水下控制电力载波通信信道特性仿真研究.pdf

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1、第2卷第1期2015年2月海洋工程装备与技术OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYV01．2，No．1Feb．．2015水下控制电力载波通信信道特性仿真研究王书斌1，刘颖1，曹海量1，郭龙川1，王珏2，朱春丽2，田佳2E1．中国石油大学(北京)，自动化系，北京102249；2．中海油研究总院，北京IO0028]摘要水下生产控制系统的正常运行与通信系统的安全可靠息息相关。采用电力载波通信(PLC)方式，引入集中参数这一概念进行建模，并将南海某水下气田的现场实测RLGC(电阻、电感、电导、电容)参数值代入到系统模型中。使用OrCADCap

2、ture软件进行仿真，得到了信号在不同传输路径下的衰减曲线，分析了影响水下电网背景噪声的因素，最后通过限定误码率，计算了任一传输路径在某一频率下所能达到的极限传输速率。研究结果为水下生产控制载波通信系统设计提供了一种参考方法，有一定应用价值。关键词水下生产系统；集中参数；电力载波通信；RLGC参数；OrCADCapture软件中图分类号TN913．6文献标志码A文章编号：2095—7297(2015)01—0064—08SimulationStudyonPowerLineCarrierCommunicationDesignforSubseaProductionContro

3、lSystemWANGShu—binl，LIUYin91，CAOHai．1ian91，GUOLong—chuanl，WANGJue2，ZHUChun—li2。TIANJia2(1．DepartmentofAutomation，ChinaUniversityofPetroleum，Be犹tug102249，China；2．CNOOCResearchInstitute．BeUing100028．C危ina)AbstractThenormaloperationofsubseaproductioncontrolsystemiScloselylinkedtothesafetyand

4、reliabilityofcommunicationsystem．Power1inecarriercommunication(PLC)modeliSestablishedwiththeconceptoflumpedparameter．andtheRLGCmeasuredda切ofanunderwatergasfieldoftheSouthChinaSeaiSintroducedintothesystem．TheO正ADCapturesoltwareiSusedforsimulation．Attenuationcurvesofdifferenttransmissionpat

5、hsareobtained．Finally，throughlimitingthebiterrorrate，theattainabletransmissionrateiscalculated．Inthis啪y，anewmethodisprovidedforthecommunicationdesignofsubseaproductionsystem．Keywordssubseaproductionsystem；lumpedparameter；powerlinecarriercommunication；RLGC：0r(、ADCapturesoftware0引言水下生产控制系统是

6、水下生产系统(SPS)的关键组成部分口3

7、。许多学者对水下控制系统的设计进行了深入的研究『4一l。在水下控制系统中，数据、图像、语音等各种不同形式信号的发送／接收设备以及它们之间的通信信道构成的整个水下通信系统，尤其是通信信道，扮演着十分重要的角色，它直接关乎到设备检测信号、数据采集信号以及控制指令能否顺利到达。因此，本文主要针对水下载波通信进行仿真分析。水下通信方式主要有三种。第一种是水声通信，其损耗因素过多，带宽狭窄，衰减分析较为复杂，故不利于工程设计。第二种是光纤通信，此种方式主要用于水上平台与水下分配单元(SDH)之间的远距离通信，因其成本高昂，所以不利于广泛应用

8、。第三三种为电力载波通信(PI，C)方式，它可以实现电力与通信数据的同线传输，不仅降低了通信成本，其传输速率也完全可以满足SPS对通信速率的要求。收稿日期：2015—11—27基金项目：国家科技重大专项(2011ZX05026—003--01)作者简介：王书斌(1977一)，男，讲师，主要从事先进控制理论与应用、安全保护控制系统及深海油田自动化技术与应用等方面的研究。第1期王书斌，等：水下控制电力载波通信信道特性仿真研究’65‘近年来许多学者对水下生产控制系统中的PLC进行了研究一13

9、】：文献[9]对水下PLC的原理、组成结