無人機在長輸管道巡護管理上的應用

李超

摘 要：長輸管道作為解決油氣資源輸送工具，具有輸送量大、使用周期長等優點。但是長距離管道沿線必然會穿越許多地質災害風險區，會受到滑坡、洪水、泥石流和危巖崩塌的威脅。滑坡、洪水等地災對長輸管道造成的危害往往還會引發更得損失的次生災害。通過介紹無人機在長輸管道地災預警方面的應用，得出無人機可以用于管道巡檢、災害監測、滑坡、泥石流預警中;并針對無人機應用于長輸管道地災預警中的特點、優點進行了分析。

關鍵詞：無人機;長輸管道;巡護;應用

長輸管道在我國大量使用，為國家經濟發展提供了強勁動力，但是長距離輸送管道沿線必然會穿越許多地質災害風險區，會受到滑坡、洪水、等地災危害事件的威脅。無人機是目前發展比較快的一個高新技術產品，它可以在應對長距離管道地質災害中發揮重要作用。飛行靈活、飛行費用低、較小體積、使用方便是無人機的部分優點。可以應用于長輸管道巡檢、地形勘測、選線優化、地災監測、施工安全、泥石流預警等眾多工程實際問題。將無人機及其集成系統應用于長輸管道的安全風險監控將能很好的解決人工巡檢監測過程中人員不足、線路巡檢耗時較多、發現問題滯后、預警時間短等問題。

1.無人機在長輸管道地災預警中的原理及優勢

1.1應用原理

飛機控制系統平臺、數據自動收集系統和地面管控系統組成無人機整個系統。地面控制系統利用無線電控制，通過GPS導航或北斗衛星導航控制無人機飛行的全過程;飛機平臺系統可以搭載避障系統，氣體檢測系統等對長輸管道的進行實時畫面和相關數據采集并上傳到信息收集系統進行分析處理，由相關人員對長輸管道的各項指標數據進行進一步的糾錯、辨識、后期處理等，從而完成對長輸管道的風險監控工作。

1.2優勢

隨著目前地理空間技術取得的飛速發展，給無人機航拍測量技術提供了較好的定位技術支持。低空無人機遙感系統能夠獲得高質量的遙感影像，可以在長輸管道地質災害的勘測中應用廣泛，通過多層信息控制與處理技術應用，實現監控、預警及處理，其主要優勢如下：①無人機用于長輸管道監控可以大大提高巡查效率，利用模塊化設置的儀器吊艙，甚至可以完成惡劣天氣以及黑夜的巡查，尤其在事故、災害等緊急情況下的巡查。②無人機用于長輸管道監控安全性好，可以代替人工執行危險區域的作業。③無人機用于長輸管道監控可以降低管道安全防護標準，減少對現場人員和配套資源的需求;以高分辨率圖像和高精度定位數據為基礎，通過成熟的數據處理技術，能夠實現對管道安全防護工作的可視化和數字化。④無人機用于長輸管道監控可以實現對管道的全天候監測飛行，持續監測管道本體及沿線區域大面積區域的實地情況。⑤無人機用于長輸管道監控在工程施工建設階段，可以利用設計階段搭建的無人機系統進行全天候施工過程監控，對施工現場的進度、質量、安全及是否存在野蠻施工行為方面做到真正“飛檢”。⑥無人機用于長輸管道監控可以對管線周邊的滑坡、泥石流及洪水沖刷情況進行全天候的監測。

2.無人機在長輸管道地災預警中的具體應用

2.1無人機類型

無人機可以分成兩種類型：固定翼機型和懸翼機型。固定翼用于地災季節前后線路的地災航拍、航測、數據和圖像的比對;懸翼型可以用于徒步巡線困難段的危險區域管道，極端天氣后的數據和圖像的收集等，能夠靈活局部監控，對管道狀態及其環境實現長時間、多角度的智能持續監控與巡檢，最終實現對管道完整性的自主分析、判斷和輔助決策等。

2.2無人機應用方面

無人機在長輸管道地災預警中的具體應用可以從兩個方面來考慮。首先是比較常規的監控方面即線路巡查和地質災害現場照片和數據傳輸。無人機可以對同一個地區進行多次不同角度的拍攝，對這些拍攝照片進行處理和數據分析就可以得到相對完整準確的事發現場的現狀，以此方便人們對長輸管道的地災問題進行快速準確處理。深層次的是無人機還可以自動對多次巡檢結果進行分拆，提前預測一些地質災害，對一些地質災害進行預警。如對于滑坡體可以提前進行標定，通過無人機來監測其位移變化量，方便人們及時掌握滑坡體信息。對于極端天氣引發的地質災害，無人機還有記憶功能，能夠識別以后極端天氣引發的地質災害。

3.長輸管道地災預警的無人機應用框架

長輸管道地災預警的無人機應用框架主要包括：無人機及其集成系統應用于長輸管道的作業方案和一般流程。

3.1無人機及其集成系統在長輸管道的工作方案

長輸管道的無人機安全風險監控系統通常包括固定翼無人機（或懸翼型）、任務存儲層、信息鏈接層、控制平臺、數據處理、中心控制站等。該系統可實現對油氣管道的可見光、紅外、等遙感成像，并實現對管道路由環境、管道本體及附屬設施的狀態監測，同時通過遠程通信中繼方式和后期圖像數據處理技術，實現管道智能化遠程實時集中監測。掛載特殊任務吊艙的無人機還能對油氣管道實現遙感監測，包括可見光成像、紅外成像等成像，還可對管道本體及外部環境、管道內部進行監測。可以進行管道通道環境測繪、檢測地上管道是否有大塊銹燭、地下管道是否有大塊裸露、周圍是否違章建筑、管道是否被人為破壞的現象、管道附近或管道本身遭受的地災情況、管道沿線環境災害情況等。

3.2一般流程

適航查勘，在起飛前應該對本次要巡查的管道所在區域進行調查和初步評價，確定飛行目的，做好無人機的起飛準備。飛行路線設計，根據管道的具體位置、線路走向和飛行目標進行飛行線路的設計。起飛準備。起飛前對各設備作基本程序檢查，確保設備各項參數正常無誤。正式飛行作業，無人機在空中正式工作時，按照計劃和目標對長輸管道進行實時狀態拍攝和相關信息的采集并將數據發送到管理系統。無人機降落回收，飛行線路和目的完成后按照相關標準和技術要求回收無人機。數據處理，通過相應專業軟件對無人機拍攝或采集的信息數據進行處理。

3.3具體工作內容

（1）圖像、視頻的快速采集、替代人工、快速全面掌握信息，從而為管線的運營狀態監控提供依據。（2）管線周邊地質災害監測，可能發生地質災害點預判及實時影像，為管線安全運營過程地質災害防范提供依據。（3）配合傳感器對異常振動監控，為管線的災害隱患防范提供依據。（4）及時發現盜竊、損壞管道及盜采現象，為管線安全運營及過程管理提供支持。（5）管線周邊施工過程監控，第一時間獲取管道周邊施工情況，為管線的周邊野蠻施工等管控提供支撐。（6）對洪水及泥石流動態過程進行評估與模擬，為預警防范提供依據，為管線安全運營及災害防范管理提供支持。（7）解決管線區人工無法夜間有效巡查的難點，為管線的夜間管控提供支撐。（8）利用無人機影像通過后臺處理，自動識別對比管線沿線狀態異常點，進行報警防控。（9）利用后臺處理系統，管線及周邊可能狀態進行數值分析與模擬，進行綜合評判與防控。

4.結論與認識

總的來說得出無人機可以應用于管道巡檢、災害監測、滑坡、泥石流預警中，無人機在長輸管道地質災害預警中具有重要作用，它較為方便快捷的協助人們發現地災事件，應對地災事件。特別是對位于偏遠危險長輸管道其意義更加明顯。相信未來隨著無人機技術的發展和成本的降低，無人機對長輸管道地質災害預警技術能夠快速發展，成為趨勢。

參考文獻：

[1]眭峰，黃瑞峰，孫春良，王中閣，羅天寶，王曉清.油氣管道無人機巡護技術應用[J].石油規劃設計，2017.

[2]歐新偉，周利劍，馮慶善，李煒，李振宇.無人機遙感在油氣管道管理中的應用[J].科技創新導報，2011.