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：山區管道地理環(huán)境復雜，傳統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(wú)人機等新技術(shù)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(wú)人機輔助巡護作業(yè)的應用流程及要點(diǎn)，詳細列舉了試驗案例及應用效果，具有實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：無(wú)人機；無(wú)人機鏈路；油氣管道；巡護

傳統的管道巡護方式主要包括人工巡檢、遠程視頻監控和光纖預警等。人工巡檢效率低、成本高、時(shí)間長(cháng)、困難大、質(zhì)量效果有待提高，難以滿(mǎn)足現階段大規模油氣管道建設需求；遠程視頻監控和光纖預警系統由于安裝成本高，后期維護強度大，只在重點(diǎn)區域安裝應用。針對這種現狀，德宏輸油氣分公司開(kāi)展管道無(wú)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  傳統巡護作業(yè)難點(diǎn)

（1）管道巡護作業(yè)難度大。中緬管道沿線(xiàn)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(guò)農田、穿公路，且途經(jīng)多條高壓輸電線(xiàn)、橫跨多個(gè)機場(chǎng)等，夏季多雨、冬季多霧，造成路面濕滑，給管道巡護帶來(lái)不便，巡檢人員作業(yè)難度大，巡檢效率低，安全管理任務(wù)較為艱巨。

（2）管道安全保護難點(diǎn)多。多管并行等原因導致自身靜態(tài)雜散電流和外部動(dòng)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，邊疆地區不法分子破壞，管道沿線(xiàn)第三方施工、占壓風(fēng)險等造成管道保護工作困難多。

（3）傳統管道巡護方式效果差。傳統管道巡護方式存在工作強度大、周期長(cháng)、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(wù)水平不一，及時(shí)發(fā)現管道及其附屬設施損壞等行為存在困難。

2  無(wú)人機巡護要點(diǎn)

無(wú)人機巡護具有操作簡(jiǎn)單、維護方便、使用成本低等特點(diǎn)，能夠克服傳統巡護方式的不足，數據處理實(shí)時(shí)化、可存儲、可查詢(xún)、可回放、可追溯。
為保證無(wú)人機巡護質(zhì)量，技術(shù)人員需做好相關(guān)資料的收集準備工作。如待巡護區域的已有地形圖、氣象資料、影像數據和巡檢要求等，并據此規劃航攝方案；同時(shí)建立無(wú)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(wú)人機作業(yè)航線(xiàn)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(wú)人機多次模擬飛行，參數經(jīng)過(guò)多輪迭代和試飛行后再確定，依據管線(xiàn)區域地形起伏并結合數字高程模型，逐點(diǎn)設計曝光點(diǎn)，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(shí)，無(wú)人機執行巡檢任務(wù)需保證所有區域完整覆蓋，并盡可能避免主點(diǎn)落水，航攝能夠構成立體圖像。

（4）無(wú)人機通信鏈路安全。采用軍標級L頻段無(wú)人機測控專(zhuān)用地面及機載數據鏈路確保飛行數據鏈路安全可靠。
利用固定翼無(wú)人機航時(shí)長(cháng)、飛行距離遠的特點(diǎn)主要進(jìn)行遠距離大范圍巡檢；利用多旋翼無(wú)人機空中懸停的特點(diǎn)用于小范圍、重點(diǎn)區域或定點(diǎn)巡查。多型號無(wú)人機相結合，能獲取精細化資料，便于分析判斷管道異常，及時(shí)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(yáng)、永平、漾濞等縣（區）段為重點(diǎn)區段，試驗超視距無(wú)人機飛行，巡查管道周邊第三方施工、建構筑物占壓、地質(zhì)災害等危害油氣管道的安全隱患，實(shí)時(shí)回傳高清巡查圖像，為管道管理部門(mén)及時(shí)發(fā)現安全隱患提供信息支撐。共完成117架次無(wú)人機飛行，其中復合翼超視距無(wú)人機75架次，多旋翼超視距無(wú)人機42架次。

（2）無(wú)人機鏈路建設。采用軍標級L頻段無(wú)人機測控專(zhuān)用地面及機載數據鏈路，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(wú)人值守站通過(guò)光纖專(zhuān)線(xiàn)連接，組成中繼接力的長(cháng)距離飛行巡護測控系統；無(wú)人機單次飛行距離可達500～1000公里，將圖像實(shí)時(shí)回傳最近的基站，專(zhuān)用鏈路保證數據傳輸安全穩定。在管道沿線(xiàn)共選址建設11個(gè)專(zhuān)用測控鏈路野外無(wú)人值守站，在多個(gè)環(huán)境偏遠管段新建專(zhuān)線(xiàn)光纖與每個(gè)測控站完成接入。

（3）地貌勘察。飛行管段全長(cháng)約251公里，飛行航線(xiàn)穿越4個(gè)軍民航空域管制區，途經(jīng)怒江、瀾滄江、漾濞江，有高山、峽谷、平壩地區，沿線(xiàn)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(wú)人機進(jìn)入預定飛行軌道，遠程實(shí)時(shí)傳回整個(gè)飛行管段區域的清晰地貌影像，及時(shí)提供地面、空間數據和基礎地理信息。試驗期間，采用六旋翼無(wú)人機及復合翼無(wú)人機，高質(zhì)量完成251公里管道的3個(gè)場(chǎng)站、3處跨越、23個(gè)閥室三維基礎數據采集。

（4）管道巡檢。無(wú)人機在自動(dòng)飛行模式下，用內置高清攝像機指向待巡檢管道采集詳細影像，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )遠程實(shí)時(shí)回傳至地面站，或實(shí)時(shí)傳輸至授權手機終端或指揮中心。試驗中，無(wú)人機巡檢實(shí)現了對管道沿線(xiàn)異常情況的智能分析、實(shí)時(shí)報警，為及時(shí)處置風(fēng)險提供了有力支持。

（5）航攝情況。將無(wú)人機拍攝的管道中心線(xiàn)兩側200米范圍內的地貌情況高清照片導入專(zhuān)用軟件進(jìn)行拼接、處理，繪制出完整的管道走向航測圖。通過(guò)圖像拼接處理、內業(yè)幾何校正等數據預處理后，采用兩種方式驗證遙感影像數據精度：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%區間，二者的平均值分別為66%、42.9%，；據此建立清晰立體模型，通過(guò)影像模式識別技術(shù)發(fā)現可疑點(diǎn)位置、點(diǎn)位圖等，精度指標完全符合技術(shù)要求。另一種通過(guò)套合精度進(jìn)行分析，無(wú)人機遙感影像數據精度更好。

4  結論

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

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