水下控制电力载波通信信道特性仿真研究

海洋工程装备与技术 ›› 2015, Vol. 2 ›› Issue (1): 64-71.

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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²

1. 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 100028

收稿日期:2015-11-27 出版日期:2015-02-20 发布日期:2016-03-31
作者简介:
作者简介:王书斌(1977--),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.
基金资助:
国家科技重大专项(2011ZX05026-003-01)

Simulation Study on Power Line Carrier Communication Design for Subsea Production Control System

Shu-bin WANG¹, Ying LIU¹, Hai-liang CAO¹, Long-chuan GUO¹, Jue WANG², Chun-li ZHU², Jia TIAN²

1. Department of Automation, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
2. CNOOC Research Institute, Beijing 100028, China

Received:2015-11-27 Online:2015-02-20 Published:2016-03-31

摘要/Abstract

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OrCAD Capture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, OrCAD Capture软件

Abstract:

The normal operation of subsea production control system is closely linked to the safety and reliability of communication system. Power line carrier communication (PLC) model is established with the concept of lumped parameter, and the RLGC measured data of an underwater gas field of the South China Sea is introduced into the system. The OrCAD Capture software is used for simulation. Attenuation curves of different transmission paths are obtained. Finally, through limiting the bit error rate, the attainable transmission rate is calculated. In this way, a new method is provided for the communication design of subsea production system.

Key words: subsea production system, lumped parameter, power line carrier communication, RLGC, OrCAD Capture software

中图分类号:

TN913.6

王书斌, 刘颖, 曹海量, 郭龙川, 王珏, 朱春丽, 田佳. 水下控制电力载波通信信道特性仿真研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(1): 64-71.

Shu-bin WANG, Ying LIU, Hai-liang CAO, Long-chuan GUO, Jue WANG, Chun-li ZHU, Jia TIAN. Simulation Study on Power Line Carrier Communication Design for Subsea Production Control System[J]. Ocean Engineering Equipment and Technology, 2015, 2(1): 64-71.

图/表 14

图1

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参考文献 20

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距离/km	电阻R/Ω	电感L/mH	电容C/μF
0.2	0.48	0.150	0.0104
0.3	0.72	0.225	0.0156
0.5	1.2	0.375	0.0260
1	2.4	0.750	0.0520
1.5	3.6	1.125	0.0780
2	4.8	1.500	0.1040
30	72	22.500	1.5600

M值	传输速率/(bit·s^-1)
4	1392.625
16	514.244
64	175.942
256	56.818

调制方式	路径	带宽 /kHz	传输速率 /(bit·s^-1)
4QAM	SEM1→B→A→C→SEM5	5.6927	45044
	SEM1→B→A→D→SEM7	9.0350	71491
	SEM5→C→A→B→SEM1	5.7427	45440
	SEM5→C→A→D→SEM7	20.4940	162162
	SEM7→D→A→B→SEM1	9.4555	74818
	SEM7→D→A→C→SEM5	16.0150	126721

水下控制电力载波通信信道特性仿真研究

Simulation Study on Power Line Carrier Communication Design for Subsea Production Control System

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