運(yùn)用5G和無人機(jī)技術(shù)巡檢成品油管道案例
來源:《管道保護(hù)》2023年第6期 作者:錢建華 杜威 牛徹 時(shí)間:2023-12-14 閱讀:
錢建華 杜威 牛徹
國家管網(wǎng)集團(tuán)華東分公司
背景
國家管網(wǎng)集團(tuán)華東分公司蘇南成品油管道南京—鎮(zhèn)江段長85 km,沿線城市、集鎮(zhèn)密集,丘陵、農(nóng)田、水網(wǎng)遍布,施工作業(yè)活動(dòng)頻繁,安全風(fēng)險(xiǎn)突出,分公司研究運(yùn)用5G和無人機(jī)技術(shù)提升管道巡檢質(zhì)量,保障管道安全運(yùn)行。
做法
(1)技術(shù)原理。應(yīng)用了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)5G技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和人工智能技術(shù),通過管道沿線的5G基站構(gòu)建覆蓋管道的5G無線傳輸核心網(wǎng)絡(luò),由無人機(jī)掛載5G處理終端開展管道巡護(hù)業(yè)務(wù),將飛行過程中拍攝的視頻影像數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云平臺(tái)中,進(jìn)行實(shí)時(shí)展示、分析和處理。同時(shí),借助5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低延遲的特性,操作人員通過云平臺(tái)控制無人機(jī)飛行軌跡(圖 1)。
圖 1 5G無人機(jī)巡檢架構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸示意圖
(2)技術(shù)要點(diǎn)。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)超高帶寬、超低時(shí)延的端到端數(shù)據(jù)通訊,保障了無人裝備控制和遠(yuǎn)程即時(shí)交互滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)互聯(lián)要求,測(cè)控?cái)?shù)據(jù)時(shí)延低至50 ms,視頻數(shù)據(jù)時(shí)延低至300 ms。統(tǒng)一的無人化數(shù)據(jù)管理,將系統(tǒng)分為裝備、資源、作業(yè)任務(wù)三個(gè)層次,對(duì)各種無人載具、傳感載荷以及執(zhí)行載荷統(tǒng)一管理,協(xié)調(diào)作業(yè)區(qū)域/路線、資源,避免發(fā)生沖突。便捷的遠(yuǎn)程操控,使無人機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)畫面通過專用APP便捷地分發(fā)到其它遠(yuǎn)程跨專業(yè)和跨地域人員的計(jì)算機(jī)、手機(jī)等終端,隨時(shí)隨地獲得專家指導(dǎo)和遠(yuǎn)程協(xié)助(圖 2)。
圖 2 無人化數(shù)據(jù)管理層級(jí)圖和遠(yuǎn)程操控及指導(dǎo)機(jī)制
(3)技術(shù)措施。針對(duì)管道巡檢的5G專網(wǎng)開展建設(shè)方案設(shè)計(jì),在南京~鎮(zhèn)江段管道建設(shè)了6處5G基站,搭建了5G低空專用網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了5G信號(hào)在85 km管道的全覆蓋。選用符合起降場(chǎng)地條件要求、無燃油(安全)、單程100 km航程、搭載多種高分光電載荷和無人機(jī)專用5G數(shù)據(jù)接入終端,支持全天候、多類型數(shù)據(jù)采集,電動(dòng)固定翼輕小型長距傾轉(zhuǎn)旋翼5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)系統(tǒng)。
(4)取得效果。2020年以來,已經(jīng)執(zhí)行飛行任務(wù)75架次,航程超過3000 km、飛行時(shí)長達(dá)91小時(shí)。通過無人機(jī)航拍,發(fā)現(xiàn)并處理險(xiǎn)情18處,開展22級(jí)數(shù)字正射影像圖(DOM)測(cè)繪6次、建設(shè)三維水工保護(hù)模型1處。通過云平臺(tái)和人工智能的訓(xùn)練,完善了管道中心線實(shí)時(shí)疊加、異常目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別,開發(fā)了管道地形變化檢測(cè)3種算法。
啟示
5G和無人機(jī)的聯(lián)合使用成為管道巡護(hù)管理的有效補(bǔ)充,其實(shí)時(shí)傳輸、主動(dòng)分析、自動(dòng)預(yù)警特性,提升了管道巡護(hù)的技防水平和處置效率。
AI算法和大數(shù)據(jù)分析的組合能夠有效提升險(xiǎn)情識(shí)別效率,降低了巡檢中和巡檢后資訊處理的人工參與度,提高實(shí)際管理的時(shí)間效益和經(jīng)濟(jì)效益。
多種技術(shù)的交疊使用和創(chuàng)新融合往往能發(fā)揮出“1+1>2”的效果,促進(jìn)管道管理提質(zhì)增效,也為制定符合油氣管道行業(yè)需要的技術(shù)規(guī)范提供可靠依據(jù)。
作者簡介:錢建華,正高級(jí)工程師,博士研究生,現(xiàn)任國家管網(wǎng)集團(tuán)華東分公司副總經(jīng)理,曾獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、中國石油、中國石化科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)多項(xiàng)。聯(lián)系方式:13685199166,qjh4077@163.com。
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