科幻小说《银河英雄传说》中写道:“我们要出发,探寻美好的未来。我们的征途是星辰大海。”在我国南海东部海域,正是有这样一群人,他们在迈向深蓝的征程中,不断探索海陆微波通讯的应用,让5G信号得以跨越深海抵达昔日的“信息孤岛”,改变了海上油田的生产作业和员工生活。
由于我国南海东部油田均为深海油田,离岸距离超过100公里,海陆间通讯成为制约海上油田数字化、智能化建设的“拦路虎”。甚至在过去30年间,海上一线员工在这片远离大陆的深海作业,海陆通讯难题几乎让他们过着“与世隔绝”的生活。
而信息化时代滚滚向前,随着4G、5G网络的高速发展,海上油田仍依靠卫星作为主要的海陆通讯方式,带宽大多在2M及以下。中海油信息科技有限公司深圳分公司(以下简称“海油信科深圳分公司”)网管技术部经理彭义东表示,那时候,传统的卫星通信方式已经无法满足海上智能油田建设对高带宽网络的需求,如果不做出一些突破和创新,就无法完成企业数字化转型的战略目标。
出于“形势所迫”,海油信科深圳分公司在2011年成立“海陆一张网”项目组,开始探索海陆微波通讯的测试。2012年,在南海东部建立了第一条超远距离的海陆微波,将网络带宽从2兆提升到30兆,这正是转变的开始。
经过十余年的征程,海油信科在南海东部海域,建起了东中西三线贯通的海陆微波通讯格局。这些看不见的微波链路将大大小小的42座海上油气田生产设施“珠连成串”,架起海上“高速路”,有力地支撑起了智能油气田建设。
海上通讯进入5G时代
时至今日,海油信科深圳分公司资深通讯工程师黎志强在公司已经工作了10余年,他是南海东部油田海陆微波通讯建设的亲历者、见证者。他回忆,在2012年之前,南海东部的海上平台主要通讯手段就是卫星,卫星通讯的延时高、带宽低、成本高。对于员工而言,“触网”是一件奢侈的事情,日常与家人联系只能通过打卫星电话。
“过去受限于网络带宽不够,海上平台的员工无法跟家人打视频电话,都是在电话亭排队打卫星电话,每个人打个10分钟。直到2020年前后,海陆微波通讯将链路带宽提上去之后,才有多余的带宽提供给员工个人上网使用。”黎志强介绍说。
而在今年1月,南海东部油田投用5G信号基站,实现离岸150公里某海上平台的信号覆盖。海上平台的员工也能够用上低时延、大带宽、高速率的5G网络,再不用再担心手机的信号问题。
对于5G信号跨越深海的超远距离传输,海油信科5G项目团队首先面对的是解决超视距海陆微波技术瓶颈。为解决海陆间传输带宽的问题,投用的5G信号基站是海陆微波与5G“新融合”的通讯模式,利用多载波聚合技术和低损耗分路技术,海油信科建成了“千兆级”超视距海陆微波,实现海上5G基站接入公网。
此外,南海东部油田海上平台距离陆地超过100公里以上,在这种特殊环境下建立微波通信,受制于微波通讯直线传输的特性,遇到自然环境多重难题。
彭义东介绍,该项目最大难点在于如何克服海陆间超远距离传输菲涅尔区受地球曲面阻挡的问题。为此,5G项目组为了实现微波通讯的最佳效果,首先要确保“两点之间”没有任何障碍物。项目团队对广东沿海距离海上设施200公里内的高山进行链路仿真计算,初步检索出可行可用的通讯“起点”,随后建设团队翻山越岭,足迹遍布广东沿海10多个岛屿,20多座山峰,累计行程超3000公里,最终确定了该微波链路的陆地站点。
为了达到最佳通讯效果,海油信科结合海陆通讯实际,采样实际环境参数,定制特定参数设备,科研攻关大带宽微波跨海超远距离传输技术,降低了由于海洋水蓄热能效应产生的大气逆温现象对链路造成的影响,最终建成千兆级微波链路,成功将运营商核心网与150公里外的海上5G基站互连,实现为该海域提供5G信号服务。
如今,从2012年的南海东部第一条超远距离海陆微波链路建成投用,到2023年建成千兆级微波环网东线,传输距离从最初的92公里跃升到160公里,单条链路带宽从最初的30Mbps到今天的2800Mbps,提升近94倍。“以这样的网速下载一部10GB大小的高清电影,仅需30秒。”
对于一线员工而言,这是一个振奋人心的消息。海上平台员工表示:“几十年来南海东部海上平台都没有手机信号,5G不仅让我们现在的业余生活非常丰富,也让我们与家人的联系更加方便了。”
由于南海东部油田离岸较远,一直以来都无法收到手机信号。近年来,海油信科把加强海上平台网络建设列入“我为群众办实事”重点民生项目清单,扎实推进海陆通讯能力建设。
推动油田数字化转型和智能化发展
今年6月,海油信科建设的南海东部海域第二条千兆级微波链路正式投入使用。其无线传输距离达160KM,是我国海陆传输距离最远的千兆级微波链路,它的投用将南海东部油田的海陆主干通信总容量提升至4千兆级。
经过十余年的努力,海油信科积累了丰富的微波链路设计与实施的专业知识,不断突破超远距离高带宽海陆微波通信,攻克了传统无线传输技术的瓶颈,将南海东部油田分散在深海各处的设施通过信息化技术“串珠成链”。
目前,在南海东部油田已经建成了数十条海陆主干微波链路和多条平台间支线微波链路,形成了贯穿全部南海东部油气田群的微波传输环网,为南海东部油田各作业区的智能化建设提供了基础保障。形成联通深珠惠揭四地、贯穿海上七大油气田群的微波传输环网,大幅提升了海上通信的稳定性。
而微波通讯本身也具有大带宽、低延迟、成本低等特点,有极强的跨越空间和抗自然灾害能力,是海陆通讯的最佳选择和普遍方式,可以有效应对极端环境下的压力挑战。海油信科相关负责人介绍,海陆微波通讯可用率达到99%,仅在海上大雾等极端恶劣天气条件下可能导致通讯中断,平均1年中断次数少于1次。
彭义东也表示,在建成千兆级海波微波链路后,便能够突破海上作业智慧化的瓶颈。从2020年开始,南海东部开始大力推行油田台风模式,就是在极端恶劣天气情况下,海上平台的人员撤离后,仍然能够通过远程操作生产作业,这就需要大带宽和通信的稳定性。
“目前来看,油田台风模式的经济效果特别显著。我们以2021年的恩平的油田台风模式为例,减少停产时间超过40个小时,挽回原油产量损失超过10万桶,创造经济效益5000多万元。”彭义东说。
随着南海东部海域第二条千兆级微波链路的开通,海油信科正在加速推进南海东部油田千兆级微波环网的建设,深入实施创新驱动战略,强化科技创新顶层设计,加快数字化转型及智能化发展,为南海东部“海陆一体化”建设提供强有力支撑。
彭义东表示,有了网络的保障,便可以尝试更多智慧化的应用,比如人员的精准定位、机器视觉的运用、人工智能辅助等,从而提高生产效率,保障人员生产作业的安全。还有生产作业数据的采集,可以形成自己的数据服务,为后期的勘探开发提供更详细的数据支持,支持远程的专家诊断和生产作业。
彭义东介绍,过去海上平台的生产作业数据都需要靠硬盘拷贝之后,由飞机带回去。后来当海陆微波链路的带宽能够达到几十兆的时候,一些不着急的数据可以慢慢的传输。而如今已经可以通过远程操作中心,将海上监控视频进行实时传输。
千兆级超远海陆主干传输链路的投用,极大增强了南海东部油田海陆信息传输能力和质量,不仅为海上员工办公和生活带来便利,也更好地满足了生产指挥中心、生产操控中心、远程自控系统和无人平台等应用场景,加快推动了南海东部油田数字化转型和智能化发展。
微波通讯助力海洋经济高质量发展
近年来,挖掘海洋经济发展新动能,成为社会各界关注的焦点。海洋养殖、海上风电、海洋装备制造、海洋油气田开发等等多业态展现在人们眼前。党的二十大报告也提出,发展海洋经济,保护海洋生态环境,加快建设海洋强国。
作为大型央企,中海油肩负着经略海洋,推动海洋经济高质量发展的责任和使命。尤其是南海东部油田作为我国第七大油田、海上第二大油气生产基地,累计生产原油3亿吨和天然气500多亿立方米,是保障国家能源安全的战略支点。
海油信科一直在不断探索海陆微波通讯的发展,推动海洋油气田的数字化转型和智能化发展,正是助力海洋经济高质量发展的真实写照。
海陆千兆级微波链路的开通,对于海上钻井数据回传、实时生产数据回传、远程实时应急视频指挥、远程技术会诊等作业场景的数字化、智能化提升起着至关重要的作用。同时,微波链路将星罗棋布的海上设施“珠连成串”,让海上设施互联互通,便于生产作业,形成了以平台为中心助力海洋经济的高质量发展。
尤其是经略我国的深远海油田,如何实现超远距离海洋信号覆盖,一直是制约行业发展的难题。海油信科一直在探路前行,目前其内部成熟通讯技术有卫星V-SAT通讯、KA通讯、微波通讯、单边带、海事卫星等等,已经积累下了丰富的经验。尤其是在超远距离专网应用上,通过微波+5G,将5G网络承载在微波中,打通超远距离海洋信号传输的瓶颈。
海油信科副总经理林继斌将海陆千兆级微波链路比作海上“高速路”,他表示:“过去的通道不够,相当于是省道,现在要建高速路,为整个行业的数字化转型和智慧化发展打好基础。”
林继斌强调说,在海洋强国的战略背景下,建设海上信息“高速路”,就是要为行业的数字化转型添砖加瓦,未来还会建设更多智慧油田,赋能整个海洋经济的高质量发展。
据悉,海油信科在海陆通讯的建设上,未来还要实现所有海上设施的海陆光纤网络互联互通,在服务好中国海油增储上产的同时,兼具社会服务功能,以平台中心为海洋渔业、来往船只提供信号覆盖。
采写:南都湾财社记者 程洋
编辑:程洋