摘要：天然气长输管道途径地区地质复杂，气候多样，沿线各种极端天气也对管网运行带来严峻挑战，本文主要介绍了在长输管道应急抢险中，如何实现无人机与应急通信车数据传输进行了三种方案的论述，在管道发生险情时能够把现场情况实时传输到应急指挥中心，为应急抢险提供通信支持。
关键词：长输管道；应急抢险；数据传输；实时
随着国内经济的发展，国家对能源的需求越来越大，到2025年，国内油气管网规模将达到24万公里，天然气长输管道作为国家重要能源能源之一，关系到沿线国计民生，其安全性显得尤为重要，天然气长输管道沿线地形复杂、地貌多变、气候条件差，一直面临复杂地段管道巡查、管道保护和应急抢险等难题。天然气长输管道一旦发生泄漏、燃烧、爆炸等事故，将严重威胁周边人员的生命安全，造成重大经济损失和社会影响。另外从长输管道安全管理实践上看，不可抗力的自然灾害，比如泥石流和洪水，也会对天然气长输管道造成很大威胁。为确保输气管道安全运行，应对各种自然灾害和紧急情况，将应急现场情况及时传送到应急指挥中心，就需要建立应急通信系统，应用卫星通信车和无人机作为长距离输气管道的移动和应急通信手段,为石油行业利用新型通信手段保障输气生产安全提供借鉴。
1系统介绍
1.1卫星指挥车系统
通信指挥车系统包括卫星、微波、4G公网、无线移动单兵等通信分系统，环境监测分系统，语音调度分系统，图像采集及显示分系统，广播及扩音分系统、辅助决策及综合应用分系统，当出现管道泄漏、滑坡、天然气燃烧等应急事件时，应急通信车可以第一时间赶往现场，对周围环境，气体浓度等进行实时采集，并将现场的音频、视频传到集团公司及单位应急指挥中心，为应急小组提供高效快速的决策支持。
1.2无人机应急监测系统
无人机应急监测系统主要包括机载飞控、信息采集、数据传输、地面站系统等，本系统的应用主要有影像采集与传输和数据分析辅助决策两个应用功能。
通过无人机管道应急区域上空进行航空拍摄，获得影像资料，传到无人机地面站系统，连接应急通信车视频会议设备，通过卫星传到集团公司及单位应急指挥中心，方便管道公司及上级单位第一时间掌握现场情况，做出应急措施。
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2无人机与通信车连接的必要性
2014年，管道公司投用了一辆卫星通信车，并在平原地带进行了应急演练，通过卫星传输，用车载高清摄像头及单兵系统对应急演练现场进行了连续10个小时音视频连接，将现场情况实时传输到的管道公司应急指挥中心，卫星通信车具有传输距离远，通信稳定、不容易受到地理条件限制等优势；
无人机具有灵活便捷，能够快速反应。一般情况下，由于无人机体积小，重量轻，甚至可以由作业人员随身携带。一旦出现应急险情，可以第一时间随作业人员一同到达作业现场。其次，无人机机动性强，视野广阔。经过多年的发展，民用无人机技术已经成熟地运用于影视航拍和国土测绘等多个领域，可远观、可近察，可快速搜索整个应急现场，也可仔细搜寻特定区域。
天然气长输管道途径地区跨度大，线路长，从西部山区到平原，再到东部水网地带，穿越地区地形复杂，仅靠无人机或者通信车无法满足应急指挥中心对现场情况的掌握，在2016年到2018年之间，由于水土流失和地质灾害的影响，所辖山区天然气管道的安全运行受到极大影响，尤其是遇到山洪、滑坡等事件，遇到此种情况，由于山区道路条件限制，通信车只能开到现场附近，车载摄像机无法发挥作用，虽然单兵系统可以在2--3公里内和通信车建立通信，但无法展现现场的全貌，因此需要考虑将通信车和无人机进行连接，发挥各自优势，将现场情况实时传输到应急指挥中心，为领导决策提供依据。
3无人机与通信车三种连接方式
根据山区管道应急事件现场无人机和卫星通信车实际运用情况，结合现有设备和接口配置，为实现无人机画面实时通过卫星信道传输，共论证对接方案如下。
3.1现场具备卫星通信车和无人机地面终端站在同一位置的对接方案
应急通信指挥车和无人机系统地面终端近端对接+无人机远程飞控方案。无人机地面终端支持AV和HDMI视频输出，应急通信指挥车支持HDMI、DVI、VGA视频输入接口。因此，通过DVI转HDMI线将应急通信指挥车和无人机地面终端互联，可以实现无人机图像实时传输到应急通信指挥车，再通过卫星通道实时转发至北京和武汉指挥会场。本方案在2016年山区管道抢险中应用正常，实现无人机画面的接入上传。
本方案现场实施要求是要求应急通信指挥车和无人机系统均要到达抢险现场才可以保障有效、安全操作，确保设备使用安全。2018年秋，在鄂西山区阀室附近应急演练，通过HDMI转网口并应用该方案，提高了现场应用范围。
3.2卫星通信车和无人机地面终端站通过无线网桥远端对接方案
根据无人机系统支持无线网络传输功能特点，制定测试远端对接方案。对接通过应急通信指挥车便携无线网桥将指挥车和无人机互联，无人机图传通过网络传输至卫星车，再通过卫星通道传输至北京和武汉指挥会场。该方案可以解决应急通信指挥车无法入场这一不利条件，指挥车只需推进至距现场视距尽可能近的位置，无人机系统人工运送至现场，双系统通过无线网桥桥接互联。
本方案不足是经过测试，无人机系统地面终端使用的是飞控和图传隔离传输机制，通过地面终端网络接口只能将飞控部分传输至指挥车，图传不支持网络传输。与无人机技术人员结合，支持无线传输其实是支持先保存录像再通过系统内封闭无线频道将图传发送至地面终端。因此无法实现系统图传实时对接。
3.3结合现有设备提出应急通信指挥车和无人机系统网桥视频会议近端对接方案
该方案是建立在方案一无法实现情况下，测试论证出的可行性方案。方案实施方法是将应急通信指挥车开赴至视距现场尽可能近的、安全的高点停车位，可以视距较好的地点观察到现场全貌。无人机系统携带一套视频会议终端和便携网桥，一起人工运送至现场进行搭建。无人机实时图像到达地面终端，接入视频会议系统，再通过无线网桥传送至应急通信指挥车，通过卫星接入北京和武汉会场。方案优点是具备较强的可操作性和针对性，即可以确保双系统设备安全，又可以完成无人机实时图传显示和监控功能，同时无人机操作人员直接入会接受调度指挥。
实现本方案，需要一套额外视频会议终端和显示设备，同时需要现场提供便携电源为终端供电；卫星通信车需要找到视距现场近的高点，和无人机地面终端站搭建无线网桥，确保无线信号稳定。
4结语
本文针对天然气管道应急抢险中，结合现有设备，对如何将无人机与通信车相连接进行了总结，天然气长输管道作为国家能源的大动脉，保证天然气长输管道的安全稳定运行是社会和企业的一项重要责任，如何更好的研究运用应急通信系统，发挥无人机与应急通信车的优势，为管道保驾护航是今后的研究的一个重要课题。
参考文献
[1]马力，万昕成.基于应急通信车与无人机的灾情监测.科学家，2017.
论文作者:杨文辉,杜霈
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/1
标签：无人机论文; 指挥车论文; 管道论文; 通信论文; 现场论文; 终端论文; 方案论文; 《防护工程》2019年12期论文;