楊超光 梁棟 趙雄 鄔霽 劉浩 張振宇
國家管網(wǎng)集團西南管道公司德宏輸油氣分公司

摘要：山區(qū)管道地理環(huán)境復雜，傳統(tǒng)的人工巡護方式受人員、地形、天氣和交通等因素限制較多。運用無人機等新技術輔助油氣管道巡護，一定程度上解決了人工巡護存在的弊端，能有效減輕工作量，提升巡護工作效率和質(zhì)量。介紹了在復雜環(huán)境下無人機輔助巡護作業(yè)的應用流程及要點，詳細列舉了試驗案例及應用效果，具有實用性。
關鍵詞：無人機；無人機鏈路；油氣管道；巡護

傳統(tǒng)的管道巡護方式主要包括人工巡檢、遠程視頻監(jiān)控和光纖預警等。人工巡檢效率低、成本高、時間長、困難大、質(zhì)量效果有待提高，難以滿足現(xiàn)階段大規(guī)模油氣管道建設需求；遠程視頻監(jiān)控和光纖預警系統(tǒng)由于安裝成本高，后期維護強度大，只在重點區(qū)域安裝應用。針對這種現(xiàn)狀，德宏輸油氣分公司開展管道無人機輔助巡護應用試驗，選定中緬油氣管道“龍陵站―保山站―彌渡站”為試驗管段。

1  傳統(tǒng)巡護作業(yè)難點

（1）管道巡護作業(yè)難度大。中緬管道沿線地理環(huán)境復雜，地形起伏高差較大，呈V字型，日常巡檢必須翻山越嶺、跨溝涉河、過農(nóng)田、穿公路，且途經(jīng)多條高壓輸電線、橫跨多個機場等，夏季多雨、冬季多霧，造成路面濕滑，給管道巡護帶來不便，巡檢人員作業(yè)難度大，巡檢效率低，安全管理任務較為艱巨。

（2）管道安全保護難點多。多管并行等原因?qū)е伦陨盱o態(tài)雜散電流和外部動態(tài)雜散干擾的共同作用使管道的腐蝕控制變得更加困難；汛期水毀地災，邊疆地區(qū)不法分子破壞，管道沿線第三方施工、占壓風險等造成管道保護工作困難多。

（3）傳統(tǒng)管道巡護方式效果差。傳統(tǒng)管道巡護方式存在工作強度大、周期長、管理難、成本高、工效低等局限性，特別是在環(huán)境惡劣管段很難保證巡護質(zhì)量和效率；加之巡查人員業(yè)務水平不一，及時發(fā)現(xiàn)管道及其附屬設施損壞等行為存在困難。

2  無人機巡護要點

無人機巡護具有操作簡單、維護方便、使用成本低等特點，能夠克服傳統(tǒng)巡護方式的不足，數(shù)據(jù)處理實時化、可存儲、可查詢、可回放、可追溯。
為保證無人機巡護質(zhì)量，技術人員需做好相關資料的收集準備工作。如待巡護區(qū)域的已有地形圖、氣象資料、影像數(shù)據(jù)和巡檢要求等，并據(jù)此規(guī)劃航攝方案；同時建立無人機“測控走廊”鏈路，敷設方法遵循以下原則。

（1）飛行方向選擇。無人機作業(yè)航線一般應按油氣管道鋪設方向平行飛行，但在特殊情況下也可以沿管道與河流交叉段河流上下游方向飛行或垂直飛行。

（2） 影像質(zhì)量保證。無人機多次模擬飛行，參數(shù)經(jīng)過多輪迭代和試飛行后再確定，依據(jù)管線區(qū)域地形起伏并結(jié)合數(shù)字高程模型，逐點設計曝光點，保證影像曝光質(zhì)量。

（3）水域巡檢全覆蓋。管道穿越河流、湖泊等水域時，無人機執(zhí)行巡檢任務需保證所有區(qū)域完整覆蓋，并盡可能避免主點落水，航攝能夠構(gòu)成立體圖像。

（4）無人機通信鏈路安全。采用軍標級L頻段無人機測控專用地面及機載數(shù)據(jù)鏈路確保飛行數(shù)據(jù)鏈路安全可靠。
利用固定翼無人機航時長、飛行距離遠的特點主要進行遠距離大范圍巡檢；利用多旋翼無人機空中懸停的特點用于小范圍、重點區(qū)域或定點巡查。多型號無人機相結(jié)合，能獲取精細化資料，便于分析判斷管道異常，及時預警和處理。

3  試驗案例

（1）試驗概況。選擇“龍陵站―保山站―彌渡站”為試驗管段，龍陵、隆陽、永平、漾濞等縣（區(qū)）段為重點區(qū)段，試驗超視距無人機飛行，巡查管道周邊第三方施工、建構(gòu)筑物占壓、地質(zhì)災害等危害油氣管道的安全隱患，實時回傳高清巡查圖像，為管道管理部門及時發(fā)現(xiàn)安全隱患提供信息支撐。共完成117架次無人機飛行，其中復合翼超視距無人機75架次，多旋翼超視距無人機42架次。

（2）無人機鏈路建設。采用軍標級L頻段無人機測控專用地面及機載數(shù)據(jù)鏈路，沿試驗段管道部署組網(wǎng)基站，單基站覆蓋半徑20～50公里；多地面野外無人值守站通過光纖專線連接，組成中繼接力的長距離飛行巡護測控系統(tǒng)；無人機單次飛行距離可達500～1000公里，將圖像實時回傳最近的基站，專用鏈路保證數(shù)據(jù)傳輸安全穩(wěn)定。在管道沿線共選址建設11個專用測控鏈路野外無人值守站，在多個環(huán)境偏遠管段新建專線光纖與每個測控站完成接入。

（3）地貌勘察。飛行管段全長約251公里，飛行航線穿越4個軍民航空域管制區(qū)，途經(jīng)怒江、瀾滄江、漾濞江，有高山、峽谷、平壩地區(qū)，沿線地形及氣候環(huán)境復雜，地災頻發(fā)，第三方施工較多。在地面站輸入坐標后，控制無人機進入預定飛行軌道，遠程實時傳回整個飛行管段區(qū)域的清晰地貌影像，及時提供地面、空間數(shù)據(jù)和基礎地理信息。試驗期間，采用六旋翼無人機及復合翼無人機，高質(zhì)量完成251公里管道的3個場站、3處跨越、23個閥室三維基礎數(shù)據(jù)采集。

（4）管道巡檢。無人機在自動飛行模式下，用內(nèi)置高清攝像機指向待巡檢管道采集詳細影像，通過4G網(wǎng)絡遠程實時回傳至地面站，或?qū)崟r傳輸至授權(quán)手機終端或指揮中心。試驗中，無人機巡檢實現(xiàn)了對管道沿線異常情況的智能分析、實時報警，為及時處置風險提供了有力支持。

（5）航攝情況。將無人機拍攝的管道中心線兩側(cè)200米范圍內(nèi)的地貌情況高清照片導入專用軟件進行拼接、處理，繪制出完整的管道走向航測圖。通過圖像拼接處理、內(nèi)業(yè)幾何校正等數(shù)據(jù)預處理后，采用兩種方式驗證遙感影像數(shù)據(jù)精度：一種為檢查航攝像機檢定資料、影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量，其航向重疊度、旁向重疊度分別介于60%~70%、38%~50%區(qū)間，二者的平均值分別為66%、42.9%，；據(jù)此建立清晰立體模型，通過影像模式識別技術發(fā)現(xiàn)可疑點位置、點位圖等，精度指標完全符合技術要求。另一種通過套合精度進行分析，無人機遙感影像數(shù)據(jù)精度更好。

4  結(jié)論

在復雜環(huán)境下采用多型號超視距無人機開展油氣管道巡檢，其技術路徑、應用流程可行性較高，試驗案例表明無人機與人工協(xié)同進行管道巡護，互為補充，在降低管理成本的同時，能提高巡護效率和質(zhì)量，具有實用性與推廣意義。

作者簡介：楊超光，工程師，1990年生，畢業(yè)于昆明學院，現(xiàn)主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：15887106128，986806711@qq.com。