷報(bào)警信號(hào)后， 在FPSO 中控產(chǎn)生平臺(tái)關(guān)斷報(bào)警，從而得知平臺(tái)發(fā)生關(guān)斷。關(guān)斷報(bào)警信號(hào)的傳送過程如圖2 所示。

由圖2 可知，當(dāng)平臺(tái)沒有關(guān)斷產(chǎn)生，此時(shí)平臺(tái)的CONTACT I/O 卡輸入狀態(tài)為閉合狀態(tài)，與之對(duì)應(yīng)的FPSO 的CONTACT I/O 輸出狀態(tài)也為閉合狀態(tài)，此時(shí)FPSO 的中控沒有平臺(tái)的關(guān)斷報(bào)警信號(hào)。若平臺(tái)產(chǎn)生關(guān)斷，那么平臺(tái)中控到CONTACT I/O 卡輸入狀態(tài)發(fā)生跳變，由原來的閉合狀態(tài)變?yōu)殚_路狀態(tài)。與之對(duì)應(yīng)的FPSO 的CONTACT I/O 輸出狀態(tài)也變?yōu)殚_路狀態(tài)，此時(shí)FPSO 的中控就會(huì)產(chǎn)生關(guān)斷報(bào)警信號(hào)。

3 原因分析

SDH 光端機(jī)通訊故障常見原因如下。

（1）平臺(tái)中控邏輯存在問題，自己導(dǎo)致生產(chǎn)關(guān)斷。根據(jù)歷次關(guān)斷記錄來看，平臺(tái)關(guān)斷的原因均是由于收到了油輪傳來的1 個(gè)或幾個(gè)關(guān)停信號(hào)。因此判斷，平臺(tái)中控邏輯在此方面沒有問題。

（2）油輪中控存在問題，觸發(fā)關(guān)停信號(hào)，導(dǎo)致平臺(tái)關(guān)停。根據(jù)記錄，每次平臺(tái)收到油輪的ESD1、ESD2、ESD3、3A 信號(hào)時(shí)，油輪的中控均沒有記錄到有關(guān)停信號(hào)發(fā)出，因此關(guān)停信號(hào)的源頭沒有問題。

（3）SDH 傳輸設(shè)備本身出現(xiàn)故障，通信不能正常傳輸，造成傳送中控關(guān)斷系統(tǒng)的DTT–XMT 卡和DTT–RCV 狀態(tài)為由原來的閉合狀態(tài)變?yōu)殚_路狀態(tài)。但SDH 傳輸設(shè)備出現(xiàn)故障可以排除，因?yàn)槿鬝DH 傳輸設(shè)備故障，故障不會(huì)是瞬間的，會(huì)一直存在。從每次出現(xiàn)中控關(guān)斷后，SDH 傳輸設(shè)備都能自動(dòng)恢復(fù)，說明SDH 傳輸設(shè)備不存在問題。

（4）外部環(huán)境影響SDH 傳輸設(shè)備的正常工作。經(jīng)過分析FPSO 油輪上光端機(jī)采集到的報(bào)警，可看出幾次故障都是FPSO 油輪的SDH 光端機(jī)存在瞬斷。從報(bào)警中發(fā)現(xiàn)瞬斷是由光卡產(chǎn)生瞬時(shí)的大誤碼（BER）造成的，可以從3 月27 日的報(bào)警中發(fā)現(xiàn)（表1）。

BER 使與光卡連接的各種業(yè)務(wù)卡產(chǎn)生瞬斷，具體表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)、電話瞬斷，平臺(tái)中控收到1、2、3 級(jí)關(guān)斷指示。SDH 光端機(jī)光卡出現(xiàn)大誤碼都是瞬時(shí)的，并且經(jīng)過很短的時(shí)間光端機(jī)可以自動(dòng)恢復(fù)正常，并不是一直都存在無法消除的大誤碼。SDH 光端機(jī)的誤碼具有突發(fā)性、瞬時(shí)性、隨機(jī)性特點(diǎn)。因此產(chǎn)生業(yè)務(wù)瞬斷并不是由于光端機(jī)自身工作不穩(wěn)定造成的。SDH傳輸設(shè)備平常絕大部分時(shí)間都是工作正常的，每次出現(xiàn)中控關(guān)斷后，SDH 傳輸設(shè)備都能自動(dòng)恢復(fù)。再結(jié)合網(wǎng)管計(jì)算機(jī)收集到的大誤碼報(bào)警，可以判定，SDH光端機(jī)業(yè)務(wù)瞬斷應(yīng)該是受到了外界的高頻干擾造成的，而且這個(gè)問題的特性符合瞬時(shí)干擾的基本特征。

4 采取措施

（1）對(duì)油輪側(cè)SDH 傳輸設(shè)備實(shí)施屏蔽，確保不受高頻干擾。將原SDH 傳輸設(shè)備的機(jī)柜更換成屏蔽機(jī)柜，解決因高頻干擾導(dǎo)致的SDH 光端機(jī)瞬斷和平臺(tái)生產(chǎn)關(guān)斷。

（2）通過多次對(duì)平臺(tái)中控SOE 事件記錄進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)每次誤動(dòng)作時(shí)，油輪ESD1、ESD2、ESD3、3A 這4 個(gè)關(guān)停信號(hào)會(huì)同時(shí)被觸發(fā)，且這4 個(gè)關(guān)停信號(hào)被觸發(fā)的持續(xù)時(shí)間都很短，都會(huì)在瞬間恢復(fù)正常?？赏ㄟ^完善平臺(tái)中控ESD 邏輯來規(guī)避這一類偶然事件。根據(jù)以上思路，提出解決方案—— 修改平臺(tái)中控ESD 組態(tài)邏輯，將原邏輯修改為故障否決制，只有單一信號(hào)出現(xiàn)時(shí)才執(zhí)行關(guān)斷動(dòng)作，當(dāng)ESD1、ESD2、ESD3、3A 同時(shí)被觸發(fā)或者ESD1、ESD2 同時(shí)被觸發(fā)時(shí)，則視其為錯(cuò)誤信號(hào)，平臺(tái)ESD 不觸發(fā)關(guān)停信號(hào)，從而避免因SDH 光端機(jī)通訊故障而造成的生產(chǎn)誤關(guān)斷。修改前后的邏輯控制如圖3、圖4 所示。

5 結(jié)束語

通過對(duì)光端機(jī)通訊原理的分析及關(guān)斷信號(hào)傳輸過程的分析，找到了通訊故障的原因—— 外界干擾導(dǎo)致的通訊瞬斷，并對(duì)光端機(jī)設(shè)備進(jìn)行了屏蔽處理，解決了這個(gè)問題。又通過對(duì)關(guān)斷信號(hào)的邏輯原理進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了原關(guān)斷邏輯設(shè)計(jì)的不合理之處—— 平臺(tái)中控ESD 系統(tǒng)不論收到來自油輪的ESD1、ESD2、ESD3、3A 中1個(gè)或幾個(gè)關(guān)停信號(hào)，都會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)關(guān)停。但是根據(jù)油輪的中控ESD 邏輯分析可知，正常情況下，平臺(tái)是不會(huì)同時(shí)收到4 個(gè)關(guān)停信號(hào)的，因此對(duì)平臺(tái)的ESD 邏輯進(jìn)行了優(yōu)化，解決了這個(gè)問題。通過此次光端機(jī)通訊故障查找及邏輯修改工作，對(duì)于基于海底光纜的光端機(jī)通訊原理及關(guān)斷信號(hào)傳輸過程有了更深一層的認(rèn)識(shí)。同時(shí)經(jīng)過以上的兩項(xiàng)措施后，平臺(tái)發(fā)生因光端機(jī)故障而導(dǎo)致的生產(chǎn)關(guān)停事件大幅減少，提高了整個(gè)油田的生產(chǎn)時(shí)率，達(dá)到了預(yù)期目的。

參考文獻(xiàn)

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