微波通信技术在海上油气田的应用分析

黎志强

（中海油信息科技有限公司，广东 深圳 518000）

0 引 言

从90年代开始，海洋石油行业中就开始广泛应用点对点式的微波通信技术。目前我国各大海域海上油气田内部建设的微波通信网络已经越来越完善，尤其是南海东部海域的油田已经实现了全油田微波网覆盖。微波通信技术拥有成本低和建站灵活等特点，为海上通信提供了较大的便利，但是在具体应用过程中需要采取有效措施来减少在微波传输过程中对信号产生的影响，有效提升通信质量和通信效率。

1 数字微波系统应用的分类组成分析

目前，微波通信技术在通信业务当中的应用已经十分普遍，在海上石油平台中提供的通信方式主要有海底光缆、卫星通信以及无线微波通信等。海底光缆通信虽然运行稳定，但是敷设成本高昂。卫星通信属于一种无线电波通信，主要是通过卫星中继站发射无线电波信号，与地面站进行无线电通信，其优势在于覆盖面广。但由于卫星通信要求地面设备有较大的发射功率才能实现卫星通信，因此难以像地面的移动通信系统一样进行普及应用，且卫星带宽资源成本高，而这对于建设周期较短、跨越障碍方便的微波通信技术来说能够轻松实现[1]。微波通信（Microwave Communication）指的是电磁波和微波之间的通信，保持波长在1 mm～1 m之间。跟光纤通信和卫星通信相比，微波通信采用微波作为信息传播介质，如果两点之间没有存在任何障碍，那么就可以实现微波传送信息。但是微波要求必须视距传输，两点之间存在障碍时需要一段一段接力传输，因此也被称为微波接力通信技术[2]。随着现代化科学技术的不断创新发展，通信技术对于数字化要求也逐渐提升，近些年来数字化微波通信技术的研究取得了明显进展。

数字微波系统比较常见的分类方法是按照系统的结构进行，分为全室内型一体式、全室外型一体式以及分体式3种。全室内型一体式微波设备的信号处理单元及复接器单元等都处于室内的环境中，只有天线处于室外环境，其运行特点是传输的容量非常大，但应用成本非常高[3]。全室外型一体式微波设备所有的单元都是在室外进行运行的，运行特点是后期的安装和维护非常容易，而且能够有效节省室内的机房空间，但缺点是在室外恶劣的运行环境下，设备非常容易出现损坏的情况。分体式微波各个不同的单元相互分解，使用波导管和中频电缆连接在一起，该设备的运行特点是容量较小，因此安装起来非常简单方便，能够帮助海上油气田平台建立快速的网络通信，是在海上油气田中使用最普遍的微波设备之一[4]。

2 在海上油气田平台中微波通信技术的应用

2.1 选择微波路径

在海上油气田平台中应用微波通信技术，需要测算距离油田群和陆地最近的井口平台，查看这一距离是否符合点对点微波视距的传输距离。如果该距离已经超出了传输极限则需要在陆地上寻找合适的登陆地点，尽可能地将天线挂高，以此来提升传输稳定性[5]。技术人员需要通过实地考察和论证之后，最终确定基站和平台的建立位置，形成跨海微波链路建设。在建设过程中需要具备良好的通信机房建设环境，并安装设置温度控制装置。跟外部的通信一般都采用基站光缆，架设高压电线来为基站的运营提供电力资源，并配合使用蓄电池组和电装置，从而保障基站电力的正常供应[6]。

2.2 微波链路模型

基站建设过程中需要架设微波天线，并安装室外单元和室内单元，在油田群内部的局域网中接入路由器，这样在微波落地之后就可以在当地电信运营商中接入到基站光缆，完成陆地和海上油气田之间的数据信息传输链路，并建立起完善的跨海微波链路[7]。微波链路模型如图1所示。

图1 微波链路模型图

2.3 科学合理地选择微波频段和设备

在微波通信技术的应用过程中可以选择专用频率也可以选择通用频率，专用频率的使用需要严格遵守不同省市对于无线电频率分配管理原则，在建立海上油气田微波链路之间，向当地的无线电委员会申请专用频段，主要应用于海陆海上油气田的内部微波组网[8]。通用频率则是申请无线执照的使用频段，使用起来部署更加便利。不同微波频段信息如表1所示，如果需要实现长距离的跨海微波通信应用，则需要适当增加天线口径，这样能够有效提升电平接收和链路的储备量[9]。但需要注意的是，天线太大很容易造成波束对准差错问题，并且海上风力较大，天线在摆动的过程中很容易造成通信中断的情况，因此在微波通信技术的应用过程中，可以结合设备供货和使用现状科学合理地选择设备类型，便于提升微波通信水平。

表1 微波各频段主要参数

2.4 微波链路的储备余量

微波链路需要满足视距信息传输的条件，但是微波链路的建立并不能完全保证微波通信能够顺利进行，因此除了需要满足视距传输之外，微波通信技术的应用需要确保微波链路的建设能够具备良好的链路储备能力[10,11]。在计算微波链路储备余量的过程中，需要综合考虑在海上油气田基站的建设中微波传输的空间损耗和系统增益等数据信息，还需要分析当前链路的总增益和总损耗，从而使得计算出来的微波链路储备余量能够准确合理。

2.5 测试链路运行情况

在测试链路运行过程中，主要测试目的是了解链路的带宽峰值和实际传输速率，还需要分析微波链路的全年可用性。通过测试来了解大风、大雨以及多云天气中的传输速率，查看是否能够满足整个海上油气田群的通信需求。在测试期间截取一段时间内信号发射和接收的强度信息数据，了解是否处于正常的信号强度接收范围之内，确保信息数据的传输能够稳定可靠。通过测试能够有效提升海陆之间的通信效率，确保海陆信号的传输和接收能够处于正常的信号强度范围内，以提升传输效率。

3 结 论

在海上油气田中应用微波通信技术，能够保障数据信息传输的可靠性，有效实现了数字化油田和智能化油田的发展进程，为海上油气田建设提供技术支持，促进海上油气田能够更加安全稳定地运行。