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管道巡检mesh自组网解决方案


管道巡检mesh自组网解决方案

概述

根据美国中央情报局(Central Intelligence Agency)《世界各国纪实年鉴》的统计。中国天然气管线长度不断增加;2018年已经增加到76000km,增幅是2010年的两倍。

现代天然气工业是在19世纪的城市煤气工业的基础上发展起来的,并以天然气逐步取代城市煤气为进程。随后世界各国陆续发现天然气田,以发现天然气田为各国现代天然气工业的开始,天然气在城市逐步取代人工煤气。

天然气管线可以分为三类:集气管线(从井口到净化厂)、输气干线(净化厂出口到城市门站或工厂)、配气管线(城市门站到用户)。

根据中国国家统计局的数据可以看出,在城市范围内人工煤气的产量、管线长度和用气人口在逐年下降,液化石油气的管线长度和用气人口也是逐年下降。而天然气的城市管线长度、供气量和用气人口逐年上升。

随着天然气城市管线的逐年上升,天然气管线的日常巡检运维也是工作量极为庞大的。因此如何提高巡检效率、及时发现管道受损点、实施管线检修等也成了有关部门备受关注的问题。

背景描述

我国地域辽阔,地形复杂,油气管道穿越公路、河流、沙漠、农田,线路长,覆盖范围广、地理环境特殊,通过巡检及时掌握管网运行状况及周边环境变化,发现管道缺陷和安全隐患,是保证油气管网安全运行的基础。然而当前油气管道巡检现状却多以人工运检为主,这给当前油气管道的巡检带来了诸多安全隐患与困难。

线路管网维护任务重:对长输油气管道经常要求“短平快”巡检,测量周期短、任务重、要求严;管网自身结构存在诸多薄弱环节,随周边环境影响,如巡检维护不及时,极易加快管道的老化。

传统人工巡检不全面:管道覆盖范围广、地理环境复杂,穿越无人区如沙漠戈壁、森林、高山等,有时人员和测量仪器无法到达。

高后果区易发次生灾害:对于潜在影响医院、集市、学校等人群疏散困难场所和周边有化工厂、加油站、油库等易燃易爆场所的管道,难以进行高频次的巡查,突发风险只能被动应对。

险要地带易发地质灾害:管道大多分布在野外,特别是险要地段难以实现巡检管理监督,防控自然和地质灾害损毁困难、安全隐患排查不及时。

管道泄漏隐蔽性高:传统石油、天然气泄漏检测依靠人工嗅觉、地面仪器、地表植被观察分析等,存在局限性;巡检不及时危险性高。

打孔盗油现象频繁:管道分布的复杂性和隐蔽性导致非法盗油现象时有发生,不仅给管道带来破坏,也会引发油气泄漏导致的安全事故。

现状分析

地形复杂

山区巡检具有高风险性,人工外业巡检无法到达的区域存在盲点。

人工巡查低效

新增项目多,巡线距离长,工作量大,步行巡检效率低,成本高。

突发事件响应不及时

紧急情况发生时人员无法快速到达指定地点,应急效率低。

工作人员缺乏

油气管道运维管理部门普遍存在减员现象,人员老化严重,管理成本高。

解决方案

ANYMESH自组网电台极限覆盖范围点对点最大通信距离达160公里,系统带宽最大达100M,实现了语音、视频、图像、消息、定位等信息实时处理能力,并与现有数字超短波、卫星通信实现横向融合连通。

方案设计如下:

如上图,整个消费救援指挥通信方案设计分为两个部分。

自组网机载节点部分:空中的无人机搭载的自组网机载节点设备与自组网单兵背负节点设备也可通过mesh组网方式互通互联,一般无人机到地面侦测人员的通信距离可达10-20KM以上

总指挥中心部分:应急通信车可通过4G/5G与附近通信基站或通过卫星信号构建和指挥中心之间的通信链路。

设备介绍

自组网机载台


产品名称

ANYMESH-SDR-A3(1W)MIMO轻薄型1W机载自组网模块

所属类别

自组网机载台(嵌入模块)

产品型号

ANYMESH-SDR-A3(1W)

产品简介

为了满足对载荷重量有限制的无人机集群通信组网应用需求 ,北京万蓝拓通信技术有限公司采用 OFDM 技术和移 动 Ad hoc 网络技术研制了 ANYMESH-SDR-A3 MIMO 轻薄机载 mesh 自组网电台,可不依赖任何基础通信设施而临 时、动态、快速地构建一个无线 IP mesh 网络,具有自组织、自恢复、高抗毁的能力,支撑数据、视频等多媒体业务 多跳传输。



为了满足对载荷重量有限制的无人机集群通信组网应用需求 ,北京万蓝拓通信技术有限公司采用 OFDM 技术和移 动 Ad hoc 网络技术研制了 ANYMESH-SDR-A3 MIMO 轻薄机载 mesh 自组网电台,可不依赖任何基础通信设施而临 时、动态、快速地构建一个无线 IP mesh 网络,具有自组织、自恢复、高抗毁的能力,支撑数据、视频等多媒体业务 多跳传输。


无线特性
网络规模
单频可达64节点

通信频率
常用320-470M/400-650M/1.2-1.5GHz
可选,1MHz
步进可调

发射功率
30dbm(2*0.5W),1dBm步进可调

带宽模式
2.5 / 5 / 10
/20* MHz版本

通信波形
TDD-COFDM +MIMO(双发双收)

载波调制
BPSK/QPSK/16QAM/64QAM/256QAM

接收灵敏
-103dBm@2.5MHz

通信距离
可达100km以上(空空视距)
组网功能
通信速率
峰值66Mbps@10MHz,

峰值125Mbps@20MHz(自适应)


传输时延
单挑平均7ms

多跳能力
短报文可达31跳、语音可达15跳、视频可达10跳以上

移动速度
支持移动速率可达1000km/h

启动时间
30秒
系统功能
入网时间
小于1秒

数据接口
网口* 1,串口* 2,电源* 1

频谱感知
具有频谱扫描、干扰指示功能

视频扩展
IP
输入

卫星定位
GPS/BD(按需外接)
物理特性
WIFI 接口
预留接口

供电要求
支持24~26V/2A

整机功耗
15~40W,双通道

工作温度
-30~+55℃ (第三方检测报告)

外壳尺寸
160*145*47mm

整机重量
280g


三屏便携式应急指挥箱



产品名称

MESH自组网便携式应急指挥箱

所属类别

三屏便携指挥箱

产品型号

ANYMESH-SDR-A6

产品简介

MESH自组网便携式应急指挥箱 自组网三屏调度台在航空航天、煤矿能源军工、公安、政企、应急救援、野外操作和指挥调度等行业,需求计算机对于现场的数据进行收集与处理,有时会面临着巨大的运算与高清的分屏显示查看以及处理,以及工作地点的不确定性,也需求强大的户外续航能力。普通笔记本电脑不具备防尘、防摔以及高强度的处理功能。


MESH自组网便携式应急指挥箱 自组网三屏调度台在航空航天、煤矿能源军工、公安、政企、应急救援、野外操作和指挥调度等行业,需求计算机对于现场的数据进行收集与处理,有时会面临着巨大的运算与高清的分屏显示查看以及处理,以及工作地点的不确定性,也需求强大的户外续航能力。普通笔记本电脑不具备防尘、防摔以及高强度的处理功能。


无线特性
网络规模
单频最大支持32节点

通信频率
常用560~600/1415~1465MHz,5MHz步进可调【70M至6GHz内可定制频段】

发射功率
常规2W【最大内置可选10W模块】

带宽模式
5/10/20/40MHz

通信波形
TDD-OFDM+CSMA/CA

载波调制
BPSK/QPSK/16QAM/64QAM(自适应)

接收灵敏
-98dBm@5MHz【高端可选-103dBm】

通信距离
30+km(地空/空空),10+km(地地)
组网能力
通信速率
峰值80Mbps(自适应)

传输时延
单跳约2ms

多跳能力
短报文可达20跳,语音可达15跳,视频可达8跳以上【链式组网】

移动速度
支持320+km/h高速移动【最高可支持3马赫】

启动时间
约32秒
系统功能
入网时间
小于1秒【路由切换小于1秒】

数据接口
RJ45网口*1,RS232串口*2,HDMI*1【编码H.265兼容264】

视频扩展
支持高清摄像机和无线摄像机输入

网络扩展
4G模组,WIFI AP 无线热点,卫星链路

卫星定位
GPS/BD
电脑特性
主板
嵌入式工业主板

CPU
第6/7代酷睿 I7-6700T/I7-7700T【可适应最新CPU】

内存
双通道DDR4(2*8G)2133MHz内存插槽【最大支持32G】

磁盘驱动器
500G SSD/1T机械硬盘【可按需求配置】

电池容量
16.8V/16AH锂电池【可选DC-19V大容量锂电池】

整机功耗
8~20W

工作时间
2~4h(可配户外应急电源)【AC90~264V@50~60Hz】

屏幕显示
17.3寸LED屏*3,1920*1080,300cd/m【可视角度178/170(H/V)】

工作温度
-40~+65℃(湿度10%~90不凝露)

震动测试
0.4Grms(10~500Hz)【可选1.12Grms(10~500Hz)】

外观尺寸
429*318*109(mm)

整机重量
9kg(不含拉杆箱)


方案总结

部署并应用全自主无人机巡检系统,不仅大大降低了人工巡检所带来的安全隐患和难度,而且显著提升了输油管线的巡检效率和精细度。无论是对油气管线的定期普查,还是突发事故的应急巡检处理,特别是需要加强巡护的高后果区,系统均可实现7*24小时不间断的日夜守护。用全自主、可视化、智能化的巡检系统方案,开辟了解决油气管道巡检痛点难点问题的新路径,促进了油气管线智能化的管理升级,从而实现安全、成本、效能总体最优。

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