油气田企业无人机主动防御技术应用与探究_张福民.pdf

安全、健康环境安全管理2023 年第 23 卷第 2 期DOI:103969/jissn1672-7932202302009SAFETY HEALTH ENVIONMENT52油气田企业无人机主动防御技术应用与探究张福民(中石化胜利石油管理局有限公司，山东东营257000)收稿日期:2022-12-01作者简介:张福民，高级政工师，研究生学历，2009 年毕业于山东省委党校法学理论专业，现从事油田企业公共安全管理工作。摘要:分析了无人机发展现状及潜在风险，总结无人机主动防御系统的工作原理及技术特点，及其在油气田企业的实践应用及注意事项，为进一步发挥无人机主动防御技术在油气田企业公共安全的防范作用提供参考。关键词:油气田企业;公共安全;反恐防范;无人机;主动防御中图分类号:X937文献标识码:A文章编号:1672-7932(2023)02-052-030前言近年来，党中央、国务院高度重视石油石化行业治安反恐防范工作，做出了一系列重大决策部署。2019 年 7 月 1 日正式实施的公共安全行业标准 GA155112019 石油石化系统治安反恐防范要求(以下简称 要求)1，为重要油气设施的安防建设提供关键性、基础性技术支撑，对石油石化企业提升安全防范能力、实现行业安全发展、保障国家能源安全和社会稳定具有重大现实意义。要求 对油气田、炼油与化工、成品油和天然气销售、工程技术服务、公路运输等 5 个专业领域的治安反恐防范工作进行了规范，规定了重点目标、重点部位、目标等级和防范级别、总体防范要求，明确了常态和非常态条件下人力防范、实体防范、技术防范以及安全防范系统的技术要求。山东省也对无人机主动防御提出了要求，尤其是被确定为一、二级重点目标的自来水厂、储油(气)库，要率先推动无人机防御系统建设。由此可见，无人机主动御技术在保障石油石化能源安全方面具有重要的作用。1无人机发展现状及潜在风险11无人机技术发展现状近年来，无人机产业发展不断加快，逐渐从军用领域延伸到了民用领域。据中国民用航空局数据统计，截至 2020 年底，全行业无人机拥有者注册用户达 55.8 万架，其中个人用户 51.7 万架，无人机有效驾驶员执照达到 88 994 本2。从行业应用来看，电力行业在无人机巡检技术应用比较成熟和领先，国家电网目前已有几千台无人机开展巡检作业，采集大量缺陷样片，形成具备大数据分析和人工智能识别的基础数据，通过不断优化，已经可以实现一些场景的智能判断分析。从国内油气田企业来看，各油气田企业都已开始加大无人机技术应用，大庆油田成立了专业化无人机巡检队伍，为各开发单位提供无人机巡检服务;大港油田搭建了无人机管控平台和智能化识别平台。从国内技术发展来看，新一轮科技革命和产业变革正在快速进行，大数据的形成、理论算法的革新、计算能力的提升及网络通讯的升级，驱动人工智能发展进入新阶段，智能化成为技术和产业发展的重要方向，这些都为无人机技术的应用提供了更广阔的前景3。2023 年第 23 卷第 2 期安全管理SAFETY HEALTH ENVIONMENT5312无人机技术的潜在风险无人机违规飞行和用于恐怖袭击事件，直接威胁到人类社会公共安全。2017 年，国内某机场一个月内发生 9 起“无人机扰航”事件，严重干扰机场的正常客运飞行。2021 年 2 月，重庆一架无人机超低空飞行逼停轨道行驶中的列车。2019 年1 月 10 日，也门举行军队阅兵式时，突然遭到无人机自杀式攻击，导致多人伤亡。2021 年 11 月，伊拉克总理的住所遭受了无人机的恐怖袭击。石油石化系统有着易燃易爆、高温高压、有毒有害等显著的行业特点，一旦发生问题极易造成群死群伤和重大财产损失，历来是暴恐活动觊觎的重点，而石油石化系统的油(气)库、炼油厂装置区，因其特有的危险性与重要性，更是防范无人机“黑飞”和恐怖威胁的重中之重4。20192021年，沙特境内的石油设施和油(气)田遭受无人机多次袭击，造成了不可估量的损失，防范无人机的恐怖袭击迫在眉睫。2无人机主动防御系统21无人机主动防御系统工作原理无人机是利用无线电遥感设备和自备程序控制装置操纵的无人飞行设备，是人工智能的产物，最早由英国飞机设计师杰佛里德哈维兰在 1914年发明的5。无人机大致分为 3 类:民用消费级、专业级、军用级，目前已开发出无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人伞翼机等。常规的无人机反制手段分为:目标(无人机)探测与发现、目标确认识别、目标干扰驱离 3 个步骤，依次对应不同的设备，构成相互协作的整套系统。当前，石油石化行业应用最多的是无人机主动防御系统。该系统采用导航诱骗技术对无人机进行反制，通过发射卫星导航管控信号，干扰无人机的导航单元，从而驱离无人机，即形成一个以无人机主动防御系统为圆心，半径不小于 500 m 的球形防御空间，在此空间外的无人机飞不进来，在此空间内的无人机无法起飞。用户可根据防御区域的大小和环境特点，合理布设单个或多个防御基站，构建全天候、全天时、全方位的无人机禁飞防护区。22无人机主动防御技术特点相比于常规无人机反制手段，无人机主动防御系统具有如下技术优势:信号辐射功率较低，对周边人员及非导航类设备无任何影响，且为 360度全向覆盖、无需人员操作;可 24 h 无人值守，可同时防御来自不同方向的无人机机群;不依赖探测类设备，可独立完成防御任务，使用成本较低;因播发的诱骗信号与真实卫星信号仿真度极高，驱离响应时间较短，无人机在被反制过程中，不易产生坠机引发的次生伤害;无需考虑入侵的无人机采用何种频段控信号、是否跳频或保持静默飞行，防御类型较广;针对依靠卫星导航技术进行远距离控制、精确攻击为目的无人机尤为有效。3实践应用中石化某油田按照要求 第一部分:油气田企业的安全防范技术要求，结合油气田一级重点目标所处的环境条件和低空防御系统装备技术性能，以及无人机具有的机动灵活、体积小、可以靠近遮蔽物飞行等特点，率先在一级治安反恐防范重点目标 原油库的制高点安装了无人机主动防御系统，实现 24 h 全天候自主防范无人机入侵。31安装部署a)风险识别分析。原油库内的储油罐、泵房、计量间、原油装车等 4 个易燃易爆区域，一旦遇到利用无人机拍照直播、携带危险物品等空中入侵的危险行为，将产生严重后果。目前，无人机飞行高度一般在 1 000 m 以下，速度较慢，雷达反射面积小，难发现、难捕捉、难处置，对重点目标的空防安全形成极大威胁，成为治安反恐重点目标和重要生产设施空域防范的难点。b)合理安装部署。按照要求，一级重要目标应安装配备符合国家有关规定的反无人机主动防御系统，信号作用距离应覆盖储油罐区;配备符合国家规定的豪瓦特无人机主动防御系统，实现24 h 无人值守，发射功率应小于或等于 10 mW 等。为确保无人机主动防御系统安装位置满足高度要求，能够实现对储罐区和重要设施空域的立体式全覆盖且无盲区6，安装位置如图 1 所示。张福民油气田企业无人机主动防御技术应用与探究安全、健康环境安全管理2023 年第 23 卷第 2 期SAFETY HEALTH ENVIONMENT54图 1现场部署示意32注意事项a)加强检验检测。无人机主动防御系统必须经国家无线电监测中心、检测中心等具有国家资质的无线电专业检测机构检测合格，并出具检测报告。在无人机主动防御系统选型阶段，生产厂商必须提供相关技术参数，按照企业要求对系统进行技术调整，并定期复检校准。在实际运行过程中，通过系统软件实时检测设备的工作运行状态，做到及时发现问题，快速采取措施，保障系统处于正常状态。b)防止越权建设。无人机防御工作不针对所有治安反恐防范重点目标，不追求为全面防范建设多种设备。无人机反制技术仅限采用欺骗控制手段，仅基于无人机反制目的，禁止越权配备无人机探测、干扰、截控、捕获、摧毁类设备，以及发射功率大、频带宽、频段多的无人机压制设备7。无人机主动防御系统应不影响区域内正常生产运行及安全管理，应与企业已使用的 GPS 导航模块不冲突。33实施效果无人机主动防御系统实践应用以来，已防御无人机多次入侵，基本实现了对任何操控无人机入侵或飞跃库区行为的“黑飞”事件的“零容忍”，构建了一级重点目标全天候、全天时、全方位的无人机禁飞防护区。无人机主动防御系统的应用，保障了油气田企业油(气)站库的储油罐区、零销装车、泵站阀室等生产部位的空域安全，维护了正常的生产秩序，保护了站场内抢修、维修、施工的过程安全，保障了站内生产设备设施的正常运行运转。在震慑“飞手”的同时，有效制止外来不明无人机对生产设施的非法航拍、GPS 航线飞行闯入、吊装不明物体接近等各类“黑飞”事件的发生，保护了油(气)站库的公共安全。4结语近年来，各石油石化企业严格遵照国家有关要求，配备使用符合国家无线电管理机构要求的无人机主动防御设备。无人机主动防御系统在治安反恐防范工作中的应用越来越广泛，研究和使用无人机主动防御工作要从维护国家安全、社会安全、保障人民生命财产安全的战略高度，积极推进落实好防范无人机恐怖袭击措施，确保治安反恐防范重点目标安全，保障国家能源安全。5参考文献 1 中华人民共和国公安部GA 15512019 石油石化系统治安反恐防范要求 S 2 王枝鑫，刘睿莹，胡广亮，等无人机反制技术概述 J 中国科技纵横，2017(13):1671-2064 3 董淼无人机在油气田企业安全生产中的应用探讨 J 石化技术，2017，24(6):212-214 4 谢佳易燃易爆化工单位反恐对策研究J 武警学院学报，2009，25(4):32-35 5 石红梅，谭晃 国外无人机监管及反制技术最新发展概况 J 中国安防，2016(4):100-105 6 曾大龙石油化工行业反恐防范管理探讨 J 中国石油和化工标准与质量，2019，39(15):81-82 7 安聪，赵东风，韩丰磊，等石化企业公共安全风险评估方法的探讨 J 现代化工，2014，34(9):8-11Application and esearch of UAV Active DefenseTechnology in Oil and Gas Field EnterprisesZhang Fumin(SINOPEC Shengli Oil Field Petroleum Administra-tion Co，Ltd，Shandong，Dongying，257000)Abstract:The development status and potential risksof UAV were analyzed，the working principle andtechnical characteristics of UAV active defense sys-tem were summarized，and the practical applicationand precautions of UAV active defense technology inoil and gas field enterprises were introduced，provi-ding reference for further playing the role of UAV ac-tive defense technology in public safety prevention ofoil and gas field enterprisesKey words:oil and gas field enterprises;public safe-ty;counter terrorism prevention;UAV;active defense