无人机在油气管道巡护中的应用研究

无人机在油气管道巡护中的应用研究

张志秋

国家管网集团广东省管网有限公司

摘要：管道老化与破损问题一直是油气管道巡护管理期间的主要困难，想要确保管道的正常运行，合理利用无人机等先进技术能够在不断提升巡护管理效果的同时，避免油气管道遭遇破坏。

关键词：无人机;油气管道巡护;应用

引言

我国油气管道建设年代跨度大、分布广、穿越地形复杂，管道安全巡护管理形式严峻，常规巡检方法无法满足要求，需采用更先进的技术手段。针对当下蓬勃发展的无人机巡检技术，分析了无人机在油气管道巡护中的应用。

1油气管道无人机巡检需求分析

通过组织业内多家油气管道公司深入开展长输管道无人机巡检需求调研，整理分析得到油气管道无人机巡检需求如下：

1. 具备日常巡检、恶劣天气后巡检、特殊地区巡检、施工监管、应急抢险巡检、替代山区/水网巡检功能。（2）具备高后果区变化信息收集功能。（3）具备地质滑坡预警功能。（4）具备重点隐患不定期监控功能。（5）具备违章占压取证功能。（6）具备异常目标识别和报警功能。（7）具备管道迁改、路线勘查，在设计、建造、运行阶段，可定期更新功能。（8）具备隐患地段坐标点记录功能。（9）具备数字化管道底图补充功能。（10）具备数据实时传输功能。

2无人机在油气管道巡护中存在的问题

2.1巡护环境恶劣，管理难度大

一般来说，管道沿线的地貌基本以平原、丘陵为主，其中山区等地质结构在巡护管理期间的难度较高，不仅需要巡护队伍翻山越岭，也需要根据当时的气候变化以及地质结构特性做好相应的维护准备工作，沉重的机械设备在一些地质灾害多发省份往往需要经受众多波折。尤其是一些地形地貌起伏变化较大的地区，在降雨气候阶段，山体组织结构松散、水分含量较高，极易发生山体滑坡、泥石流等地质灾害，不仅直接导致油气管道巡护管理的经费与时间成本不断提升，也会直接或者间接影响到巡护期间的管理效果。

2.2管道里程较长，巡护影响因素较多

油气管道的里程数是比较可观的，在巡护期间不仅需要经过农田、山区以及平原，也会受到春耕、秋收等季节性因素影响，甚至在田园地区经常会遭受管道被农机作业破坏的情况问题。巡护维修管理人员不仅需要集中关注这些重点防护地区，也需要在工作开展期间避免维修处理不当，影响或者破坏周遭的农作物。但是，多数维修期间都会对农作物造成一定程度的影响与破坏，进而很多农户由于遭受经济损失问题，便逐渐不愿配合巡护管理人员的工作，在严重影响巡护管理工作处理效率与管理质量的同时，也为巡护工作增添更多的管理阻碍。另外，很多山区管道的设计与铺设期间，为了避免后期管道运输影响到周围居民的正常生活，施工队伍会尽量架设在相对偏远或者人工一般难以触及的地理位置，虽然一定程度上有效避免了人为因素影响油气管道运输安全的问题，但是也为巡护期间的管理难度增添了一定的阻碍与困难。其中，由于一些管道处于地貌环境相对恶劣的地区和位置，巡护管理人员在实际巡护期间会经常发现管道上方的土质层被严重冲刷、风化侵蚀等问题。

2.3无人机购置、管理、维护成本较高

无人机能够应用在油气管道巡护管理工作环境中，本身也需要具备较强的工作能力与抗风防雨等产品特性，而市场上一般的无人机类型的购置成本也需要五千及以上，想要在实际巡护工作中长期应用无人机技术，不仅需要购置大量的无人机设备，也需要重视无人机机型的综合应用能力，配合购置一些监控探测、计算机等设备设施，都需要投入大量的经费与维护精力。一些发展规模不足的管道维护企业由于经费投入水平限制，可能并不具备专业的无人机维护人才，因此当巡护期间遭遇无人机故障等问题时，只能通过返厂或者聘请厂家专业维修人员进行维修，而通报、维修审核等流程不仅需要耗费巡护人员大量的工作时间，无人机等设备的维修管理成本也是提升管道巡护投入成本的重要因素之一。

3无人机在油气管道巡护中的应用

3.1无人机遥感图像处理技术

当前，我国比较常用的油气管道巡线方案都是利用无人机遥感图像处理技术搭配地面控制系统完成的。巡护期间一般会采用无人机搭配摄像头沿着管道运输方向持续低空飞行，完成数据采集任务，高清的图像数据传输到地面控制中心，结合数据处理系统能够自动生成无人机校正摄像图像数据信息，利用智能化的显示技术，技术操作人员能够直接观察到地面环境、管道情况等空间遥感信息数据内容。高效率的数据信息采集与分析处理系统在有利于后台数据处理系统快速完成建模的同时，也能够及时对比、分析管道信息存在的问题与高危情况。简单来讲，油气管道巡护管理期间，无人机遥感技术的应用是属于比较基础与常见的。相对于普通无人机基础具备的定位系统、遥控系统、通信系统之外，巡护期间的无人机还需要增加摄像头以及气体探测器等先进设备保证监测效果，结合相应的数据库、分析系统整合追踪管道巡护期间存在的各项危险因素问题，高效率的检测工作方式，不仅能够有效缓解传统时期人工巡查的工作压力与强度，也能够帮助巡护工作人员精准识别高危燃气管道位置。另外，通过通信系统的信息数据传输、后台以及数据控制中心反馈情况，技术操作人员与管理人员也能够及时了解巡护现场的安全隐患问题与实施情况。

3.2线路视觉跟踪技术

无人机在实际巡线时需要实时确定飞行路径与方向，技术操作人员可以利用导航系统结合线路视觉跟踪技术处理采集信息方案，实现及时追踪路标、参照物、指示物等物体的目的需求。由于无人机运行期间会产生一定的振动，加上追踪环境中的各种障碍物、背景视觉差异问题都可能会影响到追踪效果。为了提升管道巡护期间的数据采集效果，可以利用高级一些的算法与公式，如霍夫变换跟踪算法不断提高控制系统数据处理效果，能够在提升标志物标记数量的同时，避免追踪期间无人机的横向位移与纵向位移反馈数据存在的误差影响到精准追踪效果。

3.3无人机激光遥测技术

相对于传统期间应用的无人机遥测技术，激光遥测技术具有更为成熟的数据处理系统与技术应用优势。运用超高精度的激光遥测仪与摄像技术完成数据采集，无人机能够适应各种复杂场景下的油气管道巡检情况。尤其是在一些已经发生燃气泄漏事故处理期间，能够在有效避免巡护人员接触甲烷气体发生意外的同时，也能够快速完成预警与检测工作。因其激光束在照射反光体后，激光束能够直接穿透待检测气体，进而无人机激光遥感技术能够在实际检测期间有效降低二次事故的发生概率。远距离、大范围的报警系统，在高效完成检测任务的同时，也比较适合应用于家庭环境以及室内管道检测等情景。

结束语

无人机在电力线路巡检中获得了广泛应用，在油气管道巡检中的应用还处于普及阶段，尚未实现大规模商用。相信随着无人机及配套技术的快速发展，市场体系的成熟和我国低空空域的进一步放开，无人机必将在油气管道巡检领域发挥愈发关键的作用，成为巡检人员的有力“帮手”和油气管道“守护者”。

参考文献

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