段云躍   謝德俊

中國石化銷(xiāo)售股份有限公司華南分公司

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

1 無(wú)人機巡檢技術(shù)概況

1.1 無(wú)人機分類(lèi)及適用范圍

管道行業(yè)常用無(wú)人機主要有固定翼、多旋翼、固定翼―傾轉旋翼（復合翼）無(wú)人機及無(wú)人直升機4類(lèi)，實(shí)物見(jiàn)圖 1。其結構原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應用場(chǎng)合如表 1所示，其中多旋翼無(wú)人機應用較為廣泛。

1.2 無(wú)人機應用選型

國內無(wú)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(diǎn)飛行， 2017年引入安爾康姆MD4-1 000四旋翼無(wú)人機用于航線(xiàn)飛行，該機最大飛行半徑9 km，單塊電池有效巡航時(shí)間50 min，實(shí)現了管道巡檢。 2019年，公司定制的復合翼無(wú)人機，單次飛行距離可達50～100 km。

2 無(wú)人機巡檢技術(shù)

2.1 巡檢功能

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

（2）操作人員可繪制航線(xiàn)并導入無(wú)人機，使其具備高空、定速、定點(diǎn)、遠距離、自行執行作業(yè)等能力。飛行成果影像可通過(guò)地面站實(shí)時(shí)查看或通過(guò)軟件分析。

（3）無(wú)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(huà)。

2.2 巡檢作業(yè)

無(wú)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(xiàn)、現場(chǎng)飛行、成果分析四個(gè)步驟（圖2）。油氣長(cháng)輸管道為線(xiàn)性工程，需確保飛行連貫性�，F場(chǎng)飛行時(shí)，需組織A、 B兩組人員和車(chē)輛，使用2臺遙控器，采用“車(chē)輪戰”操作模式。即： B組人員提前到達乙點(diǎn)， A組人員從甲點(diǎn)使用手動(dòng)模式放飛，切入航線(xiàn)飛行模式后趕到丙點(diǎn)； B組人員在乙點(diǎn)等待飛機到達乙點(diǎn)后B組切換為手動(dòng)模式降落，更換電池后放飛，切入航線(xiàn)模式，驅車(chē)趕往丁地。周而復始，直至飛行任務(wù)完成（圖 3）。

3 無(wú)人機在高后果區管理中的應用

3.1 高后果區識別

GB 32167―2015 《油氣輸送管道完整性管理規范》提出宜通過(guò)影像數字化開(kāi)展管道沿線(xiàn)高后果區屬性數據采集工作。讀取無(wú)人機航拍視頻或照片有助于高后果區精準識別，尤其是人員密集型高后果區識別和等級判定（圖 4）。無(wú)人機識別優(yōu)勢見(jiàn)表 2。

3.2 高后果區日常管控

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

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

（3）應用飛行成果。針對高后果區定期使用無(wú)人機進(jìn)行高空和抵近飛行拍照、數據采集等，與前期數據對比，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，研判高后果區附近地質(zhì)災害風(fēng)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(shí)調整高后果區管控措施提供重要依據。分公司每月用無(wú)人機采集人員密集型高后果區照片，上傳智能化管道管理系統，用于對比分析高后果區變化情況（圖 5）。

（4）特殊時(shí)期(地段)巡檢。在重大節日、特殊 時(shí)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附近打孔盜油分子等，具有較大的優(yōu)勢。

3.3 高后果區應急搶險

（1）為現場(chǎng)指揮提供技術(shù)支持。利用多旋翼無(wú)人機低空懸停特點(diǎn)觀(guān)察管道周邊實(shí)時(shí)情況，為搶險指揮部提供實(shí)時(shí)、高清、可靠的周邊區域地形地貌、滑 坡監測、現場(chǎng)錄像等服務(wù)。為管道突發(fā)事件定性、制定應急措施、現場(chǎng)搶修等提供重要依據。此外，無(wú)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(wù)載荷為2 kg）快速抵達現場(chǎng)并投放。

（2）緊急疏散高后果區人群。無(wú)人機可搭載高音喇叭，在人員密集區域上空播放錄音或實(shí)時(shí)喊話(huà)，緊急疏散人群，減少甚至避免高后果區人員傷亡。

（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，現場(chǎng)搶險指揮部專(zhuān)門(mén)成立了無(wú)人機監控組，輪換飛行觀(guān)察救援力量分布情況，判斷滑坡體繼續下滑風(fēng)險，實(shí)時(shí)為指揮部提供空中畫(huà)面。為此，得到 “企業(yè)應急處置反應迅速、方案科學(xué)、組織有序、效果很好”的評價(jià)。

4 無(wú)人機巡檢技術(shù)面臨的挑戰

4.1 合法依規

一是無(wú)人機及操作人員合法依規。 2016年民航局下發(fā)《民用無(wú)人機駕駛員管理規定》對無(wú)人機駕駛執照提出要求。無(wú)人機駕駛員培訓時(shí)間長(cháng)， AOPA機長(cháng)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(wú)人駕駛航空器實(shí)名制登記管理規定》，要求實(shí)名登記，張貼二維碼，未登記飛機不允許飛行。二是飛行區域合法依規。劃定限制飛行區域需向相關(guān)部門(mén)申請空域，位于禁飛區域管道無(wú)法開(kāi)展無(wú)人機巡檢。

4.2 續航不足亟待解決

目前多旋翼無(wú)人機電池極限時(shí)間約50 min，極限航線(xiàn)飛行里程約9 km，不利于提高單日飛行里程。若突破電池續航能力，有望實(shí)現“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(jìn)一步開(kāi)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(guò)看、聽(tīng)、聞、觸的方式察覺(jué)。無(wú)人機探測管道泄漏情況效果不盡人意，需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)有效載荷。

5 結論

無(wú)人機在高后果區識別、日常管控、特定時(shí)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力度。研發(fā)企業(yè)需攻關(guān)提升無(wú)人機續航能力，開(kāi)發(fā)更多有效載荷，推動(dòng)無(wú)人機巡檢技術(shù)為油氣管道高后果區安全保駕護航。

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(wú)人機機長(cháng)證及AOPA協(xié)會(huì )頒發(fā)多旋翼無(wú)人機機長(cháng)證，取得中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì )完整性管理中級證，長(cháng)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(cháng)期從事管道安全環(huán)保管理工作。