由彼得·博格執導的電影《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不僅要滿足海上運行環境和生產工藝要求，也要保障現場人員、設備和環境的安全。這對系統網絡的安全性和可靠性提出了極高的要求。

工業交換機作為系統網絡的關鍵設備，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。

滿足海上環境的運行要求

海上環境具有溫差大、濕度大、腐蝕性強等特點，雖然目前大多數系統安裝在相對封閉的室內環境中，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，工業交換機需要能夠應對這些挑戰。

解決方案

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

表1 船上不同位置的環境參數分類

保證系統通訊的實時性

海上的電氣和自動化系統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到現場的控制器。用于自動控制目的的數據響應時間應在100ms以內，這對系統網絡的實時性提出了極為苛刻的要求。

解決方案

在設計階段，合理規劃網絡架構和網絡帶寬能夠保證系統網絡的實時性。如果網絡中采用環網結構，環網收斂時間應小于系統要求的數據響應時間，例如采用MRP環網冗余協議，環網收斂時間在50ms以內，這保證了控制數據在規定時間內響應。

保證系統網絡的可靠性和可用性

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

解決方案

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

保證系統網絡的安全

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

解決方案

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

圖1  IEC62443針對產品生命周期的示例說明

提高系統管理和運維的效率

電氣和自動化系統對工程中大量的網絡設備進行統一的監控和管理，這些設備不僅包括交換機、路由器等網絡設備，也包括服務器、控制器等終端設備。當系統網絡出現故障時，系統工程師需要通過監控信息快速定位并解決問題，這要求交換機支持全面的網絡管理，數據同步和通訊功能。

解決方案

赫思曼交換機能夠支持OPC-UA、Profinet、IEC61850等工業通訊協議，以及SNMP等網絡管理協議，交換機所共享的信息除了實時網絡數據，也包括網絡設備的運行狀態、設備日志、報警信息等，這能夠幫助系統網絡實現全面的監控和管理。

隨著油氣資源的開發由淺海走向深海，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，配套系統的建設變得更加多樣和復雜，網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絡解決方案提供方，在海上油氣工程方面有著豐富的網絡產品、技術團隊以及項目設計經驗。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。