PA/GA系統在油氣田安全生產中的應用

王康

中石化石油工程設計有限公司 山東東營 257026

PA/GA系統全稱公共廣播報警系統（Public Address/General Alarm System），主要用于實現油氣田站場內的公共廣播、緊急報警等功能，以其工業級的高可靠性，在高噪音、強電磁等各種惡劣條件下廣泛適用。隨著安全生產要求的日益提高，PA/GA系統在油氣田生產中發揮著愈加顯著的作用。

1 系統分類

PA/GA系統在正常生產時，可用于廣播通知、遠程通話等，在發生事故時則可以用于緊急報警、引導疏散、遠程指揮等，并可與火災系統、泄露監測等實現聯動。

PA/GA系統按硬件組成可分為三部分：主機、終端、傳輸部分。主機部分包括交換控制器、功率放大器、音頻處理器、各種I/O板卡等；終端部分包括各類室內外話站、揚聲器等；傳輸部分包括各類音頻電纜、電源電纜。

PA/GA系統按功能可分為兩部分：PA、GA功能。PA即公共廣播，是通過主控話站，將相關語音信息在終端揚聲器上進行播放，實現廣播呼叫，并可進行分區。GA即通用報警，當發生安全事故或監測到聯動報警信號時，工作人員可以手動觸發或由聯動報警信號自動觸發緊急廣播，以便及時采取措施。

PA/GA系統按技術原理可分為模擬和數字系統。模擬系統是基于模擬語音信號實現，主機與終端采用語音電纜連接，通過主機內的功放模塊以及語音交換處理模塊，實現系統的廣播、通話等。數字系統是基于IP網絡信號實現，主機與終端采用光纜連接，主機內采用IP化的交換處理模塊，系統數據均以數字格式進行交換、處理、傳輸，實現系統功能[1]。

2 系統應用分析

2.1 油氣田站場的應用現狀

目前，國內油氣田站場已建的PA/GA系統多為模擬式，模擬系統發展時間長，多采用星形或樹形連接，具有產品成熟、操作簡單等優點，但由于系統數據基于模擬信號，在可靠性、兼容性上存在諸多問題。下面以國內某氣田集氣站內已建的PA/GA系統為例，介紹常見的模擬系統配置。在控制室設系統主機1套、主控話站1套，在工藝裝置區設1個室外防爆話站，2個室外防爆揚聲器，采用星形連接。主機主要包括主控單元、廣播對講交換單元、接入單元、廣播擴音模塊以及供電模塊等，核心設備均為1+1冗余備份，主機與終端之間采用語音電纜連接。系統同時與站場泄露系統、火災系統、ESD關斷系統聯動，能很好滿足站內的生產需求[2]。

2.2 應用對比分析

該集氣站長寬約140米x80米，面積較小，模擬系統可滿足實際需求，但由于系統數據傳輸及處理均基于模擬信號，存在如下問題：

（1）音頻傳輸線纜施工時需做好屏蔽防護，否則傳輸信號容易被強電磁干擾影響；

（2）系統分區設置受終端設備連接方式影響，系統無法實現任意分區，且分區數量有限。

（3）若要增加終端設備時，需對主機板卡、分區設置及相應軟件進行升級，擴容較復雜；

（4）音頻電纜的傳輸距離有限，一般不超過一千米，距離太長會造成信號損耗過大影響傳輸質量，對系統可靠性造成影響。

而基于IP信號的數字PA/GA系統，則可以很好的解決上述問題。數字系統主機及終端均采用IP設備，數據均以IP格式進行交換、處理、傳輸，有效避免了模擬系統帶來的種種問題。相比模擬系統，數字系統具有以下優點：

（5）更高的可靠性。主機與終端設備之間采用光纜連接，光纜不受電磁干擾影響且傳輸距離達幾十公里，可以輕松滿足大型站場的使用需求；

（6）更高的音頻質量。系統信號交換及處理均基于IP網絡，避免了音頻信號的傳輸干擾及失真，同時采用MP3/PCM/ADPCM等音頻編碼算法，保證了音頻保真度，提高了話站及揚聲器的話音質量；

（7）更高的靈活性。終端話站及揚聲器均采用IP設備，系統可基于IP地址對前端設備進行任意分區，系統可實現向不同揚聲器同時傳輸不同的音頻信號，操作簡單，便于管理；

（8）更便捷的安裝。終端設備和主機之間可通過任意IP網絡連接，提高了已建傳輸線纜的利用率，節省了投資。

（9）更強大的功能。數字系統在擴容時，只需將新增設備的IP地址添加到已建主機系統中，而無需做其它任何額外設置。任何終端IP話站都可發起報警、廣播、對講等功能。主機系統可形成電子地圖，對每個終端的運行情況進行實時查看[3]。

2.3 數字系統的設計應用

隨著IP技術的發展成熟，數字系統的工程造價也越來越趨近于模擬系統，除具備技術優勢外，也具有投資性價比，因此數字系統取代模擬系統正成為一種必然趨勢，數字系統也在近年的新建油氣站場中逐步得到應用。數字系統主機部分包括廣播控制主機、服務器、交換機，終端設備包括主控IP話站、室外IP終端、室外IP揚聲器，信號傳輸采用光纜，主機設備連接采用網線。系統所有設備都基于純數字IP交換網絡，結構清晰[4]。以上述集氣站為例，若采用數字系統，則系統主機功能均通過服務器軟件實現，節省了大量的I/O板卡配置，同時兼容性和擴容性大大增強。系統基于IP網絡運行，執行通用的TCP/IP協議，可以與數字視頻監控網絡、數字電話網絡以及各種安防系統進行無縫對接，增強了系統的集成聯動功能和遠程管理功能。

3 結語

“安全第一”已經成為油氣田生產的首要任務， PA/GA等與安全息息相關的系統，也越來越受到各級從業者的重視。數字PA/GA系統以強大的技術優勢，在各生產領域被逐步應用，并得到了廣大用戶的認可。模擬系統性能相對簡單，可以滿足中小型站場當前的使用需求，因此在今后一段時間內，模擬系統與數字系統共存將成為一種常態，模擬系統將伴隨著設備年久老化的自然損耗過程，逐漸向數字式過渡。