劉付剛 馬騁

中國石油長慶油田分公司

背景

長慶油田有數十萬公里油氣管道，遍及陜甘寧蒙4省（區）。管道所經區域多為梁峁溝壑、雨水沖溝等山地黃土區。管道巡護以人工為主，巡檢效率低、風險高、智能化程度低。采用空中無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100 km的姬白管道為試點，該管道沿線無空域管控，地面風電、溝壑縱橫，自然條件惡劣，便于從技術和管理角度探索無人機管道巡護的可行性。

做法

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

圖 1 無人機管道巡護技術架構

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

任務管理：在客戶端發布巡線任務，無人機接收到4G信號指示后沿著設定的航線起飛、巡檢，到達50 km圖傳距離后進入無人機停機坪充電，信號轉接。

人員管理：設置三級管理權限，技術人員、管理人員及主管領導，在不同的權限范圍內開展派單、檢查、監控及數據管理任務。

數據管理：無人機圖傳數據實時傳輸并備份，可以做到實時監控、視頻回放、事件追溯等，采用16 T硬盤，可有效存儲1個月飛行數據。

（2）常態開展無人機管道巡護作業。根據常規巡護特點，每日開展3次全線巡檢作業，其中日間2次，夜間1次，單次巡檢時間2 h；在應急監測時段加大巡護頻次，及時發現隱患；開展地形地貌分析，每3個月組織一次正射圖拍攝，進行圖像對比分析，監測管道沿線是否存在滑坡、塌方趨勢。

（3）智能分析地面監測信息。重點關注管道裸露、違法占壓和施工、農耕、地表變化（塌方）、水毀、管線中心線兩側50 m內人員、機械活動等信息。每3個月拍攝一次正射圖，分析管線上方地帶是否因自然災害而導致地形地貌發生改變，對管線造成影響或損壞。統計管線及伴行道路水毀、沙堵工作量，開展汛期和緊急事故的應急偵察，第一時間探查出受損管線地理位置、提供樁號和GPS坐標，查看周邊區域內人員數量、車輛數量、環境影響情況、地質災害狀況等，提供影像資料和數據分析結果。

（4）無人機巡護技術方案。通過試點總結出無人機低空攝影測量技術+機載激光雷達測量技術（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行透視變換，結合空三加密算法，算出目標物體的三維點云坐標數據，進一步生成三維網格模型，可精確地觀察到滑坡表面紋理、裂縫的變化特征，在滑坡演化規律識別中優勢明顯。后者是通過發射激光脈沖，獲取探測目標反射回來的信號并處理得到地表目標的空間信息，可以進行植被穿透、紅外成像，有較好的識別能力。

啟示

無人機巡護在姬塬地區溝壑縱橫的地貌下，能便捷的開展巡查和及時發現風險隱患。試點表明使用無人機開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題：一是無人機飛行續航能力達不到預期時長。二是飛行范圍受相關規定和環境影響較大，如航空管制區、大落差區以及風電、電力通信鐵塔相關區域。三是管道拐點多，導致無人機飛行距離增大。四是圖傳技術限制，超過50 km后圖傳畫面存在延遲、卡頓等問題。

作者簡介：劉付剛，1986年生，本科，長慶油田第二輸油處技術管理部工程師，主要從事科研、新技術推廣應用等工作。聯系方式：18893888608，lfg1_cq@petrochina.com.cn。