無人機在長距離油氣管道管理中的應用研究

牟 越

中國石油化工股份有限公司天然氣分公司 北京 100029

隨著我國油氣能源需求量的不斷提升，油氣管道建設成為重要的基礎建設內容，其中保證長輸管道的安全穩定運行成為工作的重點之一。由于路線、分布及地勢等條件復雜，給長輸管道管理帶來了一定的難度。而無人機能夠迅速地對管道建設地貌的空間遙感數據進行收集，更加全面高效率地定期巡視檢查，并就存在的事故問題進行定位，成為一種重要的管理手段。

1 無人機系統概述

無人機技術是一項結合了飛行、遙感、遙控、定位、通訊及模型建立與分析等多種功能的結合體，自動智能化性能較高。該技術早期被應用于軍事領域，但隨著技術研究的發展，民用研究工作也隨之展開，當前已被廣泛應用于多個行業領域當中。相對于普通飛機，無人機的體積和重量都較小，投入成本較低，具有使用和維護簡單等多種優勢。

從結構上說，無人機主要分為空中、地面及數據處理三個部分。其中空中部分主要是指無人機可自動進行航線規劃，在運行過程中實現自身設備狀態的監控，并在一定要求下自行調整控制參數進行航拍。地面部分則主要是指運用航線控制模塊來保證無人機飛行過程中的遙感影像數據采集，實現對無人機的實時控制、數據接收及影像傳遞。數據處理部分則是無人機運行作用的顯示，主要是對采集到的影像和數據進行精確分析。

無人機系在實際運用過程中的工作流程主要表現：首先，無人機承載攝像頭、相機與成像儀等設備，在起落架的作用下起飛；之后，在路線導航和控制站的支持下實現定高飛行，保證設備飛行安全；在飛行過程中利用傳輸電臺進行監控影像的實時傳輸，相關技術人員則根據獲取的監控影像對被檢測物體進行判斷，并明確故障位置；在無人機飛行結束后，根據實際情況選擇正確的回收方式進行降落。

2 無人機在長輸油氣管道中的實際應用

2.1 油氣長輸管道勘察設計階段

在油氣長輸管道勘察設計階段，無人機主要應用在管道選線、評估應用及BIM 數據采集等工作環節。相比傳統的人工地圖畫點與實際路線走訪等，運用無人機能有效地實現成本資金的節約，保證數據收集的效率，減輕工作人員的工作壓力，是現代化管道建設的重要手段。利用無人機進行管道選線，能就該地區的地貌環境與水文特征進行直觀準確的呈現，這也是管道選線的重要基礎依據。同時，還可在無人機上設置航拍相機，方便對管道施工區域展開測繪拍攝，并自動在后期進行拍攝圖片的精確拼接，對區域內的地質環境與空間環境進行全面呈現，為油氣管道的設計提供重要的基礎研究依據。

2.2 油氣長輸管道施工階段

在油氣長輸管道建設前期，無人機設備的應用主要是就施工區域內的地形、交通路線及環境等進行考察，方便施工單位進行設備運輸路線的制定。而在管道施工過程中，無人機的應用則主要就管道施工的實際開展進度、材料應用情況、設備應用情況，以及具體的管道施工方向進行數據信息采集。主要為施工人員與施工設備調整提供依據，促進油氣管道施工的正常安全開展。

2.3 油氣長輸管道運行階段

油氣長輸管道作為重要的資源利用基礎，在其實際運行階段，有必要加強對管道的管理工作，確保管道運行的安全穩定。無人機在該階段的應用主要是對管道進行巡檢。傳統的管理方式主要以人工巡檢為主，不僅需要大量的人力物力投入，而且效率極低，無法全面地就管道問題進行確定。而利用無人機參與巡檢操作，能有效地實現管理質量與管理效率的顯著提升。這主要是由于無人機內可設置紅外雙光吊艙，可在夜間進行正常的巡檢工作，實現對管道線路的實時監控，還可根據管理人員的要求展開定點盤旋監測。并且，在無人機上設置視頻追蹤設備后，還能就管道中的具體目標展開細節探查，更加全面地對管道問題進行巡查。

而在管道的緊急搶修工作中，無人機也能利用遙感拍攝功能對搶修部位的破壞位置及程度進行明確。并就搶修部分展開實時監控，向搶修人員快速地傳遞問題信息，方便維修人員制定全面的維修方案，實現維修效率與維修質量的全面提升。

3 存在的技術應用問題

雖然在當前的油氣長輸管道管理工作中，無人機已經實現了較大程度的應用，發揮了重要的應用價值。但還存在部分技術問題有待解決，主要包括以下幾點：

（1）當前的無人機設備在起飛時主要以滑跑或彈射方式為主，但是大多數的管道線路敷設處于復雜的山區地帶，大體型無人機難以在該區域內尋找到起飛與降落位置。而應用體型較小的無人機展開工作，會在實際飛行過程中受到風速的影響，飛行高度難以提升，并可能造成對無人機的傷害。所以，在今后的無人機研究過程中，應當降低其對于起飛與降落場地的依賴性，并盡可能地提升小型無人機的抗風性能。

（2）為保證無人機航拍的工作質量，必須采用高精度的傳感器，而高精度傳感器的體積、質量通常較大，使無人機難以承載。所以，研究人員應當注重傳感器的優化與創新，研發體積較小、質量較輕的傳感器，在滿足拍攝需求的同時不對無人機造成過大壓力。

（3）無人機遙感設備所拍攝的圖像往往存在著數據量巨大的特點，后期處理過程中需花費較長的時間。因此，無人機研究人員應當注重遙感拍攝影像的后期處理軟件的研發，重點關注軟件的數據存儲量，并能高效地完成高分辨率影像的拼接。

4 無人機在油氣長輸管道中的應用發展方向

當前的無人機遙感技術在不斷發展過程中實現了較大突破，無人機設備被廣泛地應用于多個社會行業領域當中，參與氣象監測、數據調查、緊急事件處理及電力巡線管理工作等多方面。而且無人機在油氣長輸管道管理工作中的應用，國外已實現了較好的發展，技術應用水平較高，已實現了無人機設備在山區管道、近海管道等復雜地形的管道巡檢與監測工作。同時還能實現對災害的檢測數據分析，就長輸管道運行過程中常見的漏油與盜油問題進行定位。但是該技術在我國的長輸管道管理工作中的應用依舊處于前期探索階段，仍存在較大的發展空間。

與普通的飛機比較而言，無人機設備體積與質量較小，應用成本投入較低，管理人員的后期維護與操作都更為簡單。而其在油氣長輸管道管理工作中的應用不僅能實現效率的提升，而且能進行高風險的飛行任務，是當前管道管理工作的重要手段。該設備所涉及的遙感技術主要服務于管道巡線工作，能就管道的復雜危險區域進行快速的數據收集，比傳統的人工巡線方式具有更高的全面性和精確性。在管道搶險工作開展過程中，無人機設備可就搶修現場的實況進行視頻與圖像的傳輸，方便管理人員根據事故現場的具體情況進行辨識。同時還能展開定點跟蹤，及時發現與控制管道管線中存在的危險因素，為管理人員的險情控制工作提供重要依據，盡可能地避免管道危險事故的發生。在今后的發展過程中，無人機設備還能就存在的漏油與盜油位置進行精確定位，并在日常工作中展開相應的監控，有力打擊當前常見的盜油等違法行為。

總的來說，研究人員應當不斷就無人機在長輸管道管理工作中的應用經驗進行總結，促進數據采集的大數據發展。并且依靠大數據背景，積極建立數據融合應用平臺，利用相關軟件展開快速的數據處理，進一步實現數據深度的不斷挖掘，并以此作為基礎實現長輸管道管理的綠色環保。

5 結語

油氣管道建設與管理對于保障油氣能源應用，保證能源應用安全有著重要意義。無人機在管道管理工作中的深入應用為當前的管道管理工作提出了新的技術發展方向，在很大程度上實現了管理工作質量與效益的提升。相關管理人員應當加強對無人機系統和運用流程的了解，并將該技術應用到實際管理工作當中。同時，也應當明確我國當前在無人機應用中存在的主要問題，積極就無人機的發展前景進行探究，推進無人機技術在管理工作中的深入應用，實現長輸管道管理質量的優化。