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钻井平台局域网系统技术方案

2018-5-20




1.总则
   为了加强平台信息化建设,提高生产管理水平和竞争力,在平台上组建局域网,并通过微波或卫星链路接入到油田网中,与油田网互通,使生产信息和多媒体信息能够安全、稳定、快速的传输。
2.系统组成
   平台局域网系统是海洋钻井平台所必须的组成部分。它由***系统及***系统组成,它为平台与外界的沟通搭建了数据通道,是平台数据采集及远传、生产监控、网络电话等应用的基础。起到了提高平台生产及办公效率,保障平台日常通信安全的重要作用。
   系统主要由卫星、微波、壁挂式电话等部分组成。
建设内容包括:平台局域网、平台微波通信系统、平台KU卫星通信系统。
   系统组成结构示意图如下:




3.功能描述
(1)实现平台上网
供经理办公室、甲方办公室、接待室、职工宿舍连接到internet。以及办公需求。
(2)平台工业网络
平台修井信息的传送,要能将平台修井信息传送到陆地领导办公室。
(3)外部接口要求
本系统与如下系统有接口,并满足相关要求如下:
a.与平台CCTV系统,接口形式为RJ45网络接口;
b.与其它系统的接口形式为RJ45网络接口。


4. 主要产品描述

 


 4.1  平台局域网建设
   系统设计要求可接收网络接口设备数据交换,如CCTV等。
   整个平台局域网络包含**个信息插座,**个机柜,*台服务器,电话*个,语音网关*个,船用通信网络电缆一批。
局域网建设按照GB50311—2007《中华人民共和国国家标准综合布线系统工程设计规范》进行设计,还应符合国家现行有关标准的规定,并严格按照设计施工。
  (1)综合布线系统的设备选用经过国家认可的产品质量检验机构鉴定合格的、符合国家有关技术标准的定型产品。
  (2)铜缆布线系统采用5/5e类平台船舶专用线缆。
  (3)综合布线系统信道链路长度不宜超过**米,跳线长度不宜超过*米,连接器件不宜超过*个。
  (4)综合布线区域内存在电磁干扰场强超过3V/m,应采用屏蔽布线系统。
  (5)安装在墙面或者柱子上的信息插座底盒离地面高度宜为***mm。
  (6)平行铺设的电力线与缆线间距应不低于***mm,实在无法避开间距的,应套于金属线槽或钢管中,并同时做好防雷接地。
  (7)网络线缆应尽量与电话线缆、视频线缆等其他线缆分管敷设。
  (8)局域网各配套非机柜内设备,如:电脑、打印机等,均由卖方提供固定装具。
4.1.1设备技术指标说明


设备名称

设备型号

技术指标

局域网交换机 



RJ45网络插座



服务器



超五类通信网线



 网络机柜



电话



语音网关




   4.2 平台亚博亚博体育官网入口微波通信系统
    微波通信系统的建设由主站部分和平台远端部分组成。主站部分位于海洋钻井前指的通讯塔,平台远端位置定于生活区顶层。主站设备由一副定向平板天线,一套Anykey2000室外单元,一套Anykey2000室内单元,平台远端站设备由一副定向平板天线,一套Anykey2000室外单元,一套Anykey2000室内单元组成。室内及室外单元之间由专用基带电缆连接。主站室外设备及天线直接固定在海洋钻井通信塔2层平台。平台端需构建一个抱杆及强力支撑,用以安装定向天线和室外单元,室内单元放置于平台***。
4.2.1 系统设计示意图


 

4.2.2 平台亚博亚博体育官网入口微波通信系统技术指标

                                                                                                        


       系统采用Anykey的5.8GHz,100Mbps宽带亚博亚博体育官网入口接入系统Anykey2000作为本项目亚博亚博体育官网入口传输设备,该产品被海洋钻井公司广泛应用于现有的平台,经历了现场实际的检验,完全满足了海洋钻井平台在海港近海生产时对数据通信的要求。相对于老的平台,带宽提高了5倍,能满足CCTV及网络视频会议等对带宽需要较高的网络应用。其主要技术指标如下:
                       射频


频率
5.725--5.850GHz
亚博亚博体育官网入口接入方式
时分双工(TDD)  
信道间隔
5MHz,10MHz,20 MHz ,40MHz
中心频率分辨率
15MHz,10MHz  
输出功率(天线口)
28+1dBm
灵敏度
-94(+1.5)dBm@6Mbps
调制方式自适应
OFDM:DBPSK、DQPSK、l6QAM、64QAM
天线接口
N-类型50ohm 
远端天线
23 dBi, 11°H/V平板式 °
基站天线
23 dBi, 11°H/V平板式 °

                            

VLAN支持

基于IEEE 802.1q

第二层流量优先级

基于IEEE 802.1q

第二层流量优先级

RP ToS,根据RFC791

安全性 

WEP 64/128/152比特;WPA; 802.1X;Radius

                     配置管理

本地与远程管理
Telnet监控、SNMP和配置上传/下载    
远程管理访问
从有线LAN、亚博亚博体育官网入口链路进行访问 
管理访问保护
多级密码 
远程配置(仅从亚博亚博体育官网入口以太网,仅从亚博亚博体育官网入口,或两端均可进行配置)
通过授权工作站的IP地址进行配置
软件升级
通过TFTP与FTP  
配置上载/下载
通过TFTP与FTP 
SNMP代理
MIB II、网桥MIB

                   物理与电气规格

功率消耗  

15W

电源  

AC,100—240 VAC,50—60 Hz

室内室外电缆

屏蔽五类线(CAT-5 shielded)

指示灯

室内单元

电源,连接和以太网指示灯

室外单元

状态,以太网

连接

数据接口

RJ—45

                   物理尺寸和工作环境

尺寸
室内单元
5.9*9.5*2.5cm(0.3kg)
集成电路的室外单元
30.5 x 30.5 x 7.7 cm(3.5Kg)
纯室外单元
22.6*22.6*6.5cm (3Kg)
温度
室外单元
 -40℃ to 80℃  
室内单元
 0℃to40℃  
湿度
室外单元
5%—95%非冷凝全天候
室内单元
 5%—95%非冷凝


  平台用天线抱杆的设计规范及标准示意图
(1)本天线抱杆选用外直径50毫米的热镀锌钢管,高度为*米;
(2)考虑日常使用中,天线角度需要调整,采用Anykey独有专利产品,Anykey-ACA天线自动跟踪系统。下面会介绍天线自动跟踪系统;



4.2.3 自动跟踪天线系统
     海上钻井平台根据现场作业的需要,需要移动、变换位置,在位置发生变化后,天线的角度也跟着发生变化,造成通信系统中断,这个时候需要专业的技术维护人员进行天线方向的重新校准。
天线的方向校准过程是一个相当专业的过程,需要知道基站的坐标,然后根据坐标计算出方向角,然后调整天线,在调整的过程中有时候还需要用到专业的仪器及工具,非常的不便。
    Anykey-ACA自动跟踪天线可以很好的解决这个问题,在平台移动后会采集新的坐标信息经过计算,精确对准基站。全程不需要人工干预,自动化程度高,节约人力成本。
    采用Anykey-ACA自动跟踪天线平台,不管钻井平台如何移动,可以让钻井平台的天线始终指向基站,使亚博亚博体育官网入口通信变得简单,保证了通信的效果。




      Anykey-ACA天线自动跟踪系统是一款全自动天线对准自动跟踪系统,和卫星的自动跟踪系统不一样。是一种跟踪地面广播、电视、微波、移动通信基站、无人机的自动跟踪系统。同时使用开放的控制协议及云台,使其可以适应各种不同类型天线的自动跟踪,例如八木定向天线、平板天线、球面反射天线等。
     定向天线由于能量集中,增益高,波束角窄,对其他的干扰较小,一般用于固定定点微波传输,移动物体一般使用全向天线,如我们使用的手机、车载数字电视。移动物体使用定向天线无法解决天线的自动跟踪对准问题。故此,Anykey研发了天线自动跟踪系统,很好的解决了此问题。
Anykey-ACA天线自动跟踪系统已获得国家专利:




     Anykey-ACA天线自动跟踪系统自动跟踪天线提供一种地面广播、电视、微波、移动通信基站的自动跟踪系统。系统采用传统的云台作为驱动机构,简单、通用性强。克服了其他的自动跟踪系统需要复杂的、特定的驱动机构,采用标准的云台控制协议,可以很方便的更换不用的云台,适用于车载、船载场合。安装各种类型的天线。
    Anykey-ACA天线自动跟踪系统由方向传感器电子罗盘、位置传感器GPS、角度传感器、控制电路板及其嵌入式软件组成。


 


      Anykey-ACA天线自动跟踪系统的特点:
1.通过指示灯、串口及液晶屏多种输出设备,给出罗盘、GPS、云台等部件的数据和状态,以及天线位置等重要信息。
2.具有可选择的罗盘硬磁补偿功能。
3.用软件算法筛除罗盘和GPS的异常数据。
4.天线需要转动的角度计算精确,误差小于1度。
5.具有防止静态条件下天线反复转动的机制,以及防止天线电缆绕线的机制。
技术参数:
卫星搜索时间:<5分钟
自动跟踪速度:7.5°/秒  20°/秒(根据不同的伺服平台而定)
单次跟踪时间:<72秒  
水平角度对准误差:±5度
天线馈线缠绕角度:<360度 
  电气参数:
工作电压:24VAC
输入功率: <35W
工作温度:-10~55℃
工作湿度:10%~90%
重量:13kg     
方便移动
4.2.4 系统防雷设计和接地要求
(1)亚博亚博体育官网入口设备和天线抱杆体采用联合接地系统,工作接地电阻不大于4欧。
(2)亚博亚博体育官网入口通信设备及供电设备的正常不带电的金属部分、通信设备所设防雷保护器的接地端,均应作保护接地。
(3)亚博亚博体育官网入口设备配有射频防雷保护并提供接地与平台连接;
(4)天线抱杆应设计避雷系统并与平台接地系统焊接。
4.3平台KU卫星通信系统




                                                                                                 



       由于微波通信受传输距离影响较大,当平台超出其有效工作范围时,通信链路就无法建立,因此,为了保证平台上的各种信息系统正常运行,在平台上建设一套卫星通信系统来应对可能出现的这种情况是十分必要的。
设计在平台的生活区顶层甲板安装一副2..4米KU频段环焦正馈天线,配置卫星室外功放及接收单元,在主控室安装一套电动伺服系统机柜,并配置一套卫星室内调制终端设备,经我方调试可加入海洋钻井目前现有的Ku频段卫星通信网内。
4.3.1卫星天线及电动伺服系统




 其主要技术指标如下:
射频特性


型号
ANSCE(Ku)-240B
Ku波段 
接收
发射
工作频段,GHz
10.95~12.75
13.75~14.5
天线增益,Mid-band,dBi
47.8    
 49.1  
极化
线
交叉极化鉴别率(on axis),dB
35
33
35
33
圆极化轴比 
 
 
电压驻波比
1.25
1.25
噪声温度
仰角      10°
          30°
          50°
 
48°K
38°K
34°K
 
—3dB波束宽度,Mid—band 
0.67°
0.59°
G/T值(El>10。) 
27.1dB/°K 
(70°I,NA)
 
馈源插损,dB 
0.25
0.2
功率容量,KW
 
2
接口
WR—75
WR—75
收发隔离,Tx to Rx,dB 
85
旁瓣    First Sidelobe  
90%Peaks under Following Envelop
-14dB
29-2510g Ө(10≤Ө<20。)

 机械特性

天线口径
 2.4 m
天线类型
环焦型天线
天线座架形式
俯仰/方位
 反射面精度(RMS)
 ≤0.4mm
天线指向范围
方向
卧仰
极化
 
0°~360°,±10°(连续)
0°~90°(连续)
360°(连续)
天线转动方式
手动及电动

   环境特性

工作风速
72km/h 阵风97km/h
不破换风速
216km/h
环境温度
-40℃~+60℃
相对湿度
100% 
太阳辐射
1135Kcal/h/m²
地震
0.3g水平,0.15g垂直
冰雪载荷
13mm裹冰正常工作;
25mm裹冰不破坏


4.3.2天线结构尺寸图
(1)天线结构图



(2)卖方提供底座加工图


(3)天线风矩表
2.4m天线地基(海洋钻井平台用)受风力状况表


风速
56m/s(90)
32m/s   
28.4m/s 
取最大值
最大压力Kg
583
1127(10°)
755(10°)
1127
最大升力Kg 
100
287 (160°)
193 (160°)
287
最大水平力Kg
446
288(150°)
247 (150°)
446
最大风力矩Kg.m
786
1032(160°)
860 (160°)
1032


天线地基压强:≥210Kg/cm²
 天线转动半径为1.556米,高度2.015米,要求天线转动半径范围的平台面上内不得有其他构建或固定物,如果有,则必须抬高天线基础安装面。



(4)天线伺服控制系统
集成在机柜内:尺寸是长*宽*高=0.6*0.6*1.75

(5)卫星通信连接缆线

序号
设备名称
型号
单位
数量
认证
1
方位电机线
CEFR4×1.0
90
CCS
2
俯仰电机线
CEFR4×1.0
90
CCS
3
极化电机线
CEF803×O.75
90
CCS
4
方位编码线
CEF806×0.75
90
CCS
5
俯仰编码线 
CEF806×0.75
90
CCS
6
极化编码线
CEF806×0.75
90
CCS
7
限位线
CEF808×0.75
90
CCS
8
中频信号电缆(信标机)
Rgll
90
低烟无卤阻燃
9
中频信号电缆(LNB) 
Rgll
90
低烟无卤阻燃
10
中频信号电缆(发射)  
Rgll
90
低烟无卤阻燃


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