段云躍   謝德俊

中國石化銷售股份有限公司華南分公司

長期以來，油氣長輸管道巡檢采用人工徒步巡檢方式，耗時長，效率低，且河流、水庫、濕地、高速公路、鐵路等“巡檢盲區(qū)”難以通行，不能適應高后果區(qū)識別、管控、應急管理等急需數(shù)字化、可視化要求。中國石化銷售股份有限公司華南分公司所轄成品油管道全長6 282公里，其中川渝管道共計58處高后果區(qū)，穿越長江2次、其他大小河流18條、國家級保護區(qū)3處，沿線濕地、高速公路、鐵路多。因此，探索無人機巡檢技術(shù)實現(xiàn)方式和管理方法，對達成油氣管道高后果區(qū)管理科學化、高效化目標具有重要意義。

1 無人機巡檢技術(shù)概況

1.1 無人機分類及適用范圍

管道行業(yè)常用無人機主要有固定翼、多旋翼、固定翼―傾轉(zhuǎn)旋翼（復合翼）無人機及無人直升機4類，實物見圖 1。其結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)缺點及應用場合如表 1所示，其中多旋翼無人機應用較為廣泛。

1.2 無人機應用選型

國內(nèi)無人機應用始于2011年中石油蘭成渝成品油管道。華南分公司于2016年引入大疆精靈4用于單點飛行， 2017年引入安爾康姆MD4-1 000四旋翼無人機用于航線飛行，該機最大飛行半徑9 km，單塊電池有效巡航時間50 min，實現(xiàn)了管道巡檢。 2019年，公司定制的復合翼無人機，單次飛行距離可達50～100 km。

2 無人機巡檢技術(shù)

2.1 巡檢功能

（1）無人機適應復雜自然環(huán)境下的叢林、陡坡、山區(qū)、河流、濕地、占壓區(qū)域、人員密集區(qū)域飛行�？稍诒┯�、大風等一定程度惡劣天氣下執(zhí)行任務。

（2）操作人員可繪制航線并導入無人機，使其具備高空、定速、定點、遠距離、自行執(zhí)行作業(yè)等能力。飛行成果影像可通過地面站實時查看或通過軟件分析。

（3）無人機可搭載攝像機、紅外成像儀、 GPS巡檢儀、高音喇叭等負載，獲得巡檢照片、視頻、飛行軌跡，或空中喊話。

2.2 巡檢作業(yè)

無人機巡檢作業(yè)可分為采集管道坐標及選取起降位置、繪制航線、現(xiàn)場飛行、成果分析四個步驟（圖2）。油氣長輸管道為線性工程，需確保飛行連貫性。現(xiàn)場飛行時，需組織A、 B兩組人員和車輛，使用2臺遙控器，采用“車輪戰(zhàn)”操作模式。即： B組人員提前到達乙點， A組人員從甲點使用手動模式放飛，切入航線飛行模式后趕到丙點； B組人員在乙點等待飛機到達乙點后B組切換為手動模式降落，更換電池后放飛，切入航線模式，驅(qū)車趕往丁地。周而復始，直至飛行任務完成（圖 3）。

3 無人機在高后果區(qū)管理中的應用

3.1 高后果區(qū)識別

GB 32167―2015 《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》提出宜通過影像數(shù)字化開展管道沿線高后果區(qū)屬性數(shù)據(jù)采集工作。讀取無人機航拍視頻或照片有助于高后果區(qū)精準識別，尤其是人員密集型高后果區(qū)識別和等級判定（圖 4）。無人機識別優(yōu)勢見表 2。

3.2 高后果區(qū)日常管控

（1）管控依據(jù)。國家安全監(jiān)管總局等八部委138號文要求，需增加高后果區(qū)管段巡護頻次，增加技防措施。 GBT 35068―2018《油氣管道運行規(guī)范》提出管道可以采用飛行器巡護方式。

（2）日常巡檢。將無人機管道巡檢作為主要巡檢方式，補充人工管道巡護，滿足“增加巡護頻次”“增加技防措施”等高后果區(qū)管控要求。無人機巡檢與人工巡檢管理模式優(yōu)劣對比見表 3。

（3）應用飛行成果。針對高后果區(qū)定期使用無人機進行高空和抵近飛行拍照、數(shù)據(jù)采集等，與前期數(shù)據(jù)對比，分析管道周邊環(huán)境新增占壓、第三方施工、人員密集變化情況，研判高后果區(qū)附近地質(zhì)災害風險等情況，從而判斷變化原因及預測變化后果，為企業(yè)及時調(diào)整高后果區(qū)管控措施提供重要依據(jù)。分公司每月用無人機采集人員密集型高后果區(qū)照片，上傳智能化管道管理系統(tǒng)，用于對比分析高后果區(qū)變化情況（圖 5）。

（4）特殊時期(地段)巡檢。在重大節(jié)日、特殊 時期和易發(fā)生打孔盜油等特殊地段加強巡護；特別針對高后果區(qū)附近非法第三方施工識別取證，夜間利用高強射燈及喇叭震懾高后果區(qū)附近打孔盜油分子等，具有較大的優(yōu)勢。

3.3 高后果區(qū)應急搶險

（1）為現(xiàn)場指揮提供技術(shù)支持。利用多旋翼無人機低空懸停特點觀察管道周邊實時情況，為搶險指揮部提供實時、高清、可靠的周邊區(qū)域地形地貌、滑 坡監(jiān)測、現(xiàn)場錄像等服務。為管道突發(fā)事件定性、制定應急措施、現(xiàn)場搶修等提供重要依據(jù)。此外，無人機可以攜帶部分輕便應急物資（例如MD4-1 000可攜帶最大任務載荷為2 kg）快速抵達現(xiàn)場并投放。

（2）緊急疏散高后果區(qū)人群。無人機可搭載高音喇叭，在人員密集區(qū)域上空播放錄音或?qū)崟r喊話，緊急疏散人群，減少甚至避免高后果區(qū)人員傷亡。

（3）應用案例。 2016年6月，某直轄市因山體滑坡導致某成品油管道發(fā)生斷管漏油事故，現(xiàn)場搶險指揮部專門成立了無人機監(jiān)控組，輪換飛行觀察救援力量分布情況，判斷滑坡體繼續(xù)下滑風險，實時為指揮部提供空中畫面。為此，得到 “企業(yè)應急處置反應迅速、方案科學、組織有序、效果很好”的評價。

4 無人機巡檢技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

4.1 合法依規(guī)

一是無人機及操作人員合法依規(guī)。 2016年民航局下發(fā)《民用無人機駕駛員管理規(guī)定》對無人機駕駛執(zhí)照提出要求。無人機駕駛員培訓時間長， AOPA機長考試難度大，管道企業(yè)需增加投入。 2017年5月，民航局下發(fā)《民用無人駕駛航空器實名制登記管理規(guī)定》，要求實名登記，張貼二維碼，未登記飛機不允許飛行。二是飛行區(qū)域合法依規(guī)。劃定限制飛行區(qū)域需向相關(guān)部門申請空域，位于禁飛區(qū)域管道無法開展無人機巡檢。

4.2 續(xù)航不足亟待解決

目前多旋翼無人機電池極限時間約50 min，極限航線飛行里程約9 km，不利于提高單日飛行里程。若突破電池續(xù)航能力，有望實現(xiàn)“一站放飛、一站接收”，極大地提高工作效率。

4.3 有效載荷需進一步開發(fā)

對于管道輸送介質(zhì)發(fā)生的細微滲漏，地面巡檢人員可以通過看、聽、聞、觸的方式察覺。無人機探測管道泄漏情況效果不盡人意，需進一步開發(fā)有效載荷。

5 結(jié)論

無人機在高后果區(qū)識別、日常管控、特定時期巡查、應急搶險等方面具有經(jīng)濟、高效、準確和可視化優(yōu)勢。管道企業(yè)需加大持證人員培養(yǎng)力度。研發(fā)企業(yè)需攻關(guān)提升無人機續(xù)航能力，開發(fā)更多有效載荷，推動無人機巡檢技術(shù)為油氣管道高后果區(qū)安全保駕護航。

作者：段云躍， 1988年生，本科，工程師，油氣儲運主管師，持有中國民航局頒發(fā)多旋翼無人機機長證及AOPA協(xié)會頒發(fā)多旋翼無人機機長證，取得中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會完整性管理中級證，長期從事管道安全管理工作。謝德俊， 1967年生，高級工程師，注冊安全工程師，安全環(huán)保主任師，長期從事管道安全環(huán)保管理工作。