由彼得·博格執(zhí)導的電影《深海浩劫》，因其宏大的拍攝手法和震撼的視覺效果，斬獲了第89屆奧斯卡金像獎的最佳視覺效果和最佳音效剪輯獎。這部影片真實地還原了美國歷史上最嚴重的石油泄漏災難——2010年墨西哥灣原油泄漏事件，讓我們更加真切地意識到石油和天然氣資源也能化身為“災難巨獸”從而改變我們的生活和環(huán)境；同時，這部影片也引起了社會對海上油氣工程安全的高度關注。

海上油氣工程具有氣候惡劣、生產(chǎn)工藝復雜、自動化程度高等特點，這使得工程中的電氣和自動化系統(tǒng)不僅要滿足海上運行環(huán)境和生產(chǎn)工藝要求，也要保障現(xiàn)場人員、設備和環(huán)境的安全。這對系統(tǒng)網(wǎng)絡的安全性和可靠性提出了極高的要求。

工業(yè)交換機作為系統(tǒng)網(wǎng)絡的關鍵設備，它是如何滿足海上油氣工程的特殊應用需求呢？下面我們來聊一聊。

滿足海上環(huán)境的運行要求

海上環(huán)境具有溫差大、濕度大、腐蝕性強等特點，雖然目前大多數(shù)系統(tǒng)安裝在相對封閉的室內(nèi)環(huán)境中，但也不可避免的受到電磁干擾、振動、傾斜、沖擊等因素的影響，工業(yè)交換機需要能夠應對這些挑戰(zhàn)。

解決方案

選擇具有船級社認證①并帶有防腐涂層的工業(yè)交換機產(chǎn)品，能夠滿足海上環(huán)境的運行要求，例如將工業(yè)交換機安裝在船舶中包括露天甲板的任何位置，工業(yè)交換機不會受到溫濕度、電磁干擾等環(huán)境因素的影響。

表1 船上不同位置的環(huán)境參數(shù)分類

保證系統(tǒng)通訊的實時性

海上的電氣和自動化系統(tǒng)大多采用遠程控制的方式，操作指令由中控室或者遠端的觸摸屏下發(fā)到現(xiàn)場的控制器。用于自動控制目的的數(shù)據(jù)響應時間應在100ms以內(nèi)，這對系統(tǒng)網(wǎng)絡的實時性提出了極為苛刻的要求。

解決方案

在設計階段，合理規(guī)劃網(wǎng)絡架構和網(wǎng)絡帶寬能夠保證系統(tǒng)網(wǎng)絡的實時性。如果網(wǎng)絡中采用環(huán)網(wǎng)結構，環(huán)網(wǎng)收斂時間應小于系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)響應時間，例如采用MRP環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，環(huán)網(wǎng)收斂時間在50ms以內(nèi)，這保證了控制數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)響應。

保證系統(tǒng)網(wǎng)絡的可靠性和可用性

網(wǎng)絡的規(guī)劃要保證網(wǎng)絡中的任何單點故障都不會導致系統(tǒng)功能失效，部分高可靠的系統(tǒng)還需要避免多點故障同時對網(wǎng)絡造成的影響。網(wǎng)絡故障的影響要控制在最小范圍內(nèi)，也要避免蔓延到其他系統(tǒng)中。

解決方案

網(wǎng)絡采用具有容錯性的冗余網(wǎng)絡架構，結合系統(tǒng)要求和終端設備功能進行詳細設計；網(wǎng)絡要盡可能選擇寬壓供電、電源冗余的交換機產(chǎn)品，避免供電對網(wǎng)絡造成的影響；網(wǎng)絡要通過網(wǎng)絡分段、VLAN、邊界防護等功能，將網(wǎng)絡故障的影響控制在最小范圍內(nèi)。

保證系統(tǒng)網(wǎng)絡的安全

海上油氣工程作為國家重要的戰(zhàn)略資源，其系統(tǒng)的安全性越來越受到重視。網(wǎng)絡安全正是系統(tǒng)安全中最為重要的一環(huán)，交換機要充分滿足系統(tǒng)對網(wǎng)絡安全的要求。

解決方案

IEC62443是目前國際通用的網(wǎng)絡安全標準，該標準從產(chǎn)品功能和系統(tǒng)管理等方面對資產(chǎn)所有者、系統(tǒng)集成商、產(chǎn)品供應商提出了全面細致的網(wǎng)絡安全要求。選擇滿足IEC62443-4-2標準的交換機產(chǎn)品能夠從系統(tǒng)完整性、數(shù)據(jù)保密性、資源可用性等方面充分保證系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全。

圖1  IEC62443針對產(chǎn)品生命周期的示例說明

提高系統(tǒng)管理和運維的效率

電氣和自動化系統(tǒng)對工程中大量的網(wǎng)絡設備進行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理，這些設備不僅包括交換機、路由器等網(wǎng)絡設備，也包括服務器、控制器等終端設備。當系統(tǒng)網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)工程師需要通過監(jiān)控信息快速定位并解決問題，這要求交換機支持全面的網(wǎng)絡管理，數(shù)據(jù)同步和通訊功能。

解決方案

赫思曼交換機能夠支持OPC-UA、Profinet、IEC61850等工業(yè)通訊協(xié)議，以及SNMP等網(wǎng)絡管理協(xié)議，交換機所共享的信息除了實時網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，也包括網(wǎng)絡設備的運行狀態(tài)、設備日志、報警信息等，這能夠幫助系統(tǒng)網(wǎng)絡實現(xiàn)全面的監(jiān)控和管理。

隨著油氣資源的開發(fā)由淺海走向深海，海上油氣裝備和技術的不斷進步，海上油氣資源在化石能源開采總量中的占比越來越高，配套系統(tǒng)的建設變得更加多樣和復雜，網(wǎng)絡在其中承擔了更加重要的作用。百通赫思曼作為端到端的網(wǎng)絡解決方案提供方，在海上油氣工程方面有著豐富的網(wǎng)絡產(chǎn)品、技術團隊以及項目設計經(jīng)驗。如果您需要了解更多，請詳詢百通赫思曼。

①目前海上油氣工程通常采用船級社認證作為能否在海上環(huán)境運行的評估標準，國家通用的船級社標準包括DNV（挪威船級社），GL（德國勞氏船級社）等。