董長(zhǎng)歌

蘭州輸油氣分公司隴西輸油站

由于有些輸油氣管道分布在人煙稀少的荒野、沼澤和起伏不平的山地，甚至是陡峭的崇山峻嶺之間，導(dǎo)致巡護(hù)工作難度大、效率低，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種潛在的安全隱患，而且巡護(hù)人員的安全難以保證。在這種情況下，傳統(tǒng)的人工徒步巡線(xiàn)及使用車(chē)輛巡檢存在明顯的不足，因而探索新的管道巡檢辦法十分必要。

1 多軸旋翼無(wú)人機(jī)的主要特點(diǎn)和功能

多軸旋翼無(wú)人機(jī)指的是一種無(wú)人飛行檢測(cè)器。多軸旋翼無(wú)人機(jī)的螺旋槳在機(jī)身四周,行成多個(gè)空氣舵來(lái)控制飛行器。氣動(dòng)布局使無(wú)人機(jī)具有直升機(jī)和固定翼兩種飛行模式，可垂直起飛和降落, 既有直升機(jī)盤(pán)旋任務(wù)的特點(diǎn)和巡航能力,又有固定翼飛機(jī)長(zhǎng)距離、快速巡視的優(yōu)點(diǎn)；既可以在不同的高度上進(jìn)行巡航或盤(pán)旋,又能提供高清視頻及高清圖像。其拍攝的影像具有高清晰、大比例、小面積、高現(xiàn)勢(shì)性的優(yōu)點(diǎn)，特別適合獲取帶狀地區(qū)航拍影像。多軸旋翼無(wú)人機(jī)能夠攜帶不同用途的任務(wù)模塊,如多任務(wù)負(fù)載平臺(tái)、便攜式多光譜傳感器、數(shù)碼攝像機(jī)、強(qiáng)光手電筒、小型交付設(shè)備、步話(huà)機(jī)繼電器等任務(wù)負(fù)載器。地面指揮控制站可以在飛行控制中進(jìn)行輸油氣管道的監(jiān)管，完成導(dǎo)航控制、任務(wù)控制、數(shù)據(jù)處理和分析等。多軸旋翼無(wú)人機(jī)可以應(yīng)用于沼澤、山地、林區(qū)、汛期、夜晚等惡劣條件下的管道檢測(cè)工作,可以把視頻和圖片的兩種成像模式傳輸給經(jīng)專(zhuān)人實(shí)時(shí)錄像監(jiān)控的地面監(jiān)管控制系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并作出處置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸油氣管道的適時(shí)巡查管理。

2 多軸旋翼無(wú)人機(jī)在輸油氣管道管理中的應(yīng)用

隴西輸油站在管道巡檢中投入使用無(wú)人機(jī)后，共進(jìn)行試驗(yàn)性飛行80余次，飛行時(shí)間1000分鐘，飛行距離300公里，巡檢所管轄蘭成渝成品油管道95公里，蘭成原油管道102公里。目前已完成了管線(xiàn)地段的全部航拍，拍攝視頻時(shí)長(zhǎng)600多分鐘，影像資料現(xiàn)已全部編輯存檔。

2.1 對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行勘察

多軸旋翼無(wú)人機(jī)在輸油氣管道巡檢中可對(duì)河流、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)、閥室和其他高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行勘察航拍，通過(guò)內(nèi)置硬盤(pán)得到圖片或視頻數(shù)據(jù)。輸油氣管道管理指揮中心可通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)提供的影像數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析、判斷，及時(shí)掌握輸油氣管道的基本情況，并采取正確的風(fēng)險(xiǎn)和隱患處置措施。

2.2 在應(yīng)急搶險(xiǎn)中發(fā)揮作用

在輸油氣管道應(yīng)急救援過(guò)程中，人員和車(chē)輛不易進(jìn)入救援現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，可通過(guò)無(wú)人機(jī)將航拍視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)綉?yīng)急指揮中心,應(yīng)急指揮人員根據(jù)無(wú)人機(jī)傳回的視頻資料及時(shí)作出管道救災(zāi)、搶險(xiǎn)方案的決策。另外，在戈壁、沙漠等較為荒涼的地域，遇上應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)通信信號(hào)減弱，多軸旋翼無(wú)人機(jī)可懸掛通信中繼設(shè)備進(jìn)行高飛,起到填補(bǔ)中繼通信的作用。同時(shí)，多軸旋翼無(wú)人機(jī)能及時(shí)定位、定性管道突發(fā)事件,在極端條件下,可使用幾架無(wú)人機(jī)對(duì)某個(gè)較大區(qū)域或穿跨越地段輸油氣管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，迅速掌握泄漏發(fā)展動(dòng)態(tài),大大縮短事故應(yīng)急救援時(shí)間,有效減少油氣泄漏,減少環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 定點(diǎn)航拍管道沿線(xiàn)影像圖

通過(guò)安裝地面站電臺(tái)，多軸旋翼無(wú)人機(jī)能夠按照地面人員設(shè)置的管道坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)飛行，在飛行過(guò)程中用高清數(shù)碼攝像機(jī)對(duì)埋地管道及沿線(xiàn)環(huán)境進(jìn)行航拍,獲得重要的輸油氣管道圖像數(shù)據(jù),使管道企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)有效地監(jiān)控輸油氣管線(xiàn)。

中緬管道檢查整改線(xiàn)路時(shí)就應(yīng)用了無(wú)人機(jī)。中緬管道二標(biāo)段和三標(biāo)段位于云、貴兩省境內(nèi)的崇山峻嶺之中，人工檢查耗時(shí)耗力，且難度較大，精確度也無(wú)法保障。2014年11月，中石油管道學(xué)院無(wú)人機(jī)項(xiàng)目組使用無(wú)人機(jī)對(duì)這兩標(biāo)段930公里的管道水工保護(hù)設(shè)施建設(shè)、地貌恢復(fù)、植被恢復(fù)等工程建設(shè)情況進(jìn)行巡線(xiàn)航拍，航拍管道836公里，航拍影像照片分辨率為0.02米至0.05米，利用航拍照片及拼接成果，對(duì)地貌恢復(fù)后的地面及環(huán)境工程質(zhì)量進(jìn)行檢查并作為整改依據(jù)。

3 使用多軸旋翼無(wú)人機(jī)巡檢的優(yōu)勢(shì)

使用多軸旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)輸油氣管道進(jìn)行巡檢，具有以下四個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

一是降低工作強(qiáng)度，提高工作效率。使用無(wú)人機(jī)巡檢后，管道巡護(hù)人員不再需要翻山越嶺、趟水過(guò)河。無(wú)人機(jī)通過(guò)懸停能在短時(shí)間內(nèi)獲得管道沿線(xiàn)的圖像數(shù)據(jù),管道巡護(hù)人員通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,可迅速研判情況、拿出對(duì)策。以往人工徒步巡檢需要一兩個(gè)小時(shí)完成的任務(wù)，無(wú)人機(jī)只需一刻鐘左右的時(shí)間就能搞定。

二是受氣候、環(huán)境因素影響小，安全系數(shù)高。多軸旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)身輕巧，無(wú)需駕駛?cè)藛T,能夠在特殊的天氣條件及險(xiǎn)惡的地理環(huán)境下執(zhí)行巡檢任務(wù)，避免了人工在雨雪天路滑，汛期河水上漲及高山、深溝、陡坡和臺(tái)地管線(xiàn)等艱苦條件下的巡檢，從而大大減小了風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的概率，有利于保障管道巡護(hù)人員的人身安全。

三是巡線(xiàn)質(zhì)量高。無(wú)人機(jī)可利用機(jī)身懸掛的高清攝像機(jī)進(jìn)行全方位、多角度航拍，拍攝無(wú)盲區(qū)、無(wú)死角，巡線(xiàn)人員在地面上可通過(guò)小型地面圖傳監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，及時(shí)掌握線(xiàn)路上第三方施工、水毀塌陷等隱患，實(shí)時(shí)了解所巡管道線(xiàn)路的狀況。

四是成本相對(duì)較低，使用攜帶方便。多軸旋翼無(wú)人機(jī)目前的市場(chǎng)售價(jià)僅為2萬(wàn)余元，比起油動(dòng)無(wú)人直升機(jī)及翼展數(shù)米的大型固定翼無(wú)人機(jī)、加載設(shè)備及地面接收車(chē)動(dòng)輒幾百萬(wàn)元的費(fèi)用來(lái)說(shuō)， 價(jià)格比較低廉。同時(shí)，這種機(jī)器攜帶方便，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及遇到復(fù)雜路段可隨時(shí)起飛進(jìn)行航拍，而且操作簡(jiǎn)單，一般經(jīng)過(guò)幾天的培訓(xùn)線(xiàn)路巡檢人員就可上手使用，不需要專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行控制。

4 使用無(wú)人機(jī)巡護(hù)管道應(yīng)注意的事項(xiàng)

一是飛行要符合現(xiàn)行法律法規(guī)。根據(jù)民航局標(biāo)準(zhǔn)司于2013年11月18日頒布的《民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，微型無(wú)人機(jī)的重量應(yīng)小于7000克，如果不辦理證照，還要確保無(wú)人機(jī)在視距內(nèi)飛行，或者在人煙稀少、空曠的非人員稠密區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)飛行。

二是要制定相應(yīng)的飛行規(guī)范。什么情況下使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡線(xiàn)，使用無(wú)人機(jī)應(yīng)注意什么，要建立一套管理制度。

三是要建立視頻數(shù)據(jù)庫(kù)，定期比對(duì)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道沿線(xiàn)的地貌變化，使無(wú)人機(jī)真正發(fā)揮效用。

四是編寫(xiě)無(wú)人機(jī)巡檢操作手冊(cè)，根據(jù)需求定期舉辦培訓(xùn)班，使管道巡護(hù)人員能夠熟練地應(yīng)用，同時(shí)使多軸旋翼無(wú)人機(jī)巡檢得到推廣。◢

參考文獻(xiàn)：

1]金開(kāi)保. 無(wú)人飛行器飛行控制系統(tǒng)半物理仿真研究[D].南京航空航天大學(xué),2014.

2]武海彬. 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在油氣管道巡檢中的應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與量,2014,09:105-106.

《管道保護(hù)》2015年第4期（總第23期）