無(wú)人機(jī)防御技術(shù)在油氣田重點(diǎn)目標(biāo)的應(yīng)用研究

馬方 岳妍瑛 盧敏

[摘 要]近年來(lái)，無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，并逐漸從軍用領(lǐng)域擴(kuò)展到民用領(lǐng)域，為航拍測(cè)繪、災(zāi)難救援、新聞報(bào)道、快遞物流等行業(yè)帶來(lái)了極大便利，但因無(wú)人機(jī)“黑飛、誤飛”在國(guó)內(nèi)外造成的安全事件（故）也屢有發(fā)生。油氣田屬于高危行業(yè)，易燃、易爆等特點(diǎn)使其更容易遭到暴恐分子襲擊和破壞。本文對(duì)當(dāng)前油氣田重點(diǎn)目標(biāo)低空無(wú)人機(jī)防御技術(shù)的應(yīng)用方案進(jìn)行論證和研究，為無(wú)人機(jī)防御技術(shù)在油氣田低空防御和敏感區(qū)域突發(fā)事件應(yīng)對(duì)中的應(yīng)用提供參考。

[關(guān)鍵詞]無(wú)人機(jī)防御技術(shù);重點(diǎn)目標(biāo);油氣田

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.026

[中圖分類(lèi)號(hào)]F270.7;TE48[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2020）20-00-02

0? ? ?引 言

油氣田屬于高危行業(yè)，尤其在生產(chǎn)區(qū)域的大站、大庫(kù)（如石油儲(chǔ)備庫(kù)、儲(chǔ)氣庫(kù)、凈化廠(chǎng)、聯(lián)合站等）一般都屬于重大危險(xiǎn)源，存儲(chǔ)物質(zhì)具有易燃、易爆、易擴(kuò)散揮發(fā)等特點(diǎn)，事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)值較高，稍有不慎就極有可能出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸、中毒等事故災(zāi)害，無(wú)論是對(duì)人員安全、財(cái)產(chǎn)安全還是周?chē)h(huán)境都有較大的危害和影響，造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估量。隨著民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)放和快速發(fā)展，在無(wú)人機(jī)行業(yè)領(lǐng)域，飛行愛(ài)好者通過(guò)航拍、測(cè)繪等方式誤入油氣庫(kù)區(qū)事件時(shí)有發(fā)生。因此，現(xiàn)階段在油氣田重點(diǎn)目標(biāo)研究和應(yīng)用有效的無(wú)人機(jī)防御技術(shù)變得尤為重要和迫切。

1? ? ?國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)偵測(cè)與防御技術(shù)發(fā)展起步較晚，且以軍用為主。近年來(lái)，民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，無(wú)人機(jī)防御領(lǐng)域技術(shù)研究越來(lái)越多。目前，無(wú)人機(jī)防御技術(shù)主要包括兩部分：無(wú)人機(jī)偵測(cè)技術(shù)和無(wú)人機(jī)防御技術(shù)。技術(shù)類(lèi)型主要包括4類(lèi)：跟蹤預(yù)警技術(shù)、干擾技術(shù)、毀傷技術(shù)和截獲技術(shù)。民用市場(chǎng)以跟蹤預(yù)警和干擾技術(shù)為主，更關(guān)注的是性?xún)r(jià)比、實(shí)用性、易用性以及減少二次事故。

2? ? ?潛在隱患風(fēng)險(xiǎn)概述

油氣田生產(chǎn)區(qū)域大多高度分散，周邊有戈壁、丘陵、山巒等復(fù)雜環(huán)境，同時(shí)部分重點(diǎn)目標(biāo)處于鬧市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊，外部環(huán)境復(fù)雜。儲(chǔ)氣庫(kù)、石油儲(chǔ)備庫(kù)等油氣田重點(diǎn)目標(biāo)作為安防重地，更容易受到襲擊。針對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)“低、小、慢”類(lèi)無(wú)人機(jī)可能造成的威脅，目前在防范工作方面還存在以下問(wèn)題：①站庫(kù)管理主要依靠人工巡邏，人員無(wú)法準(zhǔn)確判識(shí)空中物體，并采取應(yīng)急措施;②安防手段單一被動(dòng)，受天氣條件影響無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候、全時(shí)段、無(wú)死角監(jiān)視，值守人員不具備庫(kù)區(qū)空中突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力;③地面安保措施可以采取簡(jiǎn)單的物防、技防手段，空中安保措施為零;④重點(diǎn)目標(biāo)關(guān)鍵區(qū)域（如罐區(qū)、關(guān)鍵運(yùn)行裝置等）一旦受到無(wú)人機(jī)“黑飛、誤飛”導(dǎo)致的撞擊或墜毀，可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等重大安全事故;⑤一旦發(fā)生無(wú)人機(jī)突發(fā)事故，在社交網(wǎng)絡(luò)快速傳播下，就會(huì)給油田及當(dāng)?shù)剌浨樵斐刹涣忌鐣?huì)影響。

3? ? ?無(wú)人機(jī)偵測(cè)防御技術(shù)

目前，無(wú)人機(jī)偵測(cè)防御技術(shù)相對(duì)成熟、應(yīng)用比較廣泛的主要是干擾阻斷類(lèi)技術(shù)。

3.1? ?無(wú)人機(jī)偵測(cè)技術(shù)

無(wú)人機(jī)偵測(cè)技術(shù)主要包括聲波探測(cè)、圖像探測(cè)、電磁頻率探測(cè)及雷達(dá)探測(cè)4種類(lèi)型，從偵測(cè)能力和適應(yīng)性看，電磁頻率偵測(cè)能夠滿(mǎn)足油氣田安保防范需求。

3.2? ?無(wú)人機(jī)防御技術(shù)

無(wú)人機(jī)防御技術(shù)主要包括物理毀傷類(lèi)防御技術(shù)和電磁頻率干擾類(lèi)技術(shù)。其中，物理毀傷類(lèi)防御技術(shù)主要用于軍事。就石油行業(yè)特點(diǎn)而言，結(jié)合油氣田重點(diǎn)目標(biāo)實(shí)際，油田企業(yè)更適合應(yīng)用電磁頻率干擾類(lèi)技術(shù)開(kāi)展重點(diǎn)目標(biāo)安保防范工作。

3.3? ?防御技術(shù)方案分析論證

通過(guò)對(duì)幾種無(wú)人機(jī)入侵方式和防御技術(shù)的需求進(jìn)行研究，結(jié)合無(wú)人機(jī)導(dǎo)航誘騙設(shè)備與電磁頻譜偵測(cè)設(shè)備、無(wú)人機(jī)干擾防御設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步分析研究，對(duì)幾種防御技術(shù)方案進(jìn)行論證及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，具體如下。

3.3.1? ?方案一：“GPS導(dǎo)航誘騙技術(shù)”

其通過(guò)播發(fā)與真實(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)相同的誘騙信號(hào)，形成油氣田重點(diǎn)目標(biāo)或重點(diǎn)部位的球形立體防御空間，以微功率發(fā)射誘騙導(dǎo)航管控信號(hào)驅(qū)離無(wú)人機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：可對(duì)入侵無(wú)人機(jī)實(shí)施GPS誘騙干擾。缺點(diǎn)：①GPS導(dǎo)航誘騙設(shè)備全天24小時(shí)開(kāi)啟，會(huì)持續(xù)發(fā)射虛假GPS信息，可能會(huì)對(duì)油氣田庫(kù)區(qū)內(nèi)人員定位巡檢設(shè)備、周邊移動(dòng)基站GPS授時(shí)、周邊車(chē)輛定位等造成影響，無(wú)法評(píng)估是否防御成功;②無(wú)法有效處置境外無(wú)人機(jī)、改裝“黑飛”無(wú)人機(jī)入侵行為;③無(wú)法有效處置只通過(guò)“通信鏈路控制”而不開(kāi)啟導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)入侵行為。

3.3.2? ?方案二：“電磁頻譜偵測(cè)+GPS導(dǎo)航誘騙技術(shù)”

為了減少導(dǎo)航誘騙對(duì)油氣田庫(kù)區(qū)內(nèi)人員定位巡檢設(shè)備、周邊移動(dòng)基站GPS授時(shí)、周邊車(chē)輛定位等造成的影響，并實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的偵測(cè)、預(yù)警以及防御效果評(píng)估，相關(guān)單位應(yīng)在導(dǎo)航誘騙技術(shù)的基礎(chǔ)上增加無(wú)人機(jī)電磁頻譜偵測(cè)設(shè)備，該設(shè)備只接收不發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：①可對(duì)入侵無(wú)人機(jī)實(shí)施GPS導(dǎo)航誘騙干擾;②偵測(cè)設(shè)備與GPS誘騙設(shè)備聯(lián)動(dòng)，當(dāng)偵測(cè)到無(wú)人機(jī)時(shí)才開(kāi)啟GPS誘騙干擾，干擾結(jié)束自動(dòng)關(guān)停，對(duì)庫(kù)區(qū)人員定位巡檢設(shè)備、周邊移動(dòng)通信基站授時(shí)、周邊車(chē)輛的GPS導(dǎo)航不會(huì)產(chǎn)生持續(xù)影響;③可以跟蹤、預(yù)警無(wú)人機(jī)，并評(píng)估是否防御成功。缺點(diǎn)：①無(wú)法有效處置境外無(wú)人機(jī)、改裝“黑飛”無(wú)人機(jī)入侵行為;②無(wú)法有效處置只通過(guò)“通信鏈路控制”而不開(kāi)啟導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)入侵行為。

3.3.3? ?方案三：“電磁頻譜偵測(cè)+GPS導(dǎo)航誘騙+全頻段干擾壓制技術(shù)”

為了解決境外無(wú)人機(jī)、改裝“黑飛”無(wú)人機(jī)入侵問(wèn)題，有效處置只通過(guò)“通信鏈路控制”而不開(kāi)啟導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)入侵行為，相關(guān)單位應(yīng)增強(qiáng)全頻段干擾防御，對(duì)無(wú)人機(jī)的通信鏈路進(jìn)行有效干擾，從而使無(wú)人機(jī)驅(qū)離或迫降。境外無(wú)人機(jī)、改裝“黑飛”無(wú)人機(jī)采用特殊的飛控頻段，相關(guān)單位需要應(yīng)用全頻段頻譜（如：200 MHz～6 GHz）偵測(cè)技術(shù)及全頻段干擾處置技術(shù)，并選用支持全頻段頻譜偵測(cè)、干擾一體機(jī)，在偵測(cè)到可疑無(wú)人機(jī)頻段后，能夠立即自動(dòng)設(shè)置對(duì)應(yīng)的干擾信號(hào)，并精確處置無(wú)人機(jī)，使無(wú)人機(jī)迫降或驅(qū)離。優(yōu)點(diǎn)：①可對(duì)入侵無(wú)人機(jī)實(shí)施GPS導(dǎo)航誘騙干擾和通信鏈路干擾;②偵測(cè)設(shè)備與GPS誘騙設(shè)備、全頻段干擾設(shè)備聯(lián)動(dòng)，當(dāng)偵測(cè)到無(wú)人機(jī)時(shí)開(kāi)啟GPS誘騙干擾，干擾結(jié)束自動(dòng)關(guān)停，對(duì)庫(kù)區(qū)人員定位巡檢設(shè)備、周邊移動(dòng)通信基站授時(shí)、周邊車(chē)輛的GPS導(dǎo)航影響小;③具有偵測(cè)功能，可以跟蹤、預(yù)警無(wú)人機(jī)，也能評(píng)估是否防御成功;④能對(duì)境外無(wú)人機(jī)、改裝“黑飛”無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵測(cè)干擾處置;⑤有效處置只通過(guò)“通信鏈路控制”而不開(kāi)啟導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)入侵行為。缺點(diǎn)：加入了多種技術(shù)的干擾方式，干擾功率有可能間接對(duì)油氣庫(kù)區(qū)造成影響。

4? ? ?現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

4.1? ?設(shè)備選型依據(jù)

依據(jù)中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA 1551.1-2019《石油石化系統(tǒng)治安反恐防范要求》（第1部分：油氣田企業(yè)）中關(guān)于儲(chǔ)油（氣）庫(kù)應(yīng)配備符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定的反無(wú)人機(jī)主動(dòng)防御系統(tǒng)相關(guān)要求，組織在某油田一級(jí)重點(diǎn)目標(biāo)開(kāi)展毫瓦特基站式無(wú)人機(jī)誘騙防御系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)部署和實(shí)驗(yàn)，并邀請(qǐng)當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)反恐部門(mén)和無(wú)線(xiàn)電委員會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)誘騙防御設(shè)備進(jìn)行技

術(shù)測(cè)驗(yàn)。

4.2? ?關(guān)鍵指標(biāo)要求

部署毫瓦特基站式無(wú)人機(jī)誘騙防御系統(tǒng)時(shí)，要在100～500

米目標(biāo)半徑內(nèi)形成導(dǎo)航信號(hào)誘騙防御，系統(tǒng)24小時(shí)持續(xù)工作，無(wú)須人員值守，信號(hào)發(fā)射功率小于10毫瓦，能有效應(yīng)對(duì)導(dǎo)航模式下無(wú)人機(jī)機(jī)群侵?jǐn)_和襲擊。

4.3? ?試驗(yàn)過(guò)程

在距離一級(jí)重點(diǎn)目標(biāo)生產(chǎn)區(qū)500米處，選定試飛小米4K、大疆域Air、大疆域Pro無(wú)人機(jī)，按照不同入侵方式，進(jìn)行4次低空入侵現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。第一次在該系統(tǒng)撤防狀態(tài)下由小米4K、大疆域Air兩架無(wú)人機(jī)進(jìn)行侵入試飛，侵入成功;第二次在該系統(tǒng)布防狀態(tài)下由小米4K、大疆域Air兩架無(wú)人機(jī)進(jìn)行侵入試飛，被成功驅(qū)離防范區(qū)域;第三次在該系統(tǒng)布放狀態(tài)下由小米4K、大疆域Air兩架無(wú)人機(jī)侵入試飛，被成功驅(qū)離防范區(qū)域;第四次由大疆域Pro無(wú)人機(jī)掛載1 000毫升液體實(shí)施入侵實(shí)驗(yàn)，被成功驅(qū)離防范區(qū)域。針對(duì)4次不同狀態(tài)下的入侵試驗(yàn)，在關(guān)閉系統(tǒng)和開(kāi)啟系統(tǒng)的情況下可實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的低空防御。通過(guò)當(dāng)?shù)責(zé)o線(xiàn)電管理委員會(huì)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)，各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果均在檢測(cè)合格范圍內(nèi)，符合國(guó)家無(wú)線(xiàn)電管理要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也符合公共安全行業(yè)《石油石化系統(tǒng)治安反恐防范要求》。但是，根據(jù)我國(guó)無(wú)線(xiàn)電管理的相關(guān)制度，新設(shè)無(wú)線(xiàn)電發(fā)射裝置不得對(duì)已有的用頻設(shè)備造成有害干擾。在使用無(wú)人機(jī)防御的相關(guān)裝置時(shí)，要注意對(duì)其他合理用頻設(shè)備設(shè)施的保護(hù)。

5? ? ?結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)無(wú)人機(jī)防御技術(shù)在油氣田重點(diǎn)目標(biāo)、重點(diǎn)部位的研究分析、方案論證和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，在油氣田重點(diǎn)目標(biāo)生產(chǎn)要害部位部署無(wú)人機(jī)防御設(shè)備，配合現(xiàn)有的人防、物防、技防等安防措施，能夠形成從空中到地面立體化的安保防恐新格局，補(bǔ)齊油氣田重點(diǎn)目標(biāo)、重點(diǎn)部位等敏感區(qū)域的空域管控短板，提高防范能力。隨著無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)防御技術(shù)也在不斷升級(jí)更新，逐步在油氣田企業(yè)深入推廣和應(yīng)用。

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[收稿日期]2020-09-09