無人機(jī)巡檢在油氣田長輸管道中探索與研究

智騰飛

摘要：長輸油氣管道距離長，分布廣，管道險(xiǎn)要地段的巡線、管道保衛(wèi)等一直是管道管理面臨的難題。無人機(jī)遙感技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合技術(shù)，通過獲取高精度影像數(shù)據(jù)，幫助管道運(yùn)營公司進(jìn)行管道日常維護(hù)，為管道的安全管理提供支持。目前主要應(yīng)用于地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣、人員不便到達(dá)的區(qū)域，未來隨著無人機(jī)本身對(duì)續(xù)航等瓶頸技術(shù)的突破和搭載設(shè)備的升級(jí)，其應(yīng)用前景將更加廣闊。

關(guān)鍵詞：長輸管道;巡檢;無人機(jī);

一.長輸管道無人機(jī)輔助巡檢概況

1.特殊地段輔助巡線

特殊地段主要是指山區(qū)及因河流（溝壑）等阻隔人員不易通過的地方。特殊地段無人機(jī)輔助巡線的特點(diǎn)是能在人員不易到達(dá)地方的上空對(duì)管道周邊情況進(jìn)行航拍，大幅度提高巡線效率;基本在視距范圍內(nèi)進(jìn)行，飛行距離比較短。

特殊地段輔助巡線對(duì)無人機(jī)有以下要求：①便于攜帶。由于巡線人員日常巡線時(shí)需要將無人機(jī)攜帶到野外，所以一定要輕便、容易攜帶。②易于操控。操控方法簡單易學(xué)，有助于減少無人機(jī)在使用中出現(xiàn)故障。③能夠懸停。發(fā)現(xiàn)可疑情況時(shí)可以懸停及下降高度進(jìn)行近距離觀察。④較強(qiáng)的抗風(fēng)、防雨能力。山谷中往往有旋風(fēng)，同時(shí)緊急情況下可能需要在雨中飛行，因此必須具備較強(qiáng)的抗風(fēng)雨能力。⑤及時(shí)回傳信息。應(yīng)能將拍攝的視頻、圖片等及時(shí)傳給地面操控人員，以方便實(shí)時(shí)查看巡線效果。⑥高頻次飛行的可靠性問題。采用無人機(jī)進(jìn)行日常巡線，如需要高頻次飛行，則必須考慮可靠性問題，避免因無人機(jī)故障帶來另外的安全問題。⑦飛機(jī)的損耗、維修費(fèi)及綜合成本問題。采用無人機(jī)巡線的目的是提高效率，降低巡線成本，因而必須綜合考慮無人機(jī)的損耗、維修費(fèi)等成本因素。⑧遇惡劣天氣飛行受阻的問題。南方地區(qū)降雨天氣較多，無人機(jī)巡線會(huì)受到一定影響。⑨航線申請(qǐng)問題。長距離無人機(jī)巡線必須申請(qǐng)航線，在軍事禁區(qū)、機(jī)場(chǎng)附近等地方的使用受到限制。⑩數(shù)傳和圖傳頻率申請(qǐng)問題。長距離無人機(jī)巡線需要長距離的實(shí)時(shí)數(shù)傳和圖傳，其所使用的無線電頻率需要向國家無線電管理委員會(huì)申請(qǐng)。

2.無人機(jī)長距離巡線要求

①航程遠(yuǎn)。單航程至少達(dá)到50km以上。②較強(qiáng)的抗風(fēng)、防雨能力。南方地區(qū)夏天天氣易變，航行中很可能會(huì)遭遇大風(fēng)雷雨。③易于起降。長距離巡線多采用油驅(qū)旋翼機(jī)或電驅(qū)固定翼機(jī)，彈射起飛的固定翼機(jī)對(duì)起飛場(chǎng)地要求較高，應(yīng)用受到一定限制。④按GPS路線規(guī)劃飛行。無人機(jī)必須沿管線路由按GPS路線規(guī)劃飛行。⑤地形匹配飛行。在丘陵和山區(qū)地段巡線時(shí)，為了改善圖像（視頻）的拍攝效果，有必要進(jìn)行地形匹配飛行。⑥實(shí)時(shí)數(shù)傳。為了保證安全，必須對(duì)飛機(jī)進(jìn)行全程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要實(shí)時(shí)數(shù)傳。⑦高質(zhì)量圖像（視頻）。為了獲取高質(zhì)量的圖像（視頻），安裝拍攝云臺(tái)是一個(gè)很好的辦法。

無人機(jī)拍攝的圖像（視頻）有兩種應(yīng)用方式：一是實(shí)時(shí)查看，這種方式需要搭建實(shí)時(shí)圖傳的通信系統(tǒng);二是離線查看，這種方式需要具備圖像快拼、圖像快速查看及圖像（視頻）智能識(shí)別功能。

二.無人機(jī)長距離巡線報(bào)警

當(dāng)接到報(bào)警線路上某點(diǎn)有險(xiǎn)情或異常，而巡線人員又無法迅速到達(dá)時(shí)，則可以采用無人機(jī)進(jìn)行核查。報(bào)警點(diǎn)核查對(duì)無人機(jī)有以下要求：①航程遠(yuǎn);②較強(qiáng)的抗風(fēng)、防雨能力;③易于起降;④GPS路線規(guī)劃飛行;⑤實(shí)時(shí)數(shù)傳及圖傳，必須有實(shí)時(shí)數(shù)傳以對(duì)無人機(jī)進(jìn)行全程監(jiān)控，同時(shí)為了查看報(bào)警點(diǎn)的實(shí)際情況，必須保證能夠?qū)崟r(shí)圖傳。長距離的實(shí)時(shí)數(shù)傳和實(shí)時(shí)圖傳大多需要中繼組網(wǎng);⑥懸停（定點(diǎn)盤旋）。無人機(jī)到達(dá)報(bào)警點(diǎn)，需要定點(diǎn)拍攝;⑦喊話，必要的時(shí)候需要進(jìn)行喊話，為了實(shí)現(xiàn)喊話功能則需要有實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)支持。

三、無人機(jī)技術(shù)在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用前景

無人機(jī)技術(shù)以其快速機(jī)動(dòng)、不受地形影響等優(yōu)勢(shì)，目前主要應(yīng)用于地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣、人員不便到達(dá)的水域、沙漠和超高超遠(yuǎn)設(shè)施，未來隨著無人機(jī)本身對(duì)續(xù)航等瓶頸技術(shù)的突破和搭載設(shè)備的升級(jí)，其應(yīng)用前景將更加廣闊。

（1）油氣田地面工程規(guī)劃與建設(shè)領(lǐng)域。地面工程包括油氣水三大系統(tǒng)的集輸、處理、儲(chǔ)運(yùn)及配套系統(tǒng)的電力、道路、供水、消防、給排水、通訊等工程，涉及點(diǎn)多、面廣，應(yīng)用無人機(jī)可以在油田地面工程前期現(xiàn)場(chǎng)勘查、選址，工程建設(shè)期間的建設(shè)質(zhì)量、監(jiān)督監(jiān)察等工作中應(yīng)用，保障工程建設(shè)質(zhì)量和效率。

（2）事故應(yīng)急搶險(xiǎn)與防恐防暴、事故預(yù)防針對(duì)油氣田開發(fā)、生產(chǎn)中出現(xiàn)的井控、安全、環(huán)保、?；返让媾R的緊急情況，應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，快速反應(yīng)，及時(shí)、準(zhǔn)確傳遞信息，實(shí)現(xiàn)快速處置，為科學(xué)決策和指揮提供可靠的支持;通過在油區(qū)內(nèi)重點(diǎn)區(qū)域定點(diǎn)盤旋或區(qū)域巡檢，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全動(dòng)態(tài)的及時(shí)掌握，做到“早發(fā)現(xiàn)，早報(bào)告，早處置”，有效的預(yù)防暴恐事件和人為破壞。

（3）油田生產(chǎn)中的巡檢巡線應(yīng)用油田生產(chǎn)過程中管道、站場(chǎng)及電力系統(tǒng)點(diǎn)多面廣，管道、電力線敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，部分站場(chǎng)采用無人值守，通過無人機(jī)技術(shù)開展巡檢巡線與搶維修工作可大大改變因人工巡檢巡線效率低、周期長的問題，做到泄漏早發(fā)現(xiàn)、故障早維修、污染早治理，提升生產(chǎn)效率和降低安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

（4）管道完整性管理應(yīng)用。隨著GB32167-2015的正式實(shí)施，標(biāo)志著管道完整性管理已成為油氣管道必須開展的管理手段。相對(duì)于長輸管道較為完善的完整性管理體系，油氣田集輸管道完整性管理尚處于起步探索階段，應(yīng)用無人機(jī)可在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)等方面發(fā)揮重要作用。

（5）無人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展背后的依法合規(guī)問題不容忽視無人機(jī)是工具，是載體，如何使用是一個(gè)雙刃劍，如因使用不當(dāng)造成事故會(huì)引起嚴(yán)重法律后果，甚至對(duì)行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。一方面是無人機(jī)的快速發(fā)展和應(yīng)用，另一方面“黑飛”事件頻發(fā)，已給民航和空域安全和公共安全造成嚴(yán)重威脅，其法律法規(guī)問題日益突出且無法回避，應(yīng)引起高度重視和思考。民航部門公布的數(shù)據(jù)顯示，2015年我國共發(fā)生無人機(jī)干擾民航飛行事件4起，2016年則暴漲至23起，而2017年僅成都雙流機(jī)場(chǎng)4月份至今就已發(fā)生12起。

四.結(jié)論

我國對(duì)無人機(jī)駕駛員資質(zhì)、監(jiān)管范圍、飛行條件和航線申請(qǐng)均有明確要求，但在實(shí)際操作中，又存在界線不清、程序繁瑣、監(jiān)管手段不足和法規(guī)滯后問題。因此呼吁相關(guān)主管部門廣泛聽取各方意見，實(shí)事求是，與時(shí)俱進(jìn)，盡快制定適應(yīng)新的環(huán)境和行業(yè)現(xiàn)狀的切實(shí)可行的法律法規(guī)，并加強(qiáng)監(jiān)管和引導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳揚(yáng)，解海龍，潘丹等.無人機(jī)在蘇里格氣田的應(yīng)用前景探討.[J].第九屆寧夏青年科學(xué)家論壇石化專題論壇，2013：443-445.