無人機及圖像處理技術在油氣田生產中的應用研究

李方正

摘要：伴隨著國家的科技實力增長以及社會方面的經濟總值上升，使在國家范圍內部的無人機事業發展頗為迅速。通過無人機的內置3G/4G網絡，配合衛星的實時通訊技術，可以輕松的將無人機在現場勘測到的圖像傳輸回總部或者控制中心，進而實現一套完整的、具有很強實用性的探測監管體系，便于工作人員對實際工作的場地有一個清晰的認知。本文著重針對無人機的圖像處理在油氣田方面的應用做出以下見解。

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.

關鍵詞：無人機;圖像處理;油氣田生產;應用研究

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

中圖分類號：TP317.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0249-02

0? 引言

在無人機的技術應用過程中，無人機在實際工程中的使用范圍十分寬廣，重點表現在實時圖像反饋以及在三維模型的建立方面，在這個基礎上加入地理信息方面的系統安全。這兩者的緊密結合、反饋的結果就是形成一套完整的反饋良好、還原度高、清晰度高的實際場景地圖，便于工作人員對工作的分配以及工程的實施提供一個良好的監管系統，可以幫助油氣田方面提升設備信息化管理的水平和質量，為油氣田方面的數字化建設提供很大的幫助。

1? 研究目的

油氣管道是一種運輸油氣資源最主要的形式，目前中國的長輸管道總長已經突破了十二萬公里，遍布全國各地，為全國各地的油氣使用提供很強的便利性。油氣的迅速發展也帶動了整個社會的經濟水平增長，使人民群眾的生命財產方面也有很強的保障。可是經濟節奏的不斷加快給油氣田方面的管道建設帶來很大的壓力，在壓力下問題也逐漸暴露出來，管道沿線占壓、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行帶來很大的危害。在無人機發展領域逐漸延伸出各種各樣的技術，并且無人機這一技術水平也被運用在越來越廣泛的地區和崗位。在無人機的圖像處理技術加持下，為油氣田生產方面的工作帶來很大的便利。

而無人機技術作為一種新經濟社會背景下的科技產物采取最先進的無人機駕駛飛行棋，搭配上遙感傳感器、遙測遙控、無線通訊、GPS差分定位、遙感應用等技術，能夠實現對油氣田方面的管線、站庫的檢測和檢查、每天定期巡視等工作[1]。用無人機實現這些功能，一方面能夠對實際的場景進行視頻錄制，以實際的圖像影視資料進行管道工作方面的辨別和記錄;另外一個方面，就是在發生安全事故的時間無人機也比人工更加靈活，能夠迅速升空，降低由于事故帶來的損失，并且位居高處，便于第一時間提供現場方面的實際情況，便于直觀解決出現的一系列問題，為管理層提供一個觀察場地的途徑，提升決策方面的準確程度。

目前無人機作業的過程中還因為距離傳輸方面的限制，使圖像的獲取以及影音視頻的獲取受到很強的局限性。因此，下一步的研究需要重點針對無人機圖像方面的技術提升進行研究，增強無人機的實際應用能力。

2? 研究內容

結合油氣田方面的工作性質，重點針對油氣田方面的野外作業，在一些人工人力難以到達的區域實現無人機的技術手段監控，進行搶險作業，或者移除可能發生的隱患。在研究的過程中搭配無人機內置的3G/4G網絡信號，通過衛星網絡等手段進行圖像和視頻影像的實際傳輸，和總部的資料實現實時的傳輸和接受。并且無人機方面也可以實時接受總部方面傳輸過來的指令信號，雙方實現數據的互相交流，形成一套能夠解決出現問題的實施方案[2]。在視頻信息的接收方配合相應的軟件支持，對傳輸的視頻進行接收和編輯，制定出相應的三維立體圖形，提升設備信息化方面的技術水平，建立一個完善的信息化平臺，實現油氣田方面的信息化監管，提升工程的精細程度，便于對工程的實施加以管理。

3? 主要技術方案

3.1 無人機圖傳延伸研究測試方案

由于無人機的傳輸距離限制，大都在五千米的傳輸范圍內，最多也不超過十千米的范圍。這個距離給無人機很大的局限性，那么為了打破距離的限制，技術方面加入3G/4G的網絡傳輸。倘若沒有網絡信號的覆蓋還可以借助衛星實現信息的交互，有了這些技術設備手段的加持，能夠對無人機的信息和圖像視頻的傳輸提供很大的助力。

在無人機的測試方面可以搭配應急的通訊車，令無人機在五千米的范圍進行圖片拍攝，并且將圖像傳輸回信息處理總部，在傳輸的過程中觀察傳輸的速度和質量。并且在應急通訊車上搭配好車載靜中通衛星小站一套，以及寶利通視頻會議終端一套，便于對無人機進行飛行指令的下達，以及實現實時監管和控制。

測試內容方面無人機搭載的攝像機能夠對出現的畫面進行實時錄制和傳輸，并且將這些資料信息通過信號或者數據網絡傳輸到地面的工作站上，使工作人員能夠及時對這些信息進行整合和編輯[3]。使用視頻信號連線，將地面的工作站和應急車內的視頻會議終端進行連接，地面上的工作站可以加入到視頻會議內，成為視頻會議的一員，觀察并且接收到無人機拍攝的視頻內容，實現無人機畫面與地面工作站方面畫面數據的同步。

測試的結果方面可以通過現場的儀器調適，搭配上多旋翼無人機拍攝的實時畫面，實現畫面的接入，搭配上衛星傳輸，和視頻會議系統進行連接，實現數據的共享。并且配合地面的調控中心對無人機的正常運轉下達命令，實現遠程的工作指導。

3.2 圖像處理技術研究方案

無人機的航空拍攝方面和傳統的航空攝影有很大的不同。首先一點，就是在飛行高度和影像的分辨率上無人機飛行的高度比較低，但是影響拍攝過程中的分辨率很高，畫質比較清晰。其次，就是在機動性和靈活性方面無人機具備良好的機動性，搭配上較強的靈活性能夠對數據資料進行實時接受，并且就接收的指令進行執行工作[4]?？墒怯捎跓o人機自身的負重比較小，自身的質量也很小，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計、航測時間的統計，以及空氣的能見度都有一定的要求，而且對于拍攝的實際影響因素也有很高的要求。所以，在拍攝工作進行前應對實際的場地進行詳細的勘測工作，合理的設置各項參數值，為拍攝出高質量、高清晰度的視頻圖像規劃，這樣才能拍攝出滿足需求的影像圖畫。通過對無人機的原始數據進行獲取，地面工作站能根據傳輸回的圖像信息進行圖片的拼湊，借助專業的工程和視頻圖像處理軟件，最終拼湊出達到標準的視頻圖像成果文件。

4? 結束語

針對當前的狀況而言，無人機的技術領域尚且處于起步階段，后期還會有更加完善、效果更加優良的軟件適配以及硬件更新。所以，無人機技術未來的使用成就一定比現在高出很多，特別是應用領域方面一定有更大的使用空間。特別是在油氣田方面的應用，搭配上無人機的高機動性和無人機拍攝視頻圖像的便捷性能夠實現很多以往需要借助大量的人力、物力才能實現的視頻圖像拍攝，節省了大量的人工，對企業方面也是一個很大的節省[5]。未來無人機在圖像應用方面一定會有更高的建樹，從視頻拍攝到數據傳輸的各個方面一定都會有一個顯著的提升，便于相應的工程領域實現自身的工程目標和計劃。

參考文獻：

[1]錢金菊，韓正偉，易琳，等.圖像處理技術在無人機電力線路巡檢中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（15）：72-73.

[2]呂吉偉.圖像處理技術在無人機電力線路巡檢中的應用[J].通信電源技術，2019（6）：84-85.

[3]邢致愷，賈鶴鳴，邢國軍，等.基于多旋翼無人機的油田管線巡檢[J].科技創新與生產力，2018，294（07）：71-73，76.

[4]王銳.無人機在油田配電線路巡檢中的應用[J].油氣田地面工程，2018，37（12）：79-81.

[5]穆嘯.無人機及圖像處理技術在油氣田生產中的應用研究[J].數字通信世界，2019（2）.