无线集群系统在长北天然气开发项目中的应用
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摘要：本文结合长北天然气开发项目中所使用的无线集群系统，从系统设计、技术规范和使用效果等方面的介绍，阐明无线集群技术在气田开发中的良好作用。
关键词：长北项目；无线通信系统；模拟集群
前言
长北天然气开发项目所辖区块处于毛乌素沙漠南端，开发面积1588平方公里，南北跨度大、人烟稀少、交通和通讯基础设施条件差，区块内大部分地区手机信号质量不稳定，同时由于安全生产的控制，手机等普通通讯设备也杜绝在作业现场使用。项目中最需要安全通讯系统的地点主要集中在钻井现场、井丛、TPO和天然气处理厂等作业现场，包括的部门主要有井工程组、生产作业组、地质组、地面工程组、后勤组、保安组和业务支持组等，可以说在作业现场的每位员工都有使用到无限集群系统的需求，由此看来，这一系统在气田开发中具有很大的应用基础。
一、无线集群技术
（一）无线集群技术综述。长北天然气开发项目无线集群系统以模拟集群技术为系统核心，此外实现无线集群系统的技术还包括GSM-R和数字集群。模拟集群具备强大的调度功能、共用信道功能，模拟集群系统在我国一般选用信令公开、技术成熟的MPT1327标准通讯协议，该系统可靠性高、易扩容，能准确传送话音、处理紧急呼叫、自动检测，支持多种通信和数据业务，具有优先级和保密功能。
（二）无线集群系统的功能。无线集群系统之所以能够满足气田开发过程的通讯要求，主要是可以实现以下功能：
无线集群系统应是一种组网灵活、功能强大的专用通信系统。系统可进行全呼、组呼（大组呼、小组呼）、个别呼，优先、限时、强插强拆以及动态重组、加密等。为了能对极为紧急的业务提供迅速的系统接入，综合无线通信系统具有划分高级别优先特性的功能，可事先对通话的优先程度进行分类，供用户选取最适合的系统接通缓急级别。为了便于应急使用，系统总是将第一个可用信道分配给紧急通话，以缩短反应时间。
（三）无线集群系统的优势。无线集群系统在长北项目运行近几年的时间，从目前使用情况来看，表现效果良好。现在这一系统已经从最开始作为TPO的建设指挥调度的工具，逐渐上升为钻井、天然气生产和井丛巡检等工作的协调指挥系统，尤其在天然气日常生产和井丛巡检中，大量的调督指令和现场情况反馈都通过系统高效传输，成为处理厂中央控制室的通讯核心系统。
（四）基于MPT1327协议的模拟集群系统主要功能。基于MPT1327协议的模拟集群系统包括业务功能、管理功能和维护功能。业务功能包括单呼，组呼、全呼、多信令信道、信道分组、紧急呼叫、求救告警、有线呼叫、呼叫转移、用户机脱网、自动重发、状态信息传输、数据传输；管理功能包括网络管理终端功能、话务量分析、用户分级和调度权限、繁忙排队、自动回叫、被叫用户可用性检查、系统排外、用户确认、动态重组、遥毙、复活、各种提示音等功能；维护功能包括信令信道循环、热备份、故障弱化及强抗毁能力等功能。
二、长北项目无线集群系统设计概述
（一）系统组成。长北项目无线集群系统采用RLX8300无线通信系统，主基站配置3个无线信道，其中包括2个语音信道和1个信令信道。网络管理终端通过RS232串口与主基站连接，可以实现系统参数设置、无线用户的管理、通信的记录和查询、提取故障报告等。系统采用400MHz/150MHz频段，异频频率收发间隔10MHz，所有电台预设全系统各信道频率。系统支持手持机、机车台之间的话音通信。正常状态下，语音及数据传输通信时，采用异频单工方式。无线用户与有线用户（PABX或PSTN）通话时采用半双工方式。无线用户之间，以及无线用户和有线用户之间可通过拨号方式呼叫。系统具备高度的可靠性，为保障用户使用，基站中心控制模块具有热备份、热插拔、自动倒换功能，倒换时不会影响网内用户间的通信。
（二）系统介绍。长北天然气开发项目无线集群系统主基站由基站控制设备、无线收发信设备和维护终端构成。设备关系如图3所示。
图3 长北天然气开发项目无线集群系统设备关系图
（三）系统安装。长北天然气开发项目无线集群系统安装在榆2站的控制室内，可以说安装环境比较好，这一点是系统能够稳定运行的保证前提。由于系统在钻井和天然气生产中的作用越来越重要，所以针对在系统安装过程中的一些问题也进行了不断地调整和改进，主要体现在雷击防护方面。由于榆林地区在每年的春秋雨季时期内，都有大量的雷电出现，会对无线集群系统产生很大的影响，系统的室外天线会成为雷击的主要目标，为了防止这一现象的发生，目前在室外天线上加装了2套避雷装置，以保证系统在雨季也能正常运行。
三、无线集群系统功能的深入应用
（一）应急指挥。在处理应急事件时，仅仅具备完善的后方应急指挥中心是不够的，现场指挥仍然需要强大并可独立指挥的通讯平台。应急指挥车作为指挥中心派驻现场的指挥场所，应该具有快速机动和广泛通信的能力，才能承担起实施现场紧急救援指挥工作的重要作用。
目前，将无线集群系统终端设备安装在应急指挥车上是比较好的方式，可以通过现有的集群系统提供稳定可靠的通讯链路，保证现场各类信息的畅通，大大加强应急指挥的力度，并能够随时接收后方指挥中心的决策。
（二）与PABX/PSTN组网。无线集群系统与PABX/PSTN相互连接后，也就是借助现有的固定电话系统加强网内用户与外部通话的能力。长北项目作业现场目前使用的无线集群终端设备，虽然达到了安全使用的要求，但只能够进行网内通话，无法和固定电话与手机用户进行联系。但是，在现场工作的人员有时候也需要设备生产厂家或者相关技术人员的远程协助，这时现有的无线集群系统就显得力不从心，这也是目前长北项目无线集群系统的缺陷。
四、结束语
长北天然气开发项目无线集群系统的建设和使用程度，目前都进入到了相对较高的水平，使用人员对系统的掌握程度也逐渐加强。通过对这一系统的使用，大大方便了长北项目所辖区块内的通信联络，加快了对作业现场生产操作管理工作的信息交流速度，今后更加能够通过参与应急通讯和接入PABX/PSTN实现为气田开发与生产更好服务的目的，无线集群系统在长北项目使用的良好效果充分体现出来。由此可见，建立无线集群系统是大面积气田开发过程中，解决语音通讯困难一种很好的途径，能够承担网内通话、对外联系和应急指挥多项业务功能，成为气田钻探、生产管理中实现远距离通讯交流的主要系统工具。