无人机防御技术在油气田重点目标的应用研究
时间：2020-12-13 04:14:32 来源：达达文档网 本文已影响 人 
马方 岳妍瑛 卢敏
[摘 要]近年来，无人机产业发展迅猛，并逐渐从军用领域扩展到民用领域，为航拍测绘、灾难救援、新闻报道、快递物流等行业带来了极大便利，但因无人机“黑飞、误飞”在国内外造成的安全事件（故）也屡有发生。油气田属于高危行业，易燃、易爆等特点使其更容易遭到暴恐分子袭击和破坏。本文对当前油气田重点目标低空无人机防御技术的应用方案进行论证和研究，为无人机防御技术在油气田低空防御和敏感区域突发事件应对中的应用提供参考。
[关键词]无人机防御技术;重点目标;油气田
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.026
[中图分类号]F270.7;TE48[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）20-00-02
0 引 言
油气田属于高危行业，尤其在生产区域的大站、大库（如石油储备库、储气库、净化厂、联合站等）一般都属于重大危险源，存储物质具有易燃、易爆、易扩散挥发等特点，事故发生的风险值较高，稍有不慎就极有可能出现火灾、爆炸、中毒等事故灾害，无论是对人员安全、财产安全还是周围环境都有较大的危害和影响，造成的直接和间接经济损失无法估量。随着民用无人机产业的开放和快速发展，在无人机行业领域，飞行爱好者通过航拍、测绘等方式误入油气库区事件时有发生。因此，现阶段在油气田重点目标研究和应用有效的无人机防御技术变得尤为重要和迫切。
1 国内外发展趋势
国内外无人机侦测与防御技术发展起步较晚，且以军用为主。近年来，民用无人机市场规模不断扩大，无人机防御领域技术研究越来越多。目前，无人机防御技术主要包括两部分：无人机侦测技术和无人机防御技术。技术类型主要包括4类：跟踪预警技术、干扰技术、毁伤技术和截获技术。民用市场以跟踪预警和干扰技术为主，更关注的是性价比、实用性、易用性以及减少二次事故。
2 潜在隐患风险概述
油气田生产区域大多高度分散，周边有戈壁、丘陵、山峦等复杂环境，同时部分重点目标处于闹市及乡镇村庄，外部环境复杂。储气库、石油储备库等油气田重点目标作为安防重地，更容易受到袭击。针对重点目标“低、小、慢”类无人机可能造成的威胁，目前在防范工作方面还存在以下问题：①站库管理主要依靠人工巡逻，人员无法准确判识空中物体，并采取应急措施;②安防手段单一被动，受天气条件影响无法实现全天候、全时段、无死角监视，值守人员不具备库区空中突发事件的应对能力;③地面安保措施可以采取简单的物防、技防手段，空中安保措施为零;④重点目标关键区域（如罐区、关键运行装置等）一旦受到无人机“黑飞、误飞”导致的撞击或坠毁，可能引发火灾、爆炸等重大安全事故;⑤一旦发生无人机突发事故，在社交网络快速传播下，就会给油田及当地舆情造成不良社会影响。
3 无人机侦测防御技术
目前，无人机侦测防御技术相对成熟、应用比较广泛的主要是干扰阻断类技术。
3.1 无人机侦测技术
无人机侦测技术主要包括声波探测、图像探测、电磁频率探测及雷达探测4种类型，从侦测能力和适应性看，电磁频率侦测能够满足油气田安保防范需求。
3.2 无人机防御技术
无人机防御技术主要包括物理毁伤类防御技术和电磁频率干扰类技术。其中，物理毁伤类防御技术主要用于军事。就石油行业特点而言，结合油气田重点目标实际，油田企业更适合应用电磁频率干扰类技术开展重点目标安保防范工作。
3.3 防御技术方案分析论证
通过对几种无人机入侵方式和防御技术的需求进行研究，结合无人机导航诱骗设备与电磁频谱侦测设备、无人机干扰防御设备进行进一步分析研究，对几种防御技术方案进行论证及优缺点对比，具体如下。
3.3.1 方案一：“GPS导航诱骗技术”
其通过播发与真实卫星导航信号相同的诱骗信号，形成油气田重点目标或重点部位的球形立体防御空間，以微功率发射诱骗导航管控信号驱离无人机。优点：可对入侵无人机实施GPS诱骗干扰。缺点：①GPS导航诱骗设备全天24小时开启，会持续发射虚假GPS信息，可能会对油气田库区内人员定位巡检设备、周边移动基站GPS授时、周边车辆定位等造成影响，无法评估是否防御成功;②无法有效处置境外无人机、改装“黑飞”无人机入侵行为;③无法有效处置只通过“通信链路控制”而不开启导航的无人机入侵行为。
3.3.2 方案二：“电磁频谱侦测+GPS导航诱骗技术”
为了减少导航诱骗对油气田库区内人员定位巡检设备、周边移动基站GPS授时、周边车辆定位等造成的影响，并实现对无人机的侦测、预警以及防御效果评估，相关单位应在导航诱骗技术的基础上增加无人机电磁频谱侦测设备，该设备只接收不发射无线电信号。优点：①可对入侵无人机实施GPS导航诱骗干扰;②侦测设备与GPS诱骗设备联动，当侦测到无人机时才开启GPS诱骗干扰，干扰结束自动关停，对库区人员定位巡检设备、周边移动通信基站授时、周边车辆的GPS导航不会产生持续影响;③可以跟踪、预警无人机，并评估是否防御成功。缺点：①无法有效处置境外无人机、改装“黑飞”无人机入侵行为;②无法有效处置只通过“通信链路控制”而不开启导航的无人机入侵行为。
3.3.3 方案三：“电磁频谱侦测+GPS导航诱骗+全频段干扰压制技术”
为了解决境外无人机、改装“黑飞”无人机入侵问题，有效处置只通过“通信链路控制”而不开启导航的无人机入侵行为，相关单位应增强全频段干扰防御，对无人机的通信链路进行有效干扰，从而使无人机驱离或迫降。境外无人机、改装“黑飞”无人机采用特殊的飞控频段，相关单位需要应用全频段频谱（如：200 MHz～6 GHz）侦测技术及全频段干扰处置技术，并选用支持全频段频谱侦测、干扰一体机，在侦测到可疑无人机频段后，能够立即自动设置对应的干扰信号，并精确处置无人机，使无人机迫降或驱离。优点：①可对入侵无人机实施GPS导航诱骗干扰和通信链路干扰;②侦测设备与GPS诱骗设备、全频段干扰设备联动，当侦测到无人机时开启GPS诱骗干扰，干扰结束自动关停，对库区人员定位巡检设备、周边移动通信基站授时、周边车辆的GPS导航影响小;③具有侦测功能，可以跟踪、预警无人机，也能评估是否防御成功;④能对境外无人机、改装“黑飞”无人机进行侦测干扰处置;⑤有效处置只通过“通信链路控制”而不开启导航的无人机入侵行为。缺点：加入了多种技术的干扰方式，干扰功率有可能间接对油气库区造成影响。
4 现场应用情况
4.1 设备选型依据
依据中华人民共和国公共安全行业标准GA 1551.1-2019《石油石化系统治安反恐防范要求》（第1部分：油气田企业）中关于储油（气）库应配备符合国家有关规定的反无人机主动防御系统相关要求，组织在某油田一级重点目标开展毫瓦特基站式无人机诱骗防御系统现场部署和实验，并邀请当地公安机关反恐部门和无线电委员会对无人机诱骗防御设备进行技
术测验。
4.2 关键指标要求
部署毫瓦特基站式无人机诱骗防御系统时，要在100～500
米目标半径内形成导航信号诱骗防御，系统24小时持续工作，无须人员值守，信号发射功率小于10毫瓦，能有效应对导航模式下无人机机群侵扰和袭击。
4.3 试验过程
在距离一级重点目标生产区500米处，选定试飞小米4K、大疆域Air、大疆域Pro无人机，按照不同入侵方式，进行4次低空入侵现场实验。第一次在该系统撤防状态下由小米4K、大疆域Air两架无人机进行侵入试飞，侵入成功;第二次在該系统布防状态下由小米4K、大疆域Air两架无人机进行侵入试飞，被成功驱离防范区域;第三次在该系统布放状态下由小米4K、大疆域Air两架无人机侵入试飞，被成功驱离防范区域;第四次由大疆域Pro无人机挂载1 000毫升液体实施入侵实验，被成功驱离防范区域。针对4次不同状态下的入侵试验，在关闭系统和开启系统的情况下可实现无人机的低空防御。通过当地无线电管理委员会对该设备进行技术检测，各项检测结果均在检测合格范围内，符合国家无线电管理要求和标准，同时也符合公共安全行业《石油石化系统治安反恐防范要求》。但是，根据我国无线电管理的相关制度，新设无线电发射装置不得对已有的用频设备造成有害干扰。在使用无人机防御的相关装置时，要注意对其他合理用频设备设施的保护。
5 结 语
本文通过无人机防御技术在油气田重点目标、重点部位的研究分析、方案论证和现场应用，在油气田重点目标生产要害部位部署无人机防御设备，配合现有的人防、物防、技防等安防措施，能够形成从空中到地面立体化的安保防恐新格局，补齐油气田重点目标、重点部位等敏感区域的空域管控短板，提高防范能力。随着无人机产业的快速发展，无人机防御技术也在不断升级更新，逐步在油气田企业深入推广和应用。
主要参考文献
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[2]汪庭霁，黄伟宁，范振雄，等.无人机侦测技术方法研究[J].中国无线电，2017（11）：57-58.
[收稿日期]2020-09-09
