劉付剛 馬騁

中國石油長慶油田分公司

背景

長慶油田有數(shù)十萬公里油氣管道，遍及陜甘寧蒙4省（區(qū)）。管道所經(jīng)區(qū)域多為梁峁溝壑、雨水沖溝等山地黃土區(qū)。管道巡護以人工為主，巡檢效率低、風(fēng)險高、智能化程度低。采用空中無人機巡護與地面人工巡護相結(jié)合，可以有效提升管道保護水平。選取全長100 km的姬白管道為試點，該管道沿線無空域管控，地面風(fēng)電、溝壑縱橫，自然條件惡劣，便于從技術(shù)和管理角度探索無人機管道巡護的可行性。

做法

（1）搭建無人機巡檢控制平臺。主要用于監(jiān)控?zé)o人機的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)以及無人機上各傳感器的運行情況，對無人機進行航線規(guī)劃及遠程控制。軟件分為設(shè)備管理、任務(wù)管理、人員管理及數(shù)據(jù)管理四個模塊（圖 1）。

圖 1 無人機管道巡護技術(shù)架構(gòu)

設(shè)備管理：包括無人機、停機坪、管理主機等，在智能化平臺導(dǎo)入無人機設(shè)備信息，實現(xiàn)設(shè)備之間信號互通，遠程控制。

任務(wù)管理：在客戶端發(fā)布巡線任務(wù)，無人機接收到4G信號指示后沿著設(shè)定的航線起飛、巡檢，到達50 km圖傳距離后進入無人機停機坪充電，信號轉(zhuǎn)接。

人員管理：設(shè)置三級管理權(quán)限，技術(shù)人員、管理人員及主管領(lǐng)導(dǎo)，在不同的權(quán)限范圍內(nèi)開展派單、檢查、監(jiān)控及數(shù)據(jù)管理任務(wù)。

數(shù)據(jù)管理：無人機圖傳數(shù)據(jù)實時傳輸并備份，可以做到實時監(jiān)控、視頻回放、事件追溯等，采用16 T硬盤，可有效存儲1個月飛行數(shù)據(jù)。

（2）常態(tài)開展無人機管道巡護作業(yè)。根據(jù)常規(guī)巡護特點，每日開展3次全線巡檢作業(yè)，其中日間2次，夜間1次，單次巡檢時間2 h；在應(yīng)急監(jiān)測時段加大巡護頻次，及時發(fā)現(xiàn)隱患；開展地形地貌分析，每3個月組織一次正射圖拍攝，進行圖像對比分析，監(jiān)測管道沿線是否存在滑坡、塌方趨勢。

（3）智能分析地面監(jiān)測信息。重點關(guān)注管道裸露、違法占壓和施工、農(nóng)耕、地表變化（塌方）、水毀、管線中心線兩側(cè)50 m內(nèi)人員、機械活動等信息。每3個月拍攝一次正射圖，分析管線上方地帶是否因自然災(zāi)害而導(dǎo)致地形地貌發(fā)生改變，對管線造成影響或損壞。統(tǒng)計管線及伴行道路水毀、沙堵工作量，開展汛期和緊急事故的應(yīng)急偵察，第一時間探查出受損管線地理位置、提供樁號和GPS坐標(biāo)，查看周邊區(qū)域內(nèi)人員數(shù)量、車輛數(shù)量、環(huán)境影響情況、地質(zhì)災(zāi)害狀況等，提供影像資料和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

（4）無人機巡護技術(shù)方案。通過試點總結(jié)出無人機低空攝影測量技術(shù)+機載激光雷達測量技術(shù)（LiDAR）是可行性方案。 前者利用數(shù)碼相機等攝像設(shè)備，從不同角度獲取三維物體圖像，將數(shù)字影像的平面坐標(biāo)在空間坐標(biāo)系中進行透視變換，結(jié)合空三加密算法，算出目標(biāo)物體的三維點云坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進一步生成三維網(wǎng)格模型，可精確地觀察到滑坡表面紋理、裂縫的變化特征，在滑坡演化規(guī)律識別中優(yōu)勢明顯。后者是通過發(fā)射激光脈沖，獲取探測目標(biāo)反射回來的信號并處理得到地表目標(biāo)的空間信息，可以進行植被穿透、紅外成像，有較好的識別能力。

啟示

無人機巡護在姬塬地區(qū)溝壑縱橫的地貌下，能便捷的開展巡查和及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險隱患。試點表明使用無人機開展管道巡護的效率是人工巡護的4倍以上，資源利用可節(jié)約75%以上。

目前還存在一些需要解決的問題：一是無人機飛行續(xù)航能力達不到預(yù)期時長。二是飛行范圍受相關(guān)規(guī)定和環(huán)境影響較大，如航空管制區(qū)、大落差區(qū)以及風(fēng)電、電力通信鐵塔相關(guān)區(qū)域。三是管道拐點多，導(dǎo)致無人機飛行距離增大。四是圖傳技術(shù)限制，超過50 km后圖傳畫面存在延遲、卡頓等問題。

作者簡介：劉付剛，1986年生，本科，長慶油田第二輸油處技術(shù)管理部工程師，主要從事科研、新技術(shù)推廣應(yīng)用等工作。聯(lián)系方式：18893888608，lfg1_cq@petrochina.com.cn。