無(wú)人機(jī)及圖像處理技術(shù)在油氣田生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

李方正

摘要：伴隨著國(guó)家的科技實(shí)力增長(zhǎng)以及社會(huì)方面的經(jīng)濟(jì)總值上升，使在國(guó)家范圍內(nèi)部的無(wú)人機(jī)事業(yè)發(fā)展頗為迅速。通過無(wú)人機(jī)的內(nèi)置3G/4G網(wǎng)絡(luò)，配合衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通訊技術(shù)，可以輕松的將無(wú)人機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)到的圖像傳輸回總部或者控制中心，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一套完整的、具有很強(qiáng)實(shí)用性的探測(cè)監(jiān)管體系，便于工作人員對(duì)實(shí)際工作的場(chǎng)地有一個(gè)清晰的認(rèn)知。本文著重針對(duì)無(wú)人機(jī)的圖像處理在油氣田方面的應(yīng)用做出以下見解。

Abstract： With the increase of the country's scientific and technological strength and the rise of the total economic value of society， the development of UAV within the country has been developing rapidly. Through the built-in 3G/4G network of the UAV and the real-time communication technology of the satellite， the images surveyed by the UAV at the scene can be easily transmitted back to the headquarters or control center， thereby realizing a complete and highly practical detection and supervision system， which is convenient for the staff to have a clear understanding of the actual work site. This article focuses on the application of UAV image processing in oil and gas fields to make the following insights.

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);圖像處理;油氣田生產(chǎn);應(yīng)用研究

Key words： UAV;image processing;oil and gas field production;applied research

中圖分類號(hào)：TP317.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）36-0249-02

0? 引言

在無(wú)人機(jī)的技術(shù)應(yīng)用過程中，無(wú)人機(jī)在實(shí)際工程中的使用范圍十分寬廣，重點(diǎn)表現(xiàn)在實(shí)時(shí)圖像反饋以及在三維模型的建立方面，在這個(gè)基礎(chǔ)上加入地理信息方面的系統(tǒng)安全。這兩者的緊密結(jié)合、反饋的結(jié)果就是形成一套完整的反饋良好、還原度高、清晰度高的實(shí)際場(chǎng)景地圖，便于工作人員對(duì)工作的分配以及工程的實(shí)施提供一個(gè)良好的監(jiān)管系統(tǒng)，可以幫助油氣田方面提升設(shè)備信息化管理的水平和質(zhì)量，為油氣田方面的數(shù)字化建設(shè)提供很大的幫助。

1? 研究目的

油氣管道是一種運(yùn)輸油氣資源最主要的形式，目前中國(guó)的長(zhǎng)輸管道總長(zhǎng)已經(jīng)突破了十二萬(wàn)公里，遍布全國(guó)各地，為全國(guó)各地的油氣使用提供很強(qiáng)的便利性。油氣的迅速發(fā)展也帶動(dòng)了整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)水平增長(zhǎng)，使人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)方面也有很強(qiáng)的保障。可是經(jīng)濟(jì)節(jié)奏的不斷加快給油氣田方面的管道建設(shè)帶來很大的壓力，在壓力下問題也逐漸暴露出來，管道沿線占?jí)?、安全間距不足等一系列問題如同雨后春筍一般給集輸管道的運(yùn)行帶來很大的危害。在無(wú)人機(jī)發(fā)展領(lǐng)域逐漸延伸出各種各樣的技術(shù)，并且無(wú)人機(jī)這一技術(shù)水平也被運(yùn)用在越來越廣泛的地區(qū)和崗位。在無(wú)人機(jī)的圖像處理技術(shù)加持下，為油氣田生產(chǎn)方面的工作帶來很大的便利。

而無(wú)人機(jī)技術(shù)作為一種新經(jīng)濟(jì)社會(huì)背景下的科技產(chǎn)物采取最先進(jìn)的無(wú)人機(jī)駕駛飛行棋，搭配上遙感傳感器、遙測(cè)遙控、無(wú)線通訊、GPS差分定位、遙感應(yīng)用等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)油氣田方面的管線、站庫(kù)的檢測(cè)和檢查、每天定期巡視等工作[1]。用無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)這些功能，一方面能夠?qū)?shí)際的場(chǎng)景進(jìn)行視頻錄制，以實(shí)際的圖像影視資料進(jìn)行管道工作方面的辨別和記錄;另外一個(gè)方面，就是在發(fā)生安全事故的時(shí)間無(wú)人機(jī)也比人工更加靈活，能夠迅速升空，降低由于事故帶來的損失，并且位居高處，便于第一時(shí)間提供現(xiàn)場(chǎng)方面的實(shí)際情況，便于直觀解決出現(xiàn)的一系列問題，為管理層提供一個(gè)觀察場(chǎng)地的途徑，提升決策方面的準(zhǔn)確程度。

目前無(wú)人機(jī)作業(yè)的過程中還因?yàn)榫嚯x傳輸方面的限制，使圖像的獲取以及影音視頻的獲取受到很強(qiáng)的局限性。因此，下一步的研究需要重點(diǎn)針對(duì)無(wú)人機(jī)圖像方面的技術(shù)提升進(jìn)行研究，增強(qiáng)無(wú)人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用能力。

2? 研究?jī)?nèi)容

結(jié)合油氣田方面的工作性質(zhì)，重點(diǎn)針對(duì)油氣田方面的野外作業(yè)，在一些人工人力難以到達(dá)的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無(wú)人機(jī)的技術(shù)手段監(jiān)控，進(jìn)行搶險(xiǎn)作業(yè)，或者移除可能發(fā)生的隱患。在研究的過程中搭配無(wú)人機(jī)內(nèi)置的3G/4G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等手段進(jìn)行圖像和視頻影像的實(shí)際傳輸，和總部的資料實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的傳輸和接受。并且無(wú)人機(jī)方面也可以實(shí)時(shí)接受總部方面?zhèn)鬏斶^來的指令信號(hào)，雙方實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互相交流，形成一套能夠解決出現(xiàn)問題的實(shí)施方案[2]。在視頻信息的接收方配合相應(yīng)的軟件支持，對(duì)傳輸?shù)囊曨l進(jìn)行接收和編輯，制定出相應(yīng)的三維立體圖形，提升設(shè)備信息化方面的技術(shù)水平，建立一個(gè)完善的信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)油氣田方面的信息化監(jiān)管，提升工程的精細(xì)程度，便于對(duì)工程的實(shí)施加以管理。

3? 主要技術(shù)方案

3.1 無(wú)人機(jī)圖傳延伸研究測(cè)試方案

由于無(wú)人機(jī)的傳輸距離限制，大都在五千米的傳輸范圍內(nèi)，最多也不超過十千米的范圍。這個(gè)距離給無(wú)人機(jī)很大的局限性，那么為了打破距離的限制，技術(shù)方面加入3G/4G的網(wǎng)絡(luò)傳輸。倘若沒有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的覆蓋還可以借助衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)信息的交互，有了這些技術(shù)設(shè)備手段的加持，能夠?qū)o(wú)人機(jī)的信息和圖像視頻的傳輸提供很大的助力。

在無(wú)人機(jī)的測(cè)試方面可以搭配應(yīng)急的通訊車，令無(wú)人機(jī)在五千米的范圍進(jìn)行圖片拍攝，并且將圖像傳輸回信息處理總部，在傳輸?shù)倪^程中觀察傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量。并且在應(yīng)急通訊車上搭配好車載靜中通衛(wèi)星小站一套，以及寶利通視頻會(huì)議終端一套，便于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行指令的下達(dá)，以及實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)管和控制。

測(cè)試內(nèi)容方面無(wú)人機(jī)搭載的攝像機(jī)能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)錄制和傳輸，并且將這些資料信息通過信號(hào)或者數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛娴墓ぷ髡旧希构ぷ魅藛T能夠及時(shí)對(duì)這些信息進(jìn)行整合和編輯[3]。使用視頻信號(hào)連線，將地面的工作站和應(yīng)急車內(nèi)的視頻會(huì)議終端進(jìn)行連接，地面上的工作站可以加入到視頻會(huì)議內(nèi)，成為視頻會(huì)議的一員，觀察并且接收到無(wú)人機(jī)拍攝的視頻內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)畫面與地面工作站方面畫面數(shù)據(jù)的同步。

測(cè)試的結(jié)果方面可以通過現(xiàn)場(chǎng)的儀器調(diào)適，搭配上多旋翼無(wú)人機(jī)拍攝的實(shí)時(shí)畫面，實(shí)現(xiàn)畫面的接入，搭配上衛(wèi)星傳輸，和視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。并且配合地面的調(diào)控中心對(duì)無(wú)人機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)下達(dá)命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的工作指導(dǎo)。

3.2 圖像處理技術(shù)研究方案

無(wú)人機(jī)的航空拍攝方面和傳統(tǒng)的航空攝影有很大的不同。首先一點(diǎn)，就是在飛行高度和影像的分辨率上無(wú)人機(jī)飛行的高度比較低，但是影響拍攝過程中的分辨率很高，畫質(zhì)比較清晰。其次，就是在機(jī)動(dòng)性和靈活性方面無(wú)人機(jī)具備良好的機(jī)動(dòng)性，搭配上較強(qiáng)的靈活性能夠?qū)?shù)據(jù)資料進(jìn)行實(shí)時(shí)接受，并且就接收的指令進(jìn)行執(zhí)行工作[4]?？墒怯捎跓o(wú)人機(jī)自身的負(fù)重比較小，自身的質(zhì)量也很小，飛行的速度算不上快，空氣方面的能見度也很低，對(duì)飛行的航道和飛行的外在影響因素很敏感。特別是拍攝過程中的行高設(shè)計(jì)、航測(cè)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，以及空氣的能見度都有一定的要求，而且對(duì)于拍攝的實(shí)際影響因素也有很高的要求。所以，在拍攝工作進(jìn)行前應(yīng)對(duì)實(shí)際的場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)工作，合理的設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)值，為拍攝出高質(zhì)量、高清晰度的視頻圖像規(guī)劃，這樣才能拍攝出滿足需求的影像圖畫。通過對(duì)無(wú)人機(jī)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，地面工作站能根據(jù)傳輸回的圖像信息進(jìn)行圖片的拼湊，借助專業(yè)的工程和視頻圖像處理軟件，最終拼湊出達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖像成果文件。

4? 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前的狀況而言，無(wú)人機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域尚且處于起步階段，后期還會(huì)有更加完善、效果更加優(yōu)良的軟件適配以及硬件更新。所以，無(wú)人機(jī)技術(shù)未來的使用成就一定比現(xiàn)在高出很多，特別是應(yīng)用領(lǐng)域方面一定有更大的使用空間。特別是在油氣田方面的應(yīng)用，搭配上無(wú)人機(jī)的高機(jī)動(dòng)性和無(wú)人機(jī)拍攝視頻圖像的便捷性能夠?qū)崿F(xiàn)很多以往需要借助大量的人力、物力才能實(shí)現(xiàn)的視頻圖像拍攝，節(jié)省了大量的人工，對(duì)企業(yè)方面也是一個(gè)很大的節(jié)省[5]。未來無(wú)人機(jī)在圖像應(yīng)用方面一定會(huì)有更高的建樹，從視頻拍攝到數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鱾€(gè)方面一定都會(huì)有一個(gè)顯著的提升，便于相應(yīng)的工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自身的工程目標(biāo)和計(jì)劃。

參考文獻(xiàn)：

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