閆鋒

國家管網(wǎng)集團北方管道長(cháng)慶輸油氣分公司

北方管道長(cháng)慶輸油氣分公司所轄管道分布在沙漠、戈壁、山區等。管理運營(yíng)的石蘭線(xiàn)進(jìn)入甘肅境內海拔由1120米突升至2200米，管道起伏較大。其中，途經(jīng)蘭州市管段長(cháng)35千米，沿仁壽山大沙溝河道敷設19千米，定向鉆穿越黃河進(jìn)入市區。部分管段與烏蘭成品油管道、鄯蘭原油管道并行，部分管段周邊分布數十家單位和住宅小區，人口稠密，為典型的人口密集型、環(huán)境敏感型高后果區和高風(fēng)險管段。大沙溝管段附近河道挖沙取土等第三方活動(dòng)頻繁，多次發(fā)生夜間偷沙取土事件，直接威脅管道運行安全，給企業(yè)安全管理帶來(lái)巨大壓力。為此，長(cháng)慶分公司采用無(wú)人機與機庫組合方式開(kāi)展管道巡護，取得了較好的效果。

1  無(wú)人機與機庫組合方式

（1）無(wú)人機與機庫組合功能。油氣管道普遍采用無(wú)人機輔助巡檢，但傳統方式需要作業(yè)人員將無(wú)人機帶至現場(chǎng)操控，限制了其使用范圍。無(wú)人機庫是實(shí)現無(wú)人機全自動(dòng)作業(yè)的地面基礎設施，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，是一個(gè)無(wú)人機停放和管理平臺（圖 1）。

圖 1 無(wú)人機庫現場(chǎng)示例

無(wú)人機庫具備無(wú)人機自動(dòng)存儲、自動(dòng)充/換電、遠程通信、數據存儲、智能分析等功能。借助無(wú)人機庫，無(wú)人機可以在無(wú)人操作情況下自主起飛和降落、自主完成電池充電或更換電池，替代人工現場(chǎng)操作無(wú)人機等作業(yè)過(guò)程，有效解決專(zhuān)業(yè)飛手數量缺口大、一天多次巡邏需求等問(wèn)題，也可降低巡檢人員工作強度，提高作業(yè)效率，實(shí)現無(wú)人機的全自動(dòng)作業(yè)。結合管道巡檢管理平臺，可實(shí)現無(wú)人機智能化巡護。

（2）無(wú)人機與機庫組合巡護作業(yè)流程。根據巡護作業(yè)安排，通過(guò)巡檢管理平臺事先規劃無(wú)人機巡護航線(xiàn)。無(wú)人機從機庫自動(dòng)起飛按規劃航線(xiàn)飛行，空中采集管道及其周邊影像數據，通過(guò)數據鏈路即時(shí)回傳至監控調度中心，經(jīng)分析處理按風(fēng)險隱患預警等級實(shí)時(shí)發(fā)布，并將管道導航坐標推送到相關(guān)人員移動(dòng)終端及時(shí)排查處置，結果反饋監控調度中心。無(wú)人機與機庫組合巡護流程如圖 2所示。

圖 2 無(wú)人機與機庫組合管道巡護流程

2  無(wú)人機與機庫組合實(shí)際應用

目前，分公司在大沙溝管段布設了兩座無(wú)人機庫，間隔15千米，已經(jīng)實(shí)現蛙跳式無(wú)人機自主巡檢。在山區、沙漠地帶管段開(kāi)展了應急搶險和安全管理應用。

（1）日常管道巡護。利用電動(dòng)多旋翼無(wú)人機搭載30倍雙光變焦吊艙對重點(diǎn)區域、管線(xiàn)兩側各200米范圍進(jìn)行巡檢，采集信息實(shí)時(shí)回傳到監控調度中心，經(jīng)識別、分析、篩選管道周邊隱患信息，以綠、黃、紅三級預警語(yǔ)音播報方式，提醒監控人員調度巡檢人員現場(chǎng)處置，整個(gè)過(guò)程用時(shí)僅3～5秒。監控調度人員可實(shí)時(shí)查看無(wú)人機空中工作狀態(tài)，緊急情況下可利用無(wú)人機搭載的高頻喊話(huà)系統第一時(shí)間警告、制止潛在威脅目標。同時(shí)精準定位隱患位置，將信息發(fā)送到相關(guān)人員移動(dòng)終端，形成管道風(fēng)險隱患閉環(huán)處置流程。

（2）夜間震懾巡護。針對夜間多次發(fā)生偷盜挖沙事件和非法打孔盜油行為，無(wú)人機搭載雙光紅外成像儀、探照燈、警燈等載荷，通過(guò)采集管道周邊紅外視頻信息，發(fā)現威脅管道安全的異常人員和車(chē)輛、大型機械等（圖 3），無(wú)人機通過(guò)搭載的探照燈、警燈、喊話(huà)器等設備對異常目標予以警示和驅離，實(shí)施震懾性巡護。

圖 3 無(wú)人機夜間巡護紅外成像示例

（3）應急搶險應用。山區管道部分管段路由特殊，發(fā)生地質(zhì)災害時(shí)車(chē)輛和人員無(wú)法及時(shí)進(jìn)入，現場(chǎng)情況不明。無(wú)人機掛載雙光吊艙和影像器材第一時(shí)間飛至災害現場(chǎng)，采集管道沿線(xiàn)的險情影像資料，及時(shí)傳至搶險應急指揮中心，可供決策層了解管道現狀、新增隱患及管道沿線(xiàn)地貌變化、搶險路由、車(chē)輛通行能力等，為制定有效的搶險搶修方案提供第一手資料。結合山地管道三維建模，可對管道周邊水土流失、水路走向等進(jìn)行全面分析評估，及時(shí)發(fā)現威脅管道的安全因素。

（4）安全管理應用。途經(jīng)沙漠段管道，遇風(fēng)季沙丘移動(dòng)會(huì )造成管道裸露、懸空、沙丘阻路等，威脅管道安全，影響管道正常巡護。由無(wú)人機掛載成像拼圖，能實(shí)現自動(dòng)計算沙丘移動(dòng)的填方量和挖方量，提供搶險修復、疏通道路的基本數據。

3  結語(yǔ)

無(wú)人機與機庫組合巡護方式，實(shí)現了無(wú)人機機庫存儲、自動(dòng)換/充電、自動(dòng)起降、無(wú)人操控和遠程操控等功能，為智能化巡護提供了創(chuàng )新思路。目前還不能完全滿(mǎn)足管道巡護和安全運行的需要。建議進(jìn)一步加大物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、光纖預警等技術(shù)融合，制定無(wú)人機“云+端+圖+網(wǎng)”一體化高精度應用整體解決方案，不斷提升無(wú)人機在管道領(lǐng)域的應用水平。

作者簡(jiǎn)介：閆鋒，高級工程師，中央廣播電視大學(xué)機電一體化專(zhuān)業(yè)，現任長(cháng)慶輸油氣分公司管道（保衛）科科長(cháng)，長(cháng)期從事石油天然氣管道生產(chǎn)、管道管理工作。聯(lián)系方式：13895409639，xqdsyf@126.com。