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一、引言
在油田開發(fā)過程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)稍有疏漏就會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。由于受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、人員認(rèn)識(shí)角度及技術(shù)水平等各方面的限制，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷造成指揮操作不當(dāng)。因此，基地指揮人員和專家需要及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)，制定出相應(yīng)的技術(shù)方案指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。特別是在即將發(fā)生如“井噴”這樣的意外事故時(shí)，如果不能及時(shí)關(guān)井，則可能造成巨大的損失。但是，靠人力去關(guān)井可能會(huì)造成人員傷亡，所以采用計(jì)算機(jī)控制就顯得極為重要。而且，有些作業(yè)區(qū)位于偏遠(yuǎn)地區(qū)的沙漠、戈壁及海洋等交通不便的地方，采用單一的地面通訊手段不能將現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息實(shí)時(shí)的傳遞回基地和各相關(guān)職能部門，很可能延誤處理異常情況的寶貴時(shí)間。因此，我們提出使用衛(wèi)星通訊方式，以實(shí)現(xiàn)信息傳送和遠(yuǎn)程控制的實(shí)時(shí)性。本文即是針對(duì)井噴情況，提出的一種實(shí)時(shí)的基于衛(wèi)星及GSM雙模通訊的關(guān)井方案。
二、常見的幾種移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)
（1）銥衛(wèi)星
這是由美國(guó)同摩托羅拉公司牽頭組建的銥星世界公司經(jīng)營(yíng)的低軌道全球移動(dòng)通信衛(wèi)星星座。它采用77顆衛(wèi)星分布在7個(gè)極地圓軌道上，類似于銥原子外層電子分布，后來又改為66顆衛(wèi)星運(yùn)行在6個(gè)極地圓軌道上。銥星系統(tǒng)采用了星上處理、星間鏈路等大量先進(jìn)復(fù)雜的技術(shù)，在研制和部署過程中實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，一直為世人所矚目。
（2）軌道通信衛(wèi)星系統(tǒng)
ORBCOMM衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由美國(guó)軌道科學(xué)公司和加拿大全球通信公司共同組建的全球衛(wèi)星通信星座。ORBCOMM系統(tǒng)以低軌道衛(wèi)星星座取代傳統(tǒng)的地面通信站來提供低價(jià)位的全球覆蓋，它直接聯(lián)入internet，以電子郵件的形式為用戶服務(wù)。由于數(shù)據(jù)傳輸速率只有2400bit/s，ORBCOMM系統(tǒng)只能提供近實(shí)時(shí)的低速率數(shù)字通信業(yè)務(wù)，而不能提供話音、視頻等業(yè)務(wù)。
（3）全球星
全球星衛(wèi)星通信系統(tǒng)是美國(guó)勞拉公司和高通公司牽頭組建的低軌道星座全球移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。全球星的設(shè)計(jì)思想與銥星系統(tǒng)有很多相似的地方，它也是利用低軌道星座提供世界范圍內(nèi)的移動(dòng)通信服務(wù)。全球星提供的用戶終端類型包括手機(jī)電話、固定電話和車載終端，業(yè)務(wù)內(nèi)容有話音、信息、傳真和數(shù)據(jù)等。全球星星座共有56顆衛(wèi)星，包括48顆工作衛(wèi)星和8顆在軌備用星。全球星系統(tǒng)利用的CDMA技術(shù)，話音質(zhì)量、通話保密性和安全性要好于地面GSM網(wǎng)。全球星在經(jīng)營(yíng)中一直注重價(jià)格與服務(wù)的經(jīng)濟(jì)適用性，其用戶終端手機(jī)價(jià)格和通話費(fèi)要比銥星低。隨著手機(jī)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，手機(jī)價(jià)格還將繼續(xù)下降，市場(chǎng)占有率將進(jìn)一步增大。
三、系統(tǒng)構(gòu)成
比較了幾種衛(wèi)星通訊方式，在本系統(tǒng)中，我們采用全球星通訊系統(tǒng)，并選取全球星雙模衛(wèi)星電話作為通信終端。
（1）雙�？刂茩C(jī)制
由于某些鉆井現(xiàn)場(chǎng)位于偏僻的地區(qū)，任何一種單一的通信手段都不能滿足他們?nèi)娴男枰�，因此在本系統(tǒng)中，使用的是雙�？刂茩C(jī)制。本系統(tǒng)提供一種綜合的解決方案，利用衛(wèi)星和地面無線通信系統(tǒng)相結(jié)合，從而保證通信的正常進(jìn)行。
雙�？刂频哪康氖强刂拼_定通信采用的通道。
利用GSM的短消息通信時(shí)，衛(wèi)星電話將信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳到短消息中心，然后短消息中心通過GSM網(wǎng)絡(luò)將信息傳到工控機(jī)中的GSM模塊，進(jìn)而傳送給工控機(jī)。同樣，工控機(jī)也能通過短消息中心的轉(zhuǎn)接將信息傳到衛(wèi)星電話。在GSM網(wǎng)絡(luò)地區(qū)，這種通信方式成功率高，通信速度快。
利用衛(wèi)星系統(tǒng)通信時(shí)，衛(wèi)星手機(jī)將信息發(fā)到衛(wèi)星終端。信息再從衛(wèi)星終端通過衛(wèi)星發(fā)往工控機(jī)中的衛(wèi)星收發(fā)模塊，由衛(wèi)星收發(fā)模塊將接收到的信息傳送給計(jì)算機(jī)。此種方式的通信速度較快，不受地域等因素的限制，具有準(zhǔn)實(shí)時(shí)的性能。
雙模衛(wèi)星電話在需要發(fā)送信息時(shí)，必須確定信息發(fā)送的信道。全球星雙模電話具有自動(dòng)/人工選擇GSM模式/全球星模式的功能。在人工狀態(tài)下，用戶可以自行選擇采用GSM模式還是全球星模式。而在自動(dòng)狀態(tài)下，采用的控制機(jī)制為GSM優(yōu)先的方法，即在需發(fā)送信息時(shí)，先檢查GSM信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，如果場(chǎng)強(qiáng)滿足發(fā)送要求，則通過GSM發(fā)送。如果GSM信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)不允許發(fā)送，或GSM發(fā)送失敗，則采用全球星模式，通過衛(wèi)星發(fā)送信息。
（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)屬于鉆井監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，主要目的是防止意外事件的發(fā)生。該系統(tǒng)主要用于即將發(fā)生井噴這樣的意外事故時(shí)，需要及時(shí)關(guān)井的情況。當(dāng)鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到某些參數(shù)已超過允許值，可能發(fā)生意外情況時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)此關(guān)井系統(tǒng)。
工控機(jī)中的衛(wèi)星收發(fā)模塊用于控制衛(wèi)星通信鏈路，GSM模塊用于控制GSM鏈路。工控機(jī)為雙模終端的核心。它負(fù)責(zé)接收從鉆井設(shè)備傳來的信息，如果有報(bào)警信息需要發(fā)送，則選擇信息從衛(wèi)星收發(fā)模塊或GSM模塊發(fā)出，以實(shí)現(xiàn)雙模智能控制。雙模衛(wèi)星電話接收到報(bào)警信號(hào)后，選擇通過衛(wèi)星模式或GSM模式發(fā)送關(guān)井信號(hào)，通過衛(wèi)星或GSM網(wǎng)絡(luò)傳送到衛(wèi)星收發(fā)模塊或GSM模塊，工控機(jī)接收衛(wèi)星收發(fā)模塊或GSM模塊的信息，控制關(guān)井設(shè)備，使其執(zhí)行關(guān)井操作。
（3）工控機(jī)內(nèi)部通信方式
由于衛(wèi)星電話是雙模的，它在發(fā)送信號(hào)時(shí)可以選擇自動(dòng)或人工模式，根據(jù)其工作原理，我們可以得知，在每次發(fā)送信息時(shí)，它只可能以一種方式進(jìn)行。因此在工控機(jī)中也只能是衛(wèi)星收發(fā)模塊和GSM模塊中的一個(gè)接收到信息。所以在接收衛(wèi)星電話的信息時(shí)，并不存在競(jìng)爭(zhēng)，只需接收到信息的模塊提出申請(qǐng)，工控機(jī)收到此申請(qǐng)后，發(fā)送允許命令，然后二者之間即可進(jìn)行通信。
但是，在工控機(jī)要向衛(wèi)星手機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就需要選擇是采用衛(wèi)星通訊方式還是GSM通訊方式。本系統(tǒng)采用GSM優(yōu)先的方式。即先通過GSM模塊發(fā)送信息，成功后將返回成功的信息。如果失敗，則選擇衛(wèi)星通訊方式，由衛(wèi)星收發(fā)模塊發(fā)送信息。
整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，還包括各個(gè)模塊間的通訊，以及和鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的其他部分之間的匹配。
全球星/GSM的雙模通信方式，既利用了GSM網(wǎng)絡(luò)價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，又利用了衛(wèi)星技術(shù)提供的經(jīng)濟(jì)、完美的溝通方式，特別適用于偏僻、通信不發(fā)達(dá)的地區(qū)。此種方式運(yùn)用于石油工業(yè)，將大大加強(qiáng)作業(yè)過程的實(shí)時(shí)管理和控制，加強(qiáng)作業(yè)過程的安全性。
----《中國(guó)數(shù)據(jù)通信》
