微波通信技術在海上油氣田的應用分析

黎志強

（中海油信息科技有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

從90年代開始，海洋石油行業中就開始廣泛應用點對點式的微波通信技術。目前我國各大海域海上油氣田內部建設的微波通信網絡已經越來越完善，尤其是南海東部海域的油田已經實現了全油田微波網覆蓋。微波通信技術擁有成本低和建站靈活等特點，為海上通信提供了較大的便利，但是在具體應用過程中需要采取有效措施來減少在微波傳輸過程中對信號產生的影響，有效提升通信質量和通信效率。

1 數字微波系統應用的分類組成分析

目前，微波通信技術在通信業務當中的應用已經十分普遍，在海上石油平臺中提供的通信方式主要有海底光纜、衛星通信以及無線微波通信等。海底光纜通信雖然運行穩定，但是敷設成本高昂。衛星通信屬于一種無線電波通信，主要是通過衛星中繼站發射無線電波信號，與地面站進行無線電通信，其優勢在于覆蓋面廣。但由于衛星通信要求地面設備有較大的發射功率才能實現衛星通信，因此難以像地面的移動通信系統一樣進行普及應用，且衛星帶寬資源成本高，而這對于建設周期較短、跨越障礙方便的微波通信技術來說能夠輕松實現[1]。微波通信（Microwave Communication）指的是電磁波和微波之間的通信，保持波長在1 mm～1 m之間。跟光纖通信和衛星通信相比，微波通信采用微波作為信息傳播介質，如果兩點之間沒有存在任何障礙，那么就可以實現微波傳送信息。但是微波要求必須視距傳輸，兩點之間存在障礙時需要一段一段接力傳輸，因此也被稱為微波接力通信技術[2]。隨著現代化科學技術的不斷創新發展，通信技術對于數字化要求也逐漸提升，近些年來數字化微波通信技術的研究取得了明顯進展。

數字微波系統比較常見的分類方法是按照系統的結構進行，分為全室內型一體式、全室外型一體式以及分體式3種。全室內型一體式微波設備的信號處理單元及復接器單元等都處于室內的環境中，只有天線處于室外環境，其運行特點是傳輸的容量非常大，但應用成本非常高[3]。全室外型一體式微波設備所有的單元都是在室外進行運行的，運行特點是后期的安裝和維護非常容易，而且能夠有效節省室內的機房空間，但缺點是在室外惡劣的運行環境下，設備非常容易出現損壞的情況。分體式微波各個不同的單元相互分解，使用波導管和中頻電纜連接在一起，該設備的運行特點是容量較小，因此安裝起來非常簡單方便，能夠幫助海上油氣田平臺建立快速的網絡通信，是在海上油氣田中使用最普遍的微波設備之一[4]。

2 在海上油氣田平臺中微波通信技術的應用

2.1 選擇微波路徑

在海上油氣田平臺中應用微波通信技術，需要測算距離油田群和陸地最近的井口平臺，查看這一距離是否符合點對點微波視距的傳輸距離。如果該距離已經超出了傳輸極限則需要在陸地上尋找合適的登陸地點，盡可能地將天線掛高，以此來提升傳輸穩定性[5]。技術人員需要通過實地考察和論證之后，最終確定基站和平臺的建立位置，形成跨海微波鏈路建設。在建設過程中需要具備良好的通信機房建設環境，并安裝設置溫度控制裝置。跟外部的通信一般都采用基站光纜，架設高壓電線來為基站的運營提供電力資源，并配合使用蓄電池組和電裝置，從而保障基站電力的正常供應[6]。

2.2 微波鏈路模型

基站建設過程中需要架設微波天線，并安裝室外單元和室內單元，在油田群內部的局域網中接入路由器，這樣在微波落地之后就可以在當地電信運營商中接入到基站光纜，完成陸地和海上油氣田之間的數據信息傳輸鏈路，并建立起完善的跨海微波鏈路[7]。微波鏈路模型如圖1所示。

圖1 微波鏈路模型圖

2.3 科學合理地選擇微波頻段和設備

在微波通信技術的應用過程中可以選擇專用頻率也可以選擇通用頻率，專用頻率的使用需要嚴格遵守不同省市對于無線電頻率分配管理原則，在建立海上油氣田微波鏈路之間，向當地的無線電委員會申請專用頻段，主要應用于海陸海上油氣田的內部微波組網[8]。通用頻率則是申請無線執照的使用頻段，使用起來部署更加便利。不同微波頻段信息如表1所示，如果需要實現長距離的跨海微波通信應用，則需要適當增加天線口徑，這樣能夠有效提升電平接收和鏈路的儲備量[9]。但需要注意的是，天線太大很容易造成波束對準差錯問題，并且海上風力較大，天線在擺動的過程中很容易造成通信中斷的情況，因此在微波通信技術的應用過程中，可以結合設備供貨和使用現狀科學合理地選擇設備類型，便于提升微波通信水平。

表1 微波各頻段主要參數

2.4 微波鏈路的儲備余量

微波鏈路需要滿足視距信息傳輸的條件，但是微波鏈路的建立并不能完全保證微波通信能夠順利進行，因此除了需要滿足視距傳輸之外，微波通信技術的應用需要確保微波鏈路的建設能夠具備良好的鏈路儲備能力[10,11]。在計算微波鏈路儲備余量的過程中，需要綜合考慮在海上油氣田基站的建設中微波傳輸的空間損耗和系統增益等數據信息，還需要分析當前鏈路的總增益和總損耗，從而使得計算出來的微波鏈路儲備余量能夠準確合理。

2.5 測試鏈路運行情況

在測試鏈路運行過程中，主要測試目的是了解鏈路的帶寬峰值和實際傳輸速率，還需要分析微波鏈路的全年可用性。通過測試來了解大風、大雨以及多云天氣中的傳輸速率，查看是否能夠滿足整個海上油氣田群的通信需求。在測試期間截取一段時間內信號發射和接收的強度信息數據，了解是否處于正常的信號強度接收范圍之內，確保信息數據的傳輸能夠穩定可靠。通過測試能夠有效提升海陸之間的通信效率，確保海陸信號的傳輸和接收能夠處于正常的信號強度范圍內，以提升傳輸效率。

3 結 論

在海上油氣田中應用微波通信技術，能夠保障數據信息傳輸的可靠性，有效實現了數字化油田和智能化油田的發展進程，為海上油氣田建設提供技術支持，促進海上油氣田能夠更加安全穩定地運行。