無人機巡檢在油氣田長輸管道中探索與研究

智騰飛

摘要：長輸油氣管道距離長，分布廣，管道險要地段的巡線、管道保衛等一直是管道管理面臨的難題。無人機遙感技術是一門多學科的綜合技術，通過獲取高精度影像數據，幫助管道運營公司進行管道日常維護，為管道的安全管理提供支持。目前主要應用于地形復雜、環境惡劣、人員不便到達的區域，未來隨著無人機本身對續航等瓶頸技術的突破和搭載設備的升級，其應用前景將更加廣闊。

關鍵詞：長輸管道;巡檢;無人機;

一.長輸管道無人機輔助巡檢概況

1.特殊地段輔助巡線

特殊地段主要是指山區及因河流（溝壑）等阻隔人員不易通過的地方。特殊地段無人機輔助巡線的特點是能在人員不易到達地方的上空對管道周邊情況進行航拍，大幅度提高巡線效率;基本在視距范圍內進行，飛行距離比較短。

特殊地段輔助巡線對無人機有以下要求：①便于攜帶。由于巡線人員日常巡線時需要將無人機攜帶到野外，所以一定要輕便、容易攜帶。②易于操控。操控方法簡單易學，有助于減少無人機在使用中出現故障。③能夠懸停。發現可疑情況時可以懸停及下降高度進行近距離觀察。④較強的抗風、防雨能力。山谷中往往有旋風，同時緊急情況下可能需要在雨中飛行，因此必須具備較強的抗風雨能力。⑤及時回傳信息。應能將拍攝的視頻、圖片等及時傳給地面操控人員，以方便實時查看巡線效果。⑥高頻次飛行的可靠性問題。采用無人機進行日常巡線，如需要高頻次飛行，則必須考慮可靠性問題，避免因無人機故障帶來另外的安全問題。⑦飛機的損耗、維修費及綜合成本問題。采用無人機巡線的目的是提高效率，降低巡線成本，因而必須綜合考慮無人機的損耗、維修費等成本因素。⑧遇惡劣天氣飛行受阻的問題。南方地區降雨天氣較多，無人機巡線會受到一定影響。⑨航線申請問題。長距離無人機巡線必須申請航線，在軍事禁區、機場附近等地方的使用受到限制。⑩數傳和圖傳頻率申請問題。長距離無人機巡線需要長距離的實時數傳和圖傳，其所使用的無線電頻率需要向國家無線電管理委員會申請。

2.無人機長距離巡線要求

①航程遠。單航程至少達到50km以上。②較強的抗風、防雨能力。南方地區夏天天氣易變，航行中很可能會遭遇大風雷雨。③易于起降。長距離巡線多采用油驅旋翼機或電驅固定翼機，彈射起飛的固定翼機對起飛場地要求較高，應用受到一定限制。④按GPS路線規劃飛行。無人機必須沿管線路由按GPS路線規劃飛行。⑤地形匹配飛行。在丘陵和山區地段巡線時，為了改善圖像（視頻）的拍攝效果，有必要進行地形匹配飛行。⑥實時數傳。為了保證安全，必須對飛機進行全程的實時監控，需要實時數傳。⑦高質量圖像（視頻）。為了獲取高質量的圖像（視頻），安裝拍攝云臺是一個很好的辦法。

無人機拍攝的圖像（視頻）有兩種應用方式：一是實時查看，這種方式需要搭建實時圖傳的通信系統;二是離線查看，這種方式需要具備圖像快拼、圖像快速查看及圖像（視頻）智能識別功能。

二.無人機長距離巡線報警

當接到報警線路上某點有險情或異常，而巡線人員又無法迅速到達時，則可以采用無人機進行核查。報警點核查對無人機有以下要求：①航程遠;②較強的抗風、防雨能力;③易于起降;④GPS路線規劃飛行;⑤實時數傳及圖傳，必須有實時數傳以對無人機進行全程監控，同時為了查看報警點的實際情況，必須保證能夠實時圖傳。長距離的實時數傳和實時圖傳大多需要中繼組網;⑥懸停（定點盤旋）。無人機到達報警點，需要定點拍攝;⑦喊話，必要的時候需要進行喊話，為了實現喊話功能則需要有實時通信系統支持。

三、無人機技術在油氣田開發中的應用前景

無人機技術以其快速機動、不受地形影響等優勢，目前主要應用于地形復雜、環境惡劣、人員不便到達的水域、沙漠和超高超遠設施，未來隨著無人機本身對續航等瓶頸技術的突破和搭載設備的升級，其應用前景將更加廣闊。

（1）油氣田地面工程規劃與建設領域。地面工程包括油氣水三大系統的集輸、處理、儲運及配套系統的電力、道路、供水、消防、給排水、通訊等工程，涉及點多、面廣，應用無人機可以在油田地面工程前期現場勘查、選址，工程建設期間的建設質量、監督監察等工作中應用，保障工程建設質量和效率。

（2）事故應急搶險與防恐防暴、事故預防針對油氣田開發、生產中出現的井控、安全、環保、危化品等面臨的緊急情況，應用無人機技術，快速反應，及時、準確傳遞信息，實現快速處置，為科學決策和指揮提供可靠的支持;通過在油區內重點區域定點盤旋或區域巡檢，實現對安全動態的及時掌握，做到“早發現，早報告，早處置”，有效的預防暴恐事件和人為破壞。

（3）油田生產中的巡檢巡線應用油田生產過程中管道、站場及電力系統點多面廣，管道、電力線敷設環境復雜，部分站場采用無人值守，通過無人機技術開展巡檢巡線與搶維修工作可大大改變因人工巡檢巡線效率低、周期長的問題，做到泄漏早發現、故障早維修、污染早治理，提升生產效率和降低安全環保風險。

（4）管道完整性管理應用。隨著GB32167-2015的正式實施，標志著管道完整性管理已成為油氣管道必須開展的管理手段。相對于長輸管道較為完善的完整性管理體系，油氣田集輸管道完整性管理尚處于起步探索階段，應用無人機可在基礎數據采集、高后果區識別、風險評價、完整性評價等方面發揮重要作用。

（5）無人機技術快速發展背后的依法合規問題不容忽視無人機是工具，是載體，如何使用是一個雙刃劍，如因使用不當造成事故會引起嚴重法律后果，甚至對行業發展產生不利影響。一方面是無人機的快速發展和應用，另一方面“黑飛”事件頻發，已給民航和空域安全和公共安全造成嚴重威脅，其法律法規問題日益突出且無法回避，應引起高度重視和思考。民航部門公布的數據顯示，2015年我國共發生無人機干擾民航飛行事件4起，2016年則暴漲至23起，而2017年僅成都雙流機場4月份至今就已發生12起。

四.結論

我國對無人機駕駛員資質、監管范圍、飛行條件和航線申請均有明確要求，但在實際操作中，又存在界線不清、程序繁瑣、監管手段不足和法規滯后問題。因此呼吁相關主管部門廣泛聽取各方意見，實事求是，與時俱進，盡快制定適應新的環境和行業現狀的切實可行的法律法規，并加強監管和引導。

參考文獻：

[1]吳揚，解海龍，潘丹等.無人機在蘇里格氣田的應用前景探討.[J].第九屆寧夏青年科學家論壇石化專題論壇，2013：443-445.