基于海上油田環境下的SDH傳輸信號頻繁誤報警的故障分析及處理

魏海，張延濤，王憲坤

（1．中海石油（中國）有限公司天津分公司；2.中海油信息科技有限公司天津分公司,天津300452）

1 背景

渤海油田某區域開發工程項目共由6個新平臺組成，包括有一個中心平臺和5個井口平臺。為實現新建海上平臺與原有平臺之間的網絡數據及生產數據傳輸，在原有SDH光傳輸網絡的基礎上，該油田群充分利用環狀拓撲的自愈特性將所轄礦區周邊的12個新老平臺通過SDH光傳輸網絡進行連接，通過新增節點構建了一個由12個節點組成的集網絡、語音、生產信號等多種業務于一體的SDH環狀網絡。如圖1所示，該自愈環網為雙纖單向通道保護環，共包含12個節點。其中，節點1～5承載著語音、網絡和中控系統三種信號。節點1為5個節點中邏輯上的核心節點，擁有3條數字中繼分別與節點2、3、4進行對接，節點5與節點4之間同樣通過數字中繼對接，共同組成語音交換網絡。節點6～12承載了網絡和中控系統兩種信號，實現了平臺間的局域網互連，同時構建了各平臺生產中控系統之間的邏輯網絡，將生產報警、關斷信號進行互連。但自環網搭建以來，其運行效果并不理想，主要表現為中心平臺的中控系統開關量信號時常出現告警，SDH光端機系統出現光板閃斷和開關量卡件DTT卡出現閃斷，油田群環路上存在光纖衰耗較大以及周圍相關平臺頻繁出現生產關斷信號誤報警的現象。對于海洋石油開采這種高風險行業，這些故障現象已經嚴重影響了海上平臺的安全生產。

2 故障現象及原因分析

2.1 故障現象

圖1 SDH環網結構

起初，僅節點9反映出現誤報警故障，而通過對系統告警日志進行分析，發現誤報警現象主要發生在6個節點之間，分別為節點6、節點7、節點8、節點9、節點10、節點12，其中節點9為中心平臺，與多個平臺之間具有關斷信號的邏輯關系，因此其故障出現頻率最高。當出現誤報警故障時，相應節點的SDH光端機STM-4光接口板及DTT-RCV開關量信號接收板同時出現閃斷現象，具體表現為板卡上告警指示燈瞬間點亮，隨即熄滅，最終造成與SDH光端機系統關聯的生產中控系統產生錯誤的油田報警或關斷信號，嚴重影響到海上石油平臺的安全生產作業。

2.2 原因分析

考慮到誤報警故障的出現沒有明顯的規律性，結合相關技術資料及經驗分析，該故障應該是由不止一種原因造成的，具體分析如下。

（1）電源抖動。SDH光端機與所聯動的中控系統之間的傳輸線路上安裝有電阻元器件，易對線路上正常開關信號電壓電流造成一定的影響，電壓電流變化導致SDH光端機運行不穩定，出現誤報警現象；SDH電源模塊如果出現問題，供電電壓異常，也會對SDH光端機的正常運行造成影響。

（2）外界干擾。SDH光端機屬于精密光電轉換設備，易受到相關無線頻率的干擾，根據前期測試結果，船舶雷達系統列為一種非常有效的干擾源。考慮到海上平臺地理位置的特殊性及實際的生產需要，其周圍經常有不同的船舶從各個方向經過或停靠，因此對于安裝于普通機柜（非屏蔽機柜）中的SDH系統，難免會受到來自周圍的雷達系統的干擾。

（3）光纖鏈路損耗。根據SDH設備技術要求，為有效保證開關量信號的精確傳輸，光路接收電平衰減閾值為-18dBm，如果大于該值，則造成誤碼率增加。少量的誤碼可通過設備的糾錯機制進行彌補，但如果衰減值持續超過-18dBm，則誤碼逐步累積，最終將造成相鄰設備光纖鏈路瞬間的時隙中斷，致使誤碼無法通過糾錯機制進行修正，出現誤報警現象。

根據上述原則，借助于光功率計、OTDR等檢測設備，對該海上油田群各節點之間的光纖鏈路進行了逐段排查。排查結果發現，由于該海上油田群節點較多，為了組成環狀網絡，某些相鄰節點之間進行了多次跳接。中間環節的增加導致了鏈路損耗過大，其中多個相鄰節點之間出現-20dBm以上的衰減；而沒有經過跳接的節點由于熔接損耗及法蘭的原因也有損耗較大的現象。

3 解決方案

經過現場調研，發現當前實際運行中的SDH環網結構與項目完工資料中的不一致，給前期的故障分析帶來了阻礙。針對該問題，首先對現場環網結構進行了重新摸底，明確了各節點之間的真實連接關系，并聯系SDH廠家安裝了一套光端機網絡的監控軟件，為下一步的故障處理奠定了基礎。首先針對SDH光端機與中控系統之間傳輸線路上電阻元件的潛在干擾因素，對每一路開關信號鏈路上電阻元件進行了拆除；針對電源模塊供電不穩的問題，更換了新的電源模塊，并增加了穩壓電源設備。經過以上處理，誤報警現象依然存在。

為徹底解決該故障，設備廠家、海上平臺相關技術人員及運維人員組織了多次故障分析會，對該故障進行了深入剖析，總結了已經做過的相關處理工作，并為進一步的故障排查提供了方向，制定了切實可行的實施方案，具體如下。

3.1 隔離干擾因素

針對外界干擾因素，采取隔離法。如圖2所示，將未安裝屏蔽機柜且不涉及生產關斷信號的的4個節點（節點1～4）從整個環網結構中分離出來，單獨組成一個小型環狀網絡，提供語音及數據的傳輸，以防止對整個環狀網絡造成影響。節點5～12均安裝了屏蔽機柜，組成另外一個環狀網絡。重新組網后，經過長時間觀察，誤報警現象明顯減少。

3.2 降低鏈路損耗

根據光纖鏈路排查結果，對損耗較大的節點進行調整。通過諸如更換光纖跳線、清潔光纖接頭及法蘭，對熔接損耗較大的熔點進行重新熔接等一系列處理方式，有效的降低了節點之間的鏈路損耗。如表1所示，將節點12左側光路由-22．4dBm的衰減降低至-5．1dBm；節點10右側光路由-23．0dBm降低至-16．1dBm；節點9右側光路由-20．0dBm降低至-8．6dBm。即所有節點之間的鏈路損耗均控制在-18．0dBm以內，達到了SDH光端機對鏈路衰減閾值的要求。調整后，環網正常運行，誤報警現象消失。

圖2

表1 調整前后衰減對比

3.3 處理結果

針對該海上油田群SDH環狀傳輸網的誤報警故障，經過上述處理措施后，對該環狀傳輸網的實際運行效果進行了長達兩個月的持續觀察。結果表明，通過對未安裝屏蔽機柜的節點的有效隔離及大衰減節點鏈路損耗值的降低，誤報警現象已經消失，鏈路恢復正常，各種業務均穩定運行。

4 結語

通過本次對某海上油田群SDH傳輸網誤報警故障的排查與處理，一方面對SDH傳輸網的一些特性進行了驗證，如雷達干擾及衰減閾值，同時為海上平臺未來SDH網絡的架設要求與維護提供了非常有價值的參考。為保證開關量信號的精確傳輸，SDH設備必須安裝在屏蔽機柜中，且保證節點之間鏈路損耗低于-18dBm。