董長歌

蘭州輸油氣分公司隴西輸油站

由于有些輸油氣管道分布在人煙稀少的荒野、沼澤和起伏不平的山地，甚至是陡峭的崇山峻嶺之間，導致巡護工作難度大、效率低，不能及時發現各種潛在的安全隱患，而且巡護人員的安全難以保證。在這種情況下，傳統的人工徒步巡線及使用車輛巡檢存在明顯的不足，因而探索新的管道巡檢辦法十分必要。

1 多軸旋翼無人機的主要特點和功能

多軸旋翼無人機指的是一種無人飛行檢測器。多軸旋翼無人機的螺旋槳在機身四周,行成多個空氣舵來控制飛行器。氣動布局使無人機具有直升機和固定翼兩種飛行模式，可垂直起飛和降落, 既有直升機盤旋任務的特點和巡航能力,又有固定翼飛機長距離、快速巡視的優點；既可以在不同的高度上進行巡航或盤旋,又能提供高清視頻及高清圖像。其拍攝的影像具有高清晰、大比例、小面積、高現勢性的優點，特別適合獲取帶狀地區航拍影像。多軸旋翼無人機能夠攜帶不同用途的任務模塊,如多任務負載平臺、便攜式多光譜傳感器、數碼攝像機、強光手電筒、小型交付設備、步話機繼電器等任務負載器。地面指揮控制站可以在飛行控制中進行輸油氣管道的監管，完成導航控制、任務控制、數據處理和分析等。多軸旋翼無人機可以應用于沼澤、山地、林區、汛期、夜晚等惡劣條件下的管道檢測工作,可以把視頻和圖片的兩種成像模式傳輸給經專人實時錄像監控的地面監管控制系統，可以及時發現安全隱患并作出處置，從而實現對輸油氣管道的適時巡查管理。

2 多軸旋翼無人機在輸油氣管道管理中的應用

隴西輸油站在管道巡檢中投入使用無人機后，共進行試驗性飛行80余次，飛行時間1000分鐘，飛行距離300公里，巡檢所管轄蘭成渝成品油管道95公里，蘭成原油管道102公里。目前已完成了管線地段的全部航拍，拍攝視頻時長600多分鐘，影像資料現已全部編輯存檔。

2.1 對目標區域進行勘察

多軸旋翼無人機在輸油氣管道巡檢中可對河流、地質災害點、閥室和其他高風險地區進行勘察航拍，通過內置硬盤得到圖片或視頻數據。輸油氣管道管理指揮中心可通過對無人機提供的影像數據資料進行分析、判斷，及時掌握輸油氣管道的基本情況，并采取正確的風險和隱患處置措施。

2.2 在應急搶險中發揮作用

在輸油氣管道應急救援過程中，人員和車輛不易進入救援現場時，可通過無人機將航拍視頻實時傳輸到應急指揮中心,應急指揮人員根據無人機傳回的視頻資料及時作出管道救災、搶險方案的決策。另外，在戈壁、沙漠等較為荒涼的地域，遇上應急救援現場通信信號減弱，多軸旋翼無人機可懸掛通信中繼設備進行高飛,起到填補中繼通信的作用。同時，多軸旋翼無人機能及時定位、定性管道突發事件,在極端條件下,可使用幾架無人機對某個較大區域或穿跨越地段輸油氣管道泄漏點進行全方位監測，迅速掌握泄漏發展動態,大大縮短事故應急救援時間,有效減少油氣泄漏,減少環境污染和經濟損失。

2.3 定點航拍管道沿線影像圖

通過安裝地面站電臺，多軸旋翼無人機能夠按照地面人員設置的管道坐標點進行定點飛行，在飛行過程中用高清數碼攝像機對埋地管道及沿線環境進行航拍,獲得重要的輸油氣管道圖像數據,使管道企業能夠實時有效地監控輸油氣管線。

中緬管道檢查整改線路時就應用了無人機。中緬管道二標段和三標段位于云、貴兩省境內的崇山峻嶺之中，人工檢查耗時耗力，且難度較大，精確度也無法保障。2014年11月，中石油管道學院無人機項目組使用無人機對這兩標段930公里的管道水工保護設施建設、地貌恢復、植被恢復等工程建設情況進行巡線航拍，航拍管道836公里，航拍影像照片分辨率為0.02米至0.05米，利用航拍照片及拼接成果，對地貌恢復后的地面及環境工程質量進行檢查并作為整改依據。

3 使用多軸旋翼無人機巡檢的優勢

使用多軸旋翼無人機對輸油氣管道進行巡檢，具有以下四個方面的優勢。

一是降低工作強度，提高工作效率。使用無人機巡檢后，管道巡護人員不再需要翻山越嶺、趟水過河。無人機通過懸停能在短時間內獲得管道沿線的圖像數據,管道巡護人員通過對圖像數據進行分析和處理,可迅速研判情況、拿出對策。以往人工徒步巡檢需要一兩個小時完成的任務，無人機只需一刻鐘左右的時間就能搞定。

二是受氣候、環境因素影響小，安全系數高。多軸旋翼無人機機身輕巧，無需駕駛人員,能夠在特殊的天氣條件及險惡的地理環境下執行巡檢任務，避免了人工在雨雪天路滑，汛期河水上漲及高山、深溝、陡坡和臺地管線等艱苦條件下的巡檢，從而大大減小了風險事故發生的概率，有利于保障管道巡護人員的人身安全。

三是巡線質量高。無人機可利用機身懸掛的高清攝像機進行全方位、多角度航拍，拍攝無盲區、無死角，巡線人員在地面上可通過小型地面圖傳監控系統進行觀測，及時掌握線路上第三方施工、水毀塌陷等隱患，實時了解所巡管道線路的狀況。

四是成本相對較低，使用攜帶方便。多軸旋翼無人機目前的市場售價僅為2萬余元，比起油動無人直升機及翼展數米的大型固定翼無人機、加載設備及地面接收車動輒幾百萬元的費用來說， 價格比較低廉。同時，這種機器攜帶方便，發現險情及遇到復雜路段可隨時起飛進行航拍，而且操作簡單，一般經過幾天的培訓線路巡檢人員就可上手使用，不需要專門的專業人員進行控制。

4 使用無人機巡護管道應注意的事項

一是飛行要符合現行法律法規。根據民航局標準司于2013年11月18日頒布的《民用無人駕駛航空器系統駕駛員管理暫行規定》，微型無人機的重量應小于7000克，如果不辦理證照，還要確保無人機在視距內飛行，或者在人煙稀少、空曠的非人員稠密區進行試驗飛行。

二是要制定相應的飛行規范。什么情況下使用無人機進行巡線，使用無人機應注意什么，要建立一套管理制度。

三是要建立視頻數據庫，定期比對，以便及時發現管道沿線的地貌變化，使無人機真正發揮效用。

四是編寫無人機巡檢操作手冊，根據需求定期舉辦培訓班，使管道巡護人員能夠熟練地應用，同時使多軸旋翼無人機巡檢得到推廣。◢

參考文獻：

1]金開保. 無人飛行器飛行控制系統半物理仿真研究[D].南京航空航天大學,2014.

2]武海彬. 無人機系統在油氣管道巡檢中的應用研究[J]. 中國石油和化工標準與量,2014,09:105-106.

《管道保護》2015年第4期（總第23期）