海上油田应急广播系统互联融合创新实践

高乐旭，东得水

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

0 引 言

海上采油平台分为两期开发，其应急广播系统是应急通信的重要手段，而两套系统互联融合是安全生产的基本保证。在生产期间不做换型升级，需要调整通信协议和物理链路，利用现有通信网络资源，改造一期应急广播控制盘。依托油田的局域网，利用远程IO镜像模块，实现两个平台应急广播完全互联互通功能，并独立设计双麦克风切换电路，实现双向语音清晰稳定传输。

一期为1999年投产的天津海达广播系统，设备相对老旧。广播机具有组呼、全呼、强制广播、PA报警、定时广播及娱乐广播等功能。应急广播系统主要由5个RCU单元、广播主机以及现场广播组成。各RCU单元及主机均具有报警和喊话功能。

二期为2014年投入使用的音达斯INDUSTRONIC广播系统。广播机具有组呼、全呼、强制广播、报警、定时广播及娱乐广播等功能。应急广播系统主要由3个应急广播遥控站、广播主机以及现场广播构成。现场RCU单元均具备应急报警和喊话功能。

1 应急广播互联技术方案

1.1 应急广播互联预期效果

两平台应急广播完全互联互通，主要实现以下功能[1]：

（1）在演习或真正发生紧急情况时，两个平台可以同时实现应急广播报警（弃平台、火气及综合报警）、报警解除及报警复位功能；

（2）实现两个平台同步应急广播插话、喊话功能。

1.2 应急广播互联难点

1.2.1 两套广播设备兼容性差

两个平台的广播设备生产时间相差近15年，尤其是一期广播机没有常规通信端口，不具备兼容性，无法用常规通信手段实现互通。

1.2.2 电缆铺设困难

若直接将报警信号采用硬线连接，由于两个平台相距较远，需约3 000 m线缆，将耗费巨大的人力物力，且线缆电阻容易变大，通信质量变差。

1.2.3 强制插话的麦克风不兼容

两个平台同时应急广播插话的功能，由于广播系统麦克风、音频解码器等硬件不兼容，实现同时喊话难度大。

1.3 广播通信设计构思

此次改造设计思路采用两套应急广播设备，非互通情况下互不干扰，两方通信断线情况下若无人为干预不产生任何报警[2]。

同步应急插话设计思路主要保证语音的清晰可靠性。以一期平台为例，按强插按钮，一期平台原先的麦克风及一期平台的音达斯麦克风工作。由于广播机本身的负载，要求二期平台的所有麦克风不工作。

1.4 广播通信具体实施方法

针对两个平台广播设备不兼容的问题，拆解广播机RCU单元，通过引出干节点进行两平台的远程互联。在强制插话方面，可通过引出双方麦克风并添加麦克切换电路，实现两个平台的强制插话功能。经测试，这完美解决了广播机因缺少通信端口而不兼容的问题。

针对电缆铺设困难的问题，创新地采用远程IO镜像模块实现两个平台的互联，只需将IO镜像模块接入各自平台的办公网络（带UPS不间断供电），即可实现硬线线号的远传互联。

针对强制插话的麦克风不兼容的问题，采用广播机双麦克风，且使用特殊的双麦克风切换电路，解决了两个平台麦克风不兼容的问题。

1.5 应急广播通信链路架构

各个报警信号利用平台办公局域网使用IoMirror模块进行信号传输；音频信号采用硬线连接，设计特殊切换电路，确保一台广播机只有一个麦克风接入RCU。总体概念图（接线箱、麦克风、RCU、主机的关系）如图1所示。

1.6 应急广播控制盘设计

1.6.1 信号原理

通信系统采用远程IO镜像模块，依托平台局域网，将远程IO镜像模块接入办公网络，通过设置即可实现干节点的高速互联互通。

1.6.2 音频信号互联作用原理

强制插话功能采用双方各铺设一组1p×1.5PR的电缆，直接接入各自的广播机。为防止一台广播RCU接入两个麦克风而导致无法通话故障，采用特殊的麦克风切换逻辑电路，实现完全的通话互通功能，如图2所示。

图1 应急广播互联总体架构

图2 设计的特殊的麦克风切换逻辑电路

1.6.3 广播系统控制盘电路原理

控制柜8个自复位按钮的各一组常开触点分别串入8个24 V DC继电器（1个作为备用按钮）线圈，单独1个按钮可以驱动1个继电器的2个常开和2个常闭干触点动作。取这8个继电器的1组常开触点并联RCU面板电路的7个按钮（1组空余留做备用），再取这8个继电器常开干触点中的另外1组接入远程IO镜像模块的8个DI点。远程IO镜像模块的8个DO点引出，驱动另外8个24 V DC继电器。这8个继电器也将引出2组常开干触点和2组常闭干触点。取这8个24 V DC继电器的各一组常开干触点与8个自复位按钮的常开触点并联，即可完成控制盘内电路搭设。

根据以上电路原理对线路进行设计，电气原理如图3所示。

图3 一期平台广播系统报警接线箱内部原理图

2 应急广播互联实施

2.1 应急广播RCU面板改造

对广播机RCU电路板进行改造，焊接RCU面板电路、引出报警、报警解除、复位及启动等7个按钮，引出麦克风电路。焊接完成后，RCU面板与广播接线箱对接。完成后的接线如图4所示。

图4 广播RCU电路板改造示意图

2.2 控制盘电路的连接

取控制柜面板一个自锁按钮串入24 V DC电源，引出24 V DC电源接入制作好的电源母排，设计喊话电路。在强制插话按钮按下，一期平台控制二期动作继电器动作，将二期麦克风一端电路切断，一期平台的音达斯麦克风回路闭合，一期平台自身麦克风回路继电器干接点闭合，二期侧的一期麦克风电路常闭点断开，而麦克风电路强制广播按钮与音频信号有一根线是公共重合线，从而保证同一时刻一台广播机只有一台麦克风工作，防止电路过载造成其他故障。

控制柜自复位按钮的各一组常开触点分别串入8个24 V DC继电器线圈，单独1个按钮可以驱动1个继电器的2个常开和2个常闭干触点动作。取这8个继电器的1组常开触点并联RCU面板电路的7个按钮（1组空余留做备用），再取这8个继电器常开干触点中的另外1组接入远程IO镜像模块的8个DI点。远程IO镜像模块的8个DO点引出，驱动另外8个24 V DC继电器。这8个继电器也将引出2组常开干触点和2组常闭干触点。取这8个24 V DC继电器的各一组常开干触点与8个自复位按钮的常开触点并联，即可完成控制盘内电路搭设。

图5 盘内实际接线

2.3 远程IO镜像模块组态

配置模块的IP、子网掩码和网关，配置访问对方的IO模块为module to module，且可互相访问对方IP，DO输出为常开点。

3 应急广播互联测试

3.1 数字量触点在线测试

测试各按钮、继电器动作状态，测试远程IO镜像模块工作状态，内部网络参数配置正确无误。

3.2 麦克风在线测试

一期、二期强插喊话语音改造前后电流对比得出结论：音频信号基本没有损失，清晰稳定。

3.3 信号整体在线测试

一二期平台逐个启动按钮，广播机RCU指示灯均按照报警顺序进行相应的动作指示，测试音与显示一致。

4 实现的创新和意义

项目的推广应用广泛适用于各套广播系统互通，不局限于石油平台，依托局域网简单易行，降本增效。特殊的麦克风切换电路为防止一台广播RCU接入两个麦克风而导致故障，最终实现完全的互联互通，节约费用约70万元。