劉付剛 馬騁

中國石油長(cháng)慶油田分公司

背景

長(cháng)慶油田有數十萬(wàn)公里油氣管道，遍及陜甘寧蒙4�。▍^）。管道所經(jīng)區域多為梁峁溝壑、雨水沖溝等山地黃土區。管道巡護以人工為主，巡檢效率低、風(fēng)險高、智能化程度低。采用空中無(wú)人機巡護與地面人工巡護相結合，可以有效提升管道保護水平。選取全長(cháng)100 km的姬白管道為試點(diǎn)，該管道沿線(xiàn)無(wú)空域管控，地面風(fēng)電、溝壑縱橫，自然條件惡劣，便于從技術(shù)和管理角度探索無(wú)人機管道巡護的可行性。

做法

（1）搭建無(wú)人機巡檢控制平臺。主要用于監控無(wú)人機的飛行姿態(tài)數據、位置數據以及無(wú)人機上各傳感器的運行情況，對無(wú)人機進(jìn)行航線(xiàn)規劃及遠程控制。軟件分為設備管理、任務(wù)管理、人員管理及數據管理四個(gè)模塊（圖 1）。

圖 1 無(wú)人機管道巡護技術(shù)架構

設備管理：包括無(wú)人機、停機坪、管理主機等，在智能化平臺導入無(wú)人機設備信息，實(shí)現設備之間信號互通，遠程控制。

任務(wù)管理：在客戶(hù)端發(fā)布巡線(xiàn)任務(wù)，無(wú)人機接收到4G信號指示后沿著(zhù)設定的航線(xiàn)起飛、巡檢，到達50 km圖傳距離后進(jìn)入無(wú)人機停機坪充電，信號轉接。

人員管理：設置三級管理權限，技術(shù)人員、管理人員及主管領(lǐng)導，在不同的權限范圍內開(kāi)展派單、檢查、監控及數據管理任務(wù)。

數據管理：無(wú)人機圖傳數據實(shí)時(shí)傳輸并備份，可以做到實(shí)時(shí)監控、視頻回放、事件追溯等，采用16 T硬盤(pán)，可有效存儲1個(gè)月飛行數據。

（2）常態(tài)開(kāi)展無(wú)人機管道巡護作業(yè)。根據常規巡護特點(diǎn)，每日開(kāi)展3次全線(xiàn)巡檢作業(yè)，其中日間2次，夜間1次，單次巡檢時(shí)間2 h；在應急監測時(shí)段加大巡護頻次，及時(shí)發(fā)現隱患；開(kāi)展地形地貌分析，每3個(gè)月組織一次正射圖拍攝，進(jìn)行圖像對比分析，監測管道沿線(xiàn)是否存在滑坡、塌方趨勢。

（3）智能分析地面監測信息。重點(diǎn)關(guān)注管道裸露、違法占壓和施工、農耕、地表變化（塌方）、水毀、管線(xiàn)中心線(xiàn)兩側50 m內人員、機械活動(dòng)等信息。每3個(gè)月拍攝一次正射圖，分析管線(xiàn)上方地帶是否因自然災害而導致地形地貌發(fā)生改變，對管線(xiàn)造成影響或損壞。統計管線(xiàn)及伴行道路水毀、沙堵工作量，開(kāi)展汛期和緊急事故的應急偵察，第一時(shí)間探查出受損管線(xiàn)地理位置、提供樁號和GPS坐標，查看周邊區域內人員數量、車(chē)輛數量、環(huán)境影響情況、地質(zhì)災害狀況等，提供影像資料和數據分析結果。

（4）無(wú)人機巡護技術(shù)方案。通過(guò)試點(diǎn)總結出無(wú)人機低空攝影測量技術(shù)+機載激光雷達測量技術(shù)（LiDAR）是可行性方案。 前者利用數碼相機等攝像設備，從不同角度獲取三維物體圖像，將數字影像的平面坐標在空間坐標系中進(jìn)行透視變換，結合空三加密算法，算出目標物體的三維點(diǎn)云坐標數據，進(jìn)一步生成三維網(wǎng)格模型，可精確地觀(guān)察到滑坡表面紋理、裂縫的變化特征，在滑坡演化規律識別中優(yōu)勢明顯。后者是通過(guò)發(fā)射激光脈沖，獲取探測目標反射回來(lái)的信號并處理得到地表目標的空間信息，可以進(jìn)行植被穿透、紅外成像，有較好的識別能力。

啟示

無(wú)人機巡護在姬塬地區溝壑縱橫的地貌下，能便捷的開(kāi)展巡查和及時(shí)發(fā)現風(fēng)險隱患。試點(diǎn)表明使用無(wú)人機開(kāi)展管道巡護的效率是人工巡護的4倍以上，資源利用可節約75%以上。

目前還存在一些需要解決的問(wèn)題：一是無(wú)人機飛行續航能力達不到預期時(shí)長(cháng)。二是飛行范圍受相關(guān)規定和環(huán)境影響較大，如航空管制區、大落差區以及風(fēng)電、電力通信鐵塔相關(guān)區域。三是管道拐點(diǎn)多，導致無(wú)人機飛行距離增大。四是圖傳技術(shù)限制，超過(guò)50 km后圖傳畫(huà)面存在延遲、卡頓等問(wèn)題。

作者簡(jiǎn)介：劉付剛，1986年生，本科，長(cháng)慶油田第二輸油處技術(shù)管理部工程師，主要從事科研、新技術(shù)推廣應用等工作。聯(lián)系方式：18893888608，lfg1_cq@petrochina.com.cn。