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【摘 要】随着天然气长输管网储运自动化与信息化的迅猛发展，长输管网通信网络承载的业务越来越多， 通信系统必然成为天然气长输管网建设的重要组成部分。本文就陕西天然气管道通信网络建设为例，对天然气长输管网建设运行中的卫星通信、光纤通信、数字链路通信技术进行对比，根据其在天然气长输管网行业的应用特点，重点分析了通信方案的优先选择。
【关键词】天然气长输管网；通信系统；建设分析
陕西天然气是陕西省目前唯一的天然气管道运营商，负责全省天然气长输管网的规划、建设和经营管理。经过十余年的发展，公司现已建成靖边至西安一线和二线，咸阳至宝鸡一线、二线，西安至渭南、西安至商洛，宝鸡至汉中、汉中至安康等8条长输管线，总里程达1899公里，形成了从陕北靖边到西安纵贯南北、延伸关中东西两翼、覆盖陕北和关中大部分地区的输气干线网络，年输气能力达到40亿立方米。长距离天然气输气管道（几百公里或几千公里）是油气储运工程的重要组成部分。近几年来，随着我国石化天然气工业的跨越式发展，天然气这种清洁能源在国民经济发展中的使用比例持续增长。天然气使用量的增长促进了国内长距离天然气输气管道的发展。由此可见，长距离天然气输气管道在油气储运工程中的地位必将进一步加强（长距离天然气输气管道以下简称“长输管网”）。长输管网通信系统是与长输管网同时平行建设的重要项目，是完成长输管网管理、建设、投产、维护、运行和抢险的必备手段。天然气长输管网通信系统在长输管网的建设、运行、维护与管理中具有如此重要的作用，那么，究竞采用哪种通信方式更具有效性，是一个非常值得探讨的问题。下面针对目前长输管网通信系统的几种传输方式进行阐述。
1. 卫星通信系统的分析
天然气长输管网卫星通信系统就是采用卫星通信作为天然气长输管网的主要通信手段，为在天然气长输管网建设、投产和后期运行维护中为SCADA数据、生产调度、行政电话、传真、图像提供传输信道。
1.1 卫星通信系统具有以下优点：
（1）下行广播，覆盖范围广。
（2）工作频带宽：可用频段从150MHz～30GHz。目前已经开始开发0、v波段（40～50GHz）。ka波段甚至可以支持l55Mb/s的数据业务。
（3）通信质量好。
（4）网络建设速度快、成本低；除建地面站外，无需地面施工，运行维护费用低。
1.2 卫星通信系统具有以下缺点：
（1）信号传输时延大：高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务时会有非常明显的中断。
（2）控制复杂：由于卫星通信系统中所有链路均是无线链路，而且卫星的位置还可能处于不断变化中，因此控制系统也较为复杂。
2. 光纤通信系统的分析
光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。
2.1 光纤通信系统是在长输管网建设的同时，沿长输管网同沟敷一条或数条光缆，同时沿线一般建设若干个SDH/MSTP光传输通信站，使用G.652光纤。干线网络一般选用同步数字系列STM-16等级的光传输设备，传输容量2.5Gbit/s，专用光纤传输系统有以下优点：
（1）为天然气长输管网SCADA系统提供可靠的数据传输通道。
（2）为天然气长输管网生产调度提供可靠的通信通道。
（3）为天然气长输管网例行巡检、故障排除、抢险救灾提供通信保障。
（4）为生产现场自动操作及工业电视监视系统提供传输通道。
（5）为天然气长输管网行政管理提供视频、音频和数据通信信道。
（6）为天然气长输管网信息化建设提供网络传输通道。
2.2 光纤通信系统的缺点：
（1）该通信系统时效性较差，施工速度缓慢。
（2）该通信系统投资较大。物资方面，要敷设几百更多是上千公里的硅芯管、光缆、成百个光纤接续盒、接续盒保护箱等等。工程方面，施工队伍多、牵扯面广、占地费、补偿费等名目繁多，加之分属不同的行政区域，协调困难。
（3）该系统的稳定性也值得商榷。因为天然气长输管网沿途地形复杂，沿线气候多变，人为事故或是自然灾害对光缆的安全性都构成威胁。
3. 数字链路通信技术的分析
3.1 基于光通信网络传递信息的数字链路技术的两种认识：
（1）广义上：一切以数字信号传输的，并采用时分复用技术提供线路分帧能力的数据传输链路技术。比如，DDN（数字数据网）技术和卫星微波数字通信技术。
（2）狭义上：其实是数字传输链路技术的一种。采用数字信号传输数据并使用时分复用技术提供线路分帧能力，可以承载多种传输协议并要求在传输时进行协议转换的数据传输链路技术，称为数字链路。
3.2 该系统就是利用现有的公网通信网络，组建专用的天然气长输管网通信系统。同样可以完成长输管网通信系统的各项功能。
3.3 但是，该系统也存在着明显的缺点。首先，天然气长输管网跨越多个省、市行政区域，网络的建设、运行、管理具有较大的不确定性，各部门使用的通信设备也不尽相同，网络的稳定性较差。其次，对整个网络的维护和使用难以行成统一的调度和指挥，不利于该系统发挥最大的效能。第三，在一些复杂地域，架空或地埋光纤很难进入到现场，施工相当困难。第四，该系统一般是租用公网电路，传输带宽受到一定的限制，很难满足大容量的视频会议和工业监控图像的传输。
4. 通信系统建设分析
（1）任何一种通信系统的确立都需综合考虑当地的自然条件、设备技术性能、初期建设费用、长期维护管理等诸多因素。
（2）天然气长输管网通信的基本特点是：一是大部分管道途经山川、丘陵、河流、水网、农田或是戈壁沙漠等复杂地形，且沿线气候多变，风、霜、雨、雪、交替显现，人为或是自然的突发事件较多。二是每条管道一般均有一个调度控制中心，沿线还有必要的输气管理部门。通信站点一般设在沿线各站场。每个站需与调度控制中心建立通信联络，并与有关的输气管理部门保持通信能力。三是大部分RTU阀室为无人值守站，工作环境较恶劣。使用简化供电系统，通信设备耗电量要小是一个重要的考虑因素。四是在故障发生时，抢修速度一定要快，时效性非常强。
（3）卫星通信系统在长输管网通信系统建设中，优势明显，设备安装简单、易于上手、环境要求低、移动性好、接入方式快捷，卫星终端在提供语音通信信道的同时，还可以提供数据传输功能，租用合理的带宽，亦可满足视屏会议、数据监控、SCADA数据上传等业务需求，而且数据和语音可以同时进行。
（4）根据天然气长输管网的实际情况，综合考虑技术、经济、运行维护、故障抢修及今后发展等各种因素，对目前的卫星通信系统、光纤通信系统及数字链路通信技术进行对比分析后。
综上所述，天然气长输管网通信系统易采用卫星通信为主、数字链路通信技术为辅的通信方案。它具有投资少、性能价格比高、功能强、可靠性高、信道稳定、管理容易、投入运行周期短等诸多优点。
参考文献
[1] 信息产业部电信管理局. 电信管理规范释义[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2005.
[2] 杨运年. VSAT 卫星通信网[M]. 北京：人民邮电出版社，1998.
[3] 李广侠.宽带多媒体卫星通信系统Q·S架构设计与仿真验证 《计算机科学》 2010 第6期.
【关键词】天然气长输管网；通信系统；建设分析
陕西天然气是陕西省目前唯一的天然气管道运营商，负责全省天然气长输管网的规划、建设和经营管理。经过十余年的发展，公司现已建成靖边至西安一线和二线，咸阳至宝鸡一线、二线，西安至渭南、西安至商洛，宝鸡至汉中、汉中至安康等8条长输管线，总里程达1899公里，形成了从陕北靖边到西安纵贯南北、延伸关中东西两翼、覆盖陕北和关中大部分地区的输气干线网络，年输气能力达到40亿立方米。长距离天然气输气管道（几百公里或几千公里）是油气储运工程的重要组成部分。近几年来，随着我国石化天然气工业的跨越式发展，天然气这种清洁能源在国民经济发展中的使用比例持续增长。天然气使用量的增长促进了国内长距离天然气输气管道的发展。由此可见，长距离天然气输气管道在油气储运工程中的地位必将进一步加强（长距离天然气输气管道以下简称“长输管网”）。长输管网通信系统是与长输管网同时平行建设的重要项目，是完成长输管网管理、建设、投产、维护、运行和抢险的必备手段。天然气长输管网通信系统在长输管网的建设、运行、维护与管理中具有如此重要的作用，那么，究竞采用哪种通信方式更具有效性，是一个非常值得探讨的问题。下面针对目前长输管网通信系统的几种传输方式进行阐述。
1. 卫星通信系统的分析
天然气长输管网卫星通信系统就是采用卫星通信作为天然气长输管网的主要通信手段，为在天然气长输管网建设、投产和后期运行维护中为SCADA数据、生产调度、行政电话、传真、图像提供传输信道。
1.1 卫星通信系统具有以下优点：
（1）下行广播，覆盖范围广。
（2）工作频带宽：可用频段从150MHz～30GHz。目前已经开始开发0、v波段（40～50GHz）。ka波段甚至可以支持l55Mb/s的数据业务。
（3）通信质量好。
（4）网络建设速度快、成本低；除建地面站外，无需地面施工，运行维护费用低。
1.2 卫星通信系统具有以下缺点：
（1）信号传输时延大：高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务时会有非常明显的中断。
（2）控制复杂：由于卫星通信系统中所有链路均是无线链路，而且卫星的位置还可能处于不断变化中，因此控制系统也较为复杂。
2. 光纤通信系统的分析
光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。
2.1 光纤通信系统是在长输管网建设的同时，沿长输管网同沟敷一条或数条光缆，同时沿线一般建设若干个SDH/MSTP光传输通信站，使用G.652光纤。干线网络一般选用同步数字系列STM-16等级的光传输设备，传输容量2.5Gbit/s，专用光纤传输系统有以下优点：
（1）为天然气长输管网SCADA系统提供可靠的数据传输通道。
（2）为天然气长输管网生产调度提供可靠的通信通道。
（3）为天然气长输管网例行巡检、故障排除、抢险救灾提供通信保障。
（4）为生产现场自动操作及工业电视监视系统提供传输通道。
（5）为天然气长输管网行政管理提供视频、音频和数据通信信道。
（6）为天然气长输管网信息化建设提供网络传输通道。
2.2 光纤通信系统的缺点：
（1）该通信系统时效性较差，施工速度缓慢。
（2）该通信系统投资较大。物资方面，要敷设几百更多是上千公里的硅芯管、光缆、成百个光纤接续盒、接续盒保护箱等等。工程方面，施工队伍多、牵扯面广、占地费、补偿费等名目繁多，加之分属不同的行政区域，协调困难。
（3）该系统的稳定性也值得商榷。因为天然气长输管网沿途地形复杂，沿线气候多变，人为事故或是自然灾害对光缆的安全性都构成威胁。
3. 数字链路通信技术的分析
3.1 基于光通信网络传递信息的数字链路技术的两种认识：
（1）广义上：一切以数字信号传输的，并采用时分复用技术提供线路分帧能力的数据传输链路技术。比如，DDN（数字数据网）技术和卫星微波数字通信技术。
（2）狭义上：其实是数字传输链路技术的一种。采用数字信号传输数据并使用时分复用技术提供线路分帧能力，可以承载多种传输协议并要求在传输时进行协议转换的数据传输链路技术，称为数字链路。
3.2 该系统就是利用现有的公网通信网络，组建专用的天然气长输管网通信系统。同样可以完成长输管网通信系统的各项功能。
3.3 但是，该系统也存在着明显的缺点。首先，天然气长输管网跨越多个省、市行政区域，网络的建设、运行、管理具有较大的不确定性，各部门使用的通信设备也不尽相同，网络的稳定性较差。其次，对整个网络的维护和使用难以行成统一的调度和指挥，不利于该系统发挥最大的效能。第三，在一些复杂地域，架空或地埋光纤很难进入到现场，施工相当困难。第四，该系统一般是租用公网电路，传输带宽受到一定的限制，很难满足大容量的视频会议和工业监控图像的传输。
4. 通信系统建设分析
（1）任何一种通信系统的确立都需综合考虑当地的自然条件、设备技术性能、初期建设费用、长期维护管理等诸多因素。
（2）天然气长输管网通信的基本特点是：一是大部分管道途经山川、丘陵、河流、水网、农田或是戈壁沙漠等复杂地形，且沿线气候多变，风、霜、雨、雪、交替显现，人为或是自然的突发事件较多。二是每条管道一般均有一个调度控制中心，沿线还有必要的输气管理部门。通信站点一般设在沿线各站场。每个站需与调度控制中心建立通信联络，并与有关的输气管理部门保持通信能力。三是大部分RTU阀室为无人值守站，工作环境较恶劣。使用简化供电系统，通信设备耗电量要小是一个重要的考虑因素。四是在故障发生时，抢修速度一定要快，时效性非常强。
（3）卫星通信系统在长输管网通信系统建设中，优势明显，设备安装简单、易于上手、环境要求低、移动性好、接入方式快捷，卫星终端在提供语音通信信道的同时，还可以提供数据传输功能，租用合理的带宽，亦可满足视屏会议、数据监控、SCADA数据上传等业务需求，而且数据和语音可以同时进行。
（4）根据天然气长输管网的实际情况，综合考虑技术、经济、运行维护、故障抢修及今后发展等各种因素，对目前的卫星通信系统、光纤通信系统及数字链路通信技术进行对比分析后。
综上所述，天然气长输管网通信系统易采用卫星通信为主、数字链路通信技术为辅的通信方案。它具有投资少、性能价格比高、功能强、可靠性高、信道稳定、管理容易、投入运行周期短等诸多优点。
参考文献
[1] 信息产业部电信管理局. 电信管理规范释义[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2005.
[2] 杨运年. VSAT 卫星通信网[M]. 北京：人民邮电出版社，1998.
[3] 李广侠.宽带多媒体卫星通信系统Q·S架构设计与仿真验证 《计算机科学》 2010 第6期.