董長(cháng)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，導致巡護工作難度大、效率低，不能及時(shí)發(fā)現各種潛在的安全隱患，而且巡護人員的安全難以保證。在這種情況下，傳統的人工徒步巡線(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)人機的主要特點(diǎn)和功能

多軸旋翼無(wú)人機指的是一種無(wú)人飛行檢測器。多軸旋翼無(wú)人機的螺旋槳在機身四周,行成多個(gè)空氣舵來(lái)控制飛行器。氣動(dòng)布局使無(wú)人機具有直升機和固定翼兩種飛行模式，可垂直起飛和降落, 既有直升機盤(pán)旋任務(wù)的特點(diǎn)和巡航能力,又有固定翼飛機長(cháng)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、高現勢性的優(yōu)點(diǎn)，特別適合獲取帶狀地區航拍影像。多軸旋翼無(wú)人機能夠攜帶不同用途的任務(wù)模塊,如多任務(wù)負載平臺、便攜式多光譜傳感器、數碼攝像機、強光手電筒、小型交付設備、步話(huà)機繼電器等任務(wù)負載器。地面指揮控制站可以在飛行控制中進(jìn)行輸油氣管道的監管，完成導航控制、任務(wù)控制、數據處理和分析等。多軸旋翼無(wú)人機可以應用于沼澤、山地、林區、汛期、夜晚等惡劣條件下的管道檢測工作,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)錄像監控的地面監管控制系統，可以及時(shí)發(fā)現安全隱患并作出處置，從而實(shí)現對輸油氣管道的適時(shí)巡查管理。

2 多軸旋翼無(wú)人機在輸油氣管道管理中的應用

隴西輸油站在管道巡檢中投入使用無(wú)人機后，共進(jìn)行試驗性飛行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(cháng)600多分鐘，影像資料現已全部編輯存檔。

2.1 對目標區域進(jìn)行勘察

多軸旋翼無(wú)人機在輸油氣管道巡檢中可對河流、地質(zhì)災害點(diǎn)、閥室和其他高風(fēng)險地區進(jìn)行勘察航拍，通過(guò)內置硬盤(pán)得到圖片或視頻數據。輸油氣管道管理指揮中心可通過(guò)對無(wú)人機提供的影像數據資料進(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)險和隱患處置措施。

2.2 在應急搶險中發(fā)揮作用

在輸油氣管道應急救援過(guò)程中，人員和車(chē)輛不易進(jìn)入救援現場(chǎng)時(shí)，可通過(guò)無(wú)人機將航拍視頻實(shí)時(shí)傳輸到應急指揮中心,應急指揮人員根據無(wú)人機傳回的視頻資料及時(shí)作出管道救災、搶險方案的決策。另外，在戈壁、沙漠等較為荒涼的地域，遇上應急救援現場(chǎng)通信信號減弱，多軸旋翼無(wú)人機可懸掛通信中繼設備進(jìn)行高飛,起到填補中繼通信的作用。同時(shí)，多軸旋翼無(wú)人機能及時(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)人機對某個(gè)較大區域或穿跨越地段輸油氣管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行全方位監測，迅速掌握泄漏發(fā)展動(dòng)態(tài),大大縮短事故應急救援時(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，多軸旋翼無(wú)人機能夠按照地面人員設置的管道坐標點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)飛行，在飛行過(guò)程中用高清數碼攝像機對埋地管道及沿線(xiàn)環(huán)境進(jìn)行航拍,獲得重要的輸油氣管道圖像數據,使管道企業(yè)能夠實(shí)時(shí)有效地監控輸油氣管線(xiàn)。

中緬管道檢查整改線(xiàn)路時(shí)就應用了無(wú)人機。中緬管道二標段和三標段位于云、貴兩省境內的崇山峻嶺之中，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)人機項目組使用無(wú)人機對這兩標段930公里的管道水工保護設施建設、地貌恢復、植被恢復等工程建設情況進(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，對地貌恢復后的地面及環(huán)境工程質(zhì)量進(jìn)行檢查并作為整改依據。

3 使用多軸旋翼無(wú)人機巡檢的優(yōu)勢

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

一是降低工作強度，提高工作效率。使用無(wú)人機巡檢后，管道巡護人員不再需要翻山越嶺、趟水過(guò)河。無(wú)人機通過(guò)懸停能在短時(shí)間內獲得管道沿線(xiàn)的圖像數據,管道巡護人員通過(guò)對圖像數據進(jìn)行分析和處理,可迅速研判情況、拿出對策。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，安全系數高。多軸旋翼無(wú)人機機身輕巧，無(wú)需駕駛人員,能夠在特殊的天氣條件及險惡的地理環(huán)境下執行巡檢任務(wù)，避免了人工在雨雪天路滑，汛期河水上漲及高山、深溝、陡坡和臺地管線(xiàn)等艱苦條件下的巡檢，從而大大減小了風(fēng)險事故發(fā)生的概率，有利于保障管道巡護人員的人身安全。

三是巡線(xiàn)質(zhì)量高。無(wú)人機可利用機身懸掛的高清攝像機進(jìn)行全方位、多角度航拍，拍攝無(wú)盲區、無(wú)死角，巡線(xiàn)人員在地面上可通過(guò)小型地面圖傳監控系統進(jìn)行觀(guān)測，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。

四是成本相對較低，使用攜帶方便。多軸旋翼無(wú)人機目前的市場(chǎng)售價(jià)僅為2萬(wàn)余元，比起油動(dòng)無(wú)人直升機及翼展數米的大型固定翼無(wú)人機、加載設備及地面接收車(chē)動(dòng)輒幾百萬(wàn)元的費用來(lái)說(shuō)， 價(jià)格比較低廉。同時(shí)，這種機器攜帶方便，發(fā)現險情及遇到復雜路段可隨時(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)人機巡護管道應注意的事項

一是飛行要符合現行法律法規。根據民航局標準司于2013年11月18日頒布的《民用無(wú)人駕駛航空器系統駕駛員管理暫行規定》，微型無(wú)人機的重量應小于7000克，如果不辦理證照，還要確保無(wú)人機在視距內飛行，或者在人煙稀少、空曠的非人員稠密區進(jìn)行試驗飛行。

二是要制定相應的飛行規范。什么情況下使用無(wú)人機進(jìn)行巡線(xiàn)，使用無(wú)人機應注意什么，要建立一套管理制度。

三是要建立視頻數據庫，定期比對，以便及時(shí)發(fā)現管道沿線(xiàn)的地貌變化，使無(wú)人機真正發(fā)揮效用。

四是編寫(xiě)無(wú)人機巡檢操作手冊，根據需求定期舉辦培訓班，使管道巡護人員能夠熟練地應用，同時(shí)使多軸旋翼無(wú)人機巡檢得到推廣。◢

參考文獻：

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

2]武海彬. 無(wú)人機系統在油氣管道巡檢中的應用研究[J]. 中國石油和化工標準與量,2014,09:105-106.

《管道保護》2015年第4期（總第23期）