郝創(chuàng )洲 姚飛

西安因諾航空科技有限公司

 

摘要：“無(wú)人化”運營(yíng)是管道企業(yè)數字化轉型、智能化發(fā)展、提高系統效率、降低運營(yíng)成本的關(guān)鍵支撐。無(wú)人值守機庫結合油氣管道巡檢系統，對無(wú)人機及其搭載設備采集的管道環(huán)境數據實(shí)時(shí)自動(dòng)傳輸，智能分析和異常告警，可實(shí)現全天候管道智能巡護，為管道安全保駕護航。

關(guān)鍵詞：無(wú)人值守機庫；管道巡護；智能分析；巡檢系統

 

傳統的管道無(wú)人機巡檢，需要操作人員將無(wú)人機帶至現場(chǎng)遙控操作，不能實(shí)現全天候智能巡檢，存在巡護盲區。應用無(wú)人值守機庫可實(shí)現無(wú)人機自動(dòng)起降，自動(dòng)充電和更換電池，結合無(wú)人機庫油氣管道巡檢系統，可以實(shí)現遠程操控，無(wú)人值守，完成全天候常態(tài)化管道巡檢作業(yè)。一定程度上補充其他巡護設備的感知盲區，降低誤報率，提高管道巡護效率，降低巡護成本。

1  無(wú)人值守機庫簡(jiǎn)介

1.1  無(wú)人機庫組成和作用

無(wú)人值守機庫是一個(gè)無(wú)人機停放平臺（圖 1），由無(wú)人機、機庫外殼、升降平臺、電池系統、氣象站、空調系統、通訊系統和管理系統等組成。

圖 1 無(wú)人值守機庫現場(chǎng)起飛示例

（1）無(wú)人機。是核心設備，日常停放在機庫中，可搭載不同設備用于數據采集、遠程喊話(huà)和環(huán)境交互感知等管道巡護作業(yè)。

（2）機庫外殼。是機庫主體外形結構，包括外側面和艙門(mén)，主要用來(lái)收納和保護無(wú)人機及其附屬設備，打開(kāi)艙門(mén)可放飛無(wú)人機。

（3）升降平臺。完成無(wú)人機起飛和降落。作業(yè)時(shí)，升降平臺升起，將無(wú)人機提升至艙門(mén)以上高度，通過(guò)遠程任務(wù)規劃方式或遠程操作方式，由巡檢系統遠程操控無(wú)人機自主起飛實(shí)施作業(yè)。完成作業(yè)后，基于視角引導方式自主精準將其降落至艙門(mén)以下收納入無(wú)人機庫。

（4）電池系統。包括電源管理板、充放電系統、電池更換系統，可根據需要自動(dòng)完成充電、放電。當無(wú)人機電池電量不足時(shí)，系統自主取下電池放入充電箱充電，再將已充滿(mǎn)電的電池安裝在無(wú)人機上，智能完成電池更換。

（5）附屬設備。氣象站，主要設置風(fēng)速儀、雨量計等設備，實(shí)時(shí)感知和記錄氣象條件�？照{系統，保持無(wú)人機庫環(huán)境溫度在設定范圍內，確保設備工作環(huán)境溫度始終處于正常狀態(tài)。通訊系統，負責無(wú)人機庫運行數據和作業(yè)指令等正常通訊。

（6）管理系統。負責管理無(wú)人機和無(wú)人機庫設備，支持其通過(guò)巡檢系統完成遠程操作和監控。

1.2  主要功能

（1）巡檢作業(yè)。機庫與巡檢系統對接，基于自動(dòng)航線(xiàn)和巡檢任務(wù)自主完成巡檢作業(yè)。巡檢作業(yè)支持計劃性任務(wù)和臨時(shí)任務(wù)。機庫中的無(wú)人機搭載高光譜相機、雙光載荷、激光雷達、氣體檢測設備、喊話(huà)器、拋投器、點(diǎn)火器等設施，對第三方施工、管道占壓、管道裸露、打孔盜油、光纜損傷、環(huán)境污染等安全風(fēng)險進(jìn)行監測。

（2）系統聯(lián)動(dòng)。部署了光纖振動(dòng)預警系統、地災監測預警系統和智能攝像頭的“高后果、高風(fēng)險”區域，由于光纖預警和地災監測存在誤報率高、智能攝像頭存在監控盲區等問(wèn)題，在預警系統報警后，其報警位置信息與無(wú)人值守機庫共享，快速啟動(dòng)無(wú)人機到達現場(chǎng)進(jìn)行數據采集和視頻拍攝并實(shí)時(shí)回傳巡檢系統，判斷管道周邊異常態(tài)勢。管理人員借助無(wú)人機巡檢情況，遠程判斷管道風(fēng)險并做出決策。

1.3  部署方式

無(wú)人值守機庫支持單一機庫獨立部署或多臺機庫聯(lián)動(dòng)蛙跳式部署方式（圖 2），可根據需要實(shí)現巡護航線(xiàn)自主飛行或特殊情況下無(wú)人機手動(dòng)飛行。

圖 2 無(wú)人值守機庫蛙跳式部署方式示意圖

2  巡檢系統

基于無(wú)人值守機庫的油氣管道巡檢系統，在智能感知層實(shí)現全自動(dòng)、全天候管道數據智能采集，同時(shí)結合其他監測預警系統可更加精準的判斷管道異常和風(fēng)險隱患。

2.1  系統架構

如圖 3所示，巡檢系統主要由數據采集端、數據分析層、應用系統、業(yè)務(wù)系統組成，可以遠程管控機庫進(jìn)行常態(tài)化管道巡檢和應急響應等場(chǎng)景應用。

圖 3 油氣管道巡檢系統架構

（1）數據采集端�；�于無(wú)人值守機庫、無(wú)人機等感知設備對管道數據信息實(shí)現“全”感知。

（2）數據分析層。賦予智能識別算法，巡檢路徑優(yōu)化算法等AI能力，對數據采集端采集的數據進(jìn)行智能分析。

（3）應用系統。包括無(wú)人機管理、數據服務(wù)、地圖服務(wù)等基礎軟件等組件，完成巡檢系統通用基礎功能。

（4）業(yè)務(wù)系統。負責無(wú)人機巡檢視頻直播、智能告警，巡檢報告導出等。

2.2  主要功能

巡檢系統（圖 4）集基礎數據、作業(yè)人員、巡檢任務(wù)、異常告警、過(guò)程監控、巡檢報告、數據統計等管理于一體，主要實(shí)現以下功能。

圖 4 巡檢系統界面

（1）實(shí)時(shí)監控。巡檢系統支持無(wú)人機庫和第三方無(wú)人機接入，可實(shí)時(shí)傳輸巡檢視頻和數據，實(shí)時(shí)遠程監控無(wú)人機巡檢實(shí)況。

（2）告警管理。針對大型機械、車(chē)輛、第三方施工等管道沿線(xiàn)異常情況實(shí)時(shí)智能識別，并將信息智能推送至公眾號、小程序、App等多終端告警，管理人員可第一時(shí)間了解管道沿線(xiàn)動(dòng)態(tài)。

（3）數據分析�；�于大數據分析可以科學(xué)評估管道實(shí)際巡護成效，為優(yōu)化管道巡護策略提供數據支撐。

3  應用案例

某北方地區50公里管道處于農耕區，外部環(huán)境比較隱蔽，夜間常發(fā)生打孔盜油事件，人工巡護存在視角盲區和夜間巡護難題，為此引入無(wú)人值守機庫進(jìn)行夜間自主巡護。設備組成為無(wú)人值守機庫3臺，無(wú)人機1架，搭載紅外和可見(jiàn)光集成載荷一個(gè)，喊話(huà)喇叭一個(gè)，采用聯(lián)動(dòng)蛙跳式部署方式。

作業(yè)流程。巡檢系統發(fā)布指令操控無(wú)人機沿管道上方采集數據，現場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)傳輸至巡檢系統展示，識別管道周邊人員和車(chē)輛等是否為異常情況。無(wú)人機發(fā)現異常目標時(shí)可自動(dòng)降低飛行高度進(jìn)一步確認異常信息，通過(guò)遠程喊話(huà)發(fā)出告警，同時(shí)拍攝高清圖片留證。

應用效果。通過(guò)提前規劃好機庫夜間巡護任務(wù)，無(wú)人機可自動(dòng)起飛作業(yè)，全程不需要人員到場(chǎng)，極大地降低了人巡和傳統無(wú)人機巡護的勞動(dòng)強度。該管段實(shí)施無(wú)人機常態(tài)化夜間巡護后，再未發(fā)生打孔盜油事件。

4  總結

無(wú)人值守機庫為管道巡護提供了一種很好的輔助手段，不需要作業(yè)人員到現場(chǎng)就可實(shí)現管道全天候巡護，可大大降低日常巡護費用。該巡護模式具備一定的推廣意義，未來(lái)有良好的應用前景。 

作者簡(jiǎn)介：郝創(chuàng )洲，1984年生，工程碩士，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，因諾科技能源事業(yè)部解決方案總監，現主要從事管道巡護解決方案研發(fā)工作。聯(lián)系方式：18717377165， hczheu@163.com。