楊超光 梁棟 趙雄 鄔霽 劉浩 張振宇
國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道公司德宏輸油氣分公司

摘要：山區(qū)管道地理環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工巡護(hù)方式受人員、地形、天氣和交通等因素限制較多。運(yùn)用無(wú)人機(jī)等新技術(shù)輔助油氣管道巡護(hù)，一定程度上解決了人工巡護(hù)存在的弊端，能有效減輕工作量，提升巡護(hù)工作效率和質(zhì)量。介紹了在復(fù)雜環(huán)境下無(wú)人機(jī)輔助巡護(hù)作業(yè)的應(yīng)用流程及要點(diǎn)，詳細(xì)列舉了試驗(yàn)案例及應(yīng)用效果，具有實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；無(wú)人機(jī)鏈路；油氣管道；巡護(hù)

傳統(tǒng)的管道巡護(hù)方式主要包括人工巡檢、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和光纖預(yù)警等。人工巡檢效率低、成本高、時(shí)間長(zhǎng)、困難大、質(zhì)量效果有待提高，難以滿足現(xiàn)階段大規(guī)模油氣管道建設(shè)需求；遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和光纖預(yù)警系統(tǒng)由于安裝成本高，后期維護(hù)強(qiáng)度大，只在重點(diǎn)區(qū)域安裝應(yīng)用。針對(duì)這種現(xiàn)狀，德宏輸油氣分公司開(kāi)展管道無(wú)人機(jī)輔助巡護(hù)應(yīng)用試驗(yàn)，選定中緬油氣管道“龍陵站―保山站―彌渡站”為試驗(yàn)管段。

1  傳統(tǒng)巡護(hù)作業(yè)難點(diǎn)

（1）管道巡護(hù)作業(yè)難度大。中緬管道沿線地理環(huán)境復(fù)雜，地形起伏高差較大，呈V字型，日常巡檢必須翻山越嶺、跨溝涉河、過(guò)農(nóng)田、穿公路，且途經(jīng)多條高壓輸電線、橫跨多個(gè)機(jī)場(chǎng)等，夏季多雨、冬季多霧，造成路面濕滑，給管道巡護(hù)帶來(lái)不便，巡檢人員作業(yè)難度大，巡檢效率低，安全管理任務(wù)較為艱巨。

（2）管道安全保護(hù)難點(diǎn)多。多管并行等原因?qū)е伦陨盱o態(tài)雜散電流和外部動(dòng)態(tài)雜散干擾的共同作用使管道的腐蝕控制變得更加困難；汛期水毀地災(zāi)，邊疆地區(qū)不法分子破壞，管道沿線第三方施工、占?jí)猴L(fēng)險(xiǎn)等造成管道保護(hù)工作困難多。

（3）傳統(tǒng)管道巡護(hù)方式效果差。傳統(tǒng)管道巡護(hù)方式存在工作強(qiáng)度大、周期長(zhǎng)、管理難、成本高、工效低等局限性，特別是在環(huán)境惡劣管段很難保證巡護(hù)質(zhì)量和效率；加之巡查人員業(yè)務(wù)水平不一，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道及其附屬設(shè)施損壞等行為存在困難。

2  無(wú)人機(jī)巡護(hù)要點(diǎn)

無(wú)人機(jī)巡護(hù)具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、使用成本低等特點(diǎn)，能夠克服傳統(tǒng)巡護(hù)方式的不足，數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)化、可存儲(chǔ)、可查詢、可回放、可追溯。
為保證無(wú)人機(jī)巡護(hù)質(zhì)量，技術(shù)人員需做好相關(guān)資料的收集準(zhǔn)備工作。如待巡護(hù)區(qū)域的已有地形圖、氣象資料、影像數(shù)據(jù)和巡檢要求等，并據(jù)此規(guī)劃航攝方案；同時(shí)建立無(wú)人機(jī)“測(cè)控走廊”鏈路，敷設(shè)方法遵循以下原則。

（1）飛行方向選擇。無(wú)人機(jī)作業(yè)航線一般應(yīng)按油氣管道鋪設(shè)方向平行飛行，但在特殊情況下也可以沿管道與河流交叉段河流上下游方向飛行或垂直飛行。

（2） 影像質(zhì)量保證。無(wú)人機(jī)多次模擬飛行，參數(shù)經(jīng)過(guò)多輪迭代和試飛行后再確定，依據(jù)管線區(qū)域地形起伏并結(jié)合數(shù)字高程模型，逐點(diǎn)設(shè)計(jì)曝光點(diǎn)，保證影像曝光質(zhì)量。

（3）水域巡檢全覆蓋。管道穿越河流、湖泊等水域時(shí)，無(wú)人機(jī)執(zhí)行巡檢任務(wù)需保證所有區(qū)域完整覆蓋，并盡可能避免主點(diǎn)落水，航攝能夠構(gòu)成立體圖像。

（4）無(wú)人機(jī)通信鏈路安全。采用軍標(biāo)級(jí)L頻段無(wú)人機(jī)測(cè)控專用地面及機(jī)載數(shù)據(jù)鏈路確保飛行數(shù)據(jù)鏈路安全可靠。
利用固定翼無(wú)人機(jī)航時(shí)長(zhǎng)、飛行距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)主要進(jìn)行遠(yuǎn)距離大范圍巡檢；利用多旋翼無(wú)人機(jī)空中懸停的特點(diǎn)用于小范圍、重點(diǎn)區(qū)域或定點(diǎn)巡查。多型號(hào)無(wú)人機(jī)相結(jié)合，能獲取精細(xì)化資料，便于分析判斷管道異常，及時(shí)預(yù)警和處理。

3  試驗(yàn)案例

（1）試驗(yàn)概況。選擇“龍陵站―保山站―彌渡站”為試驗(yàn)管段，龍陵、隆陽(yáng)、永平、漾濞等縣（區(qū)）段為重點(diǎn)區(qū)段，試驗(yàn)超視距無(wú)人機(jī)飛行，巡查管道周邊第三方施工、建構(gòu)筑物占?jí)骸⒌刭|(zhì)災(zāi)害等危害油氣管道的安全隱患，實(shí)時(shí)回傳高清巡查圖像，為管道管理部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患提供信息支撐。共完成117架次無(wú)人機(jī)飛行，其中復(fù)合翼超視距無(wú)人機(jī)75架次，多旋翼超視距無(wú)人機(jī)42架次。

（2）無(wú)人機(jī)鏈路建設(shè)。采用軍標(biāo)級(jí)L頻段無(wú)人機(jī)測(cè)控專用地面及機(jī)載數(shù)據(jù)鏈路，沿試驗(yàn)段管道部署組網(wǎng)基站，單基站覆蓋半徑20～50公里；多地面野外無(wú)人值守站通過(guò)光纖專線連接，組成中繼接力的長(zhǎng)距離飛行巡護(hù)測(cè)控系統(tǒng)；無(wú)人機(jī)單次飛行距離可達(dá)500～1000公里，將圖像實(shí)時(shí)回傳最近的基站，專用鏈路保證數(shù)據(jù)傳輸安全穩(wěn)定。在管道沿線共選址建設(shè)11個(gè)專用測(cè)控鏈路野外無(wú)人值守站，在多個(gè)環(huán)境偏遠(yuǎn)管段新建專線光纖與每個(gè)測(cè)控站完成接入。

（3）地貌勘察。飛行管段全長(zhǎng)約251公里，飛行航線穿越4個(gè)軍民航空域管制區(qū)，途經(jīng)怒江、瀾滄江、漾濞江，有高山、峽谷、平壩地區(qū)，沿線地形及氣候環(huán)境復(fù)雜，地災(zāi)頻發(fā)，第三方施工較多。在地面站輸入坐標(biāo)后，控制無(wú)人機(jī)進(jìn)入預(yù)定飛行軌道，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳回整個(gè)飛行管段區(qū)域的清晰地貌影像，及時(shí)提供地面、空間數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理信息。試驗(yàn)期間，采用六旋翼無(wú)人機(jī)及復(fù)合翼無(wú)人機(jī)，高質(zhì)量完成251公里管道的3個(gè)場(chǎng)站、3處跨越、23個(gè)閥室三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集。

（4）管道巡檢。無(wú)人機(jī)在自動(dòng)飛行模式下，用內(nèi)置高清攝像機(jī)指向待巡檢管道采集詳細(xì)影像，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)回傳至地面站，或?qū)崟r(shí)傳輸至授權(quán)手機(jī)終端或指揮中心。試驗(yàn)中，無(wú)人機(jī)巡檢實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道沿線異常情況的智能分析、實(shí)時(shí)報(bào)警，為及時(shí)處置風(fēng)險(xiǎn)提供了有力支持。

（5）航攝情況。將無(wú)人機(jī)拍攝的管道中心線兩側(cè)200米范圍內(nèi)的地貌情況高清照片導(dǎo)入專用軟件進(jìn)行拼接、處理，繪制出完整的管道走向航測(cè)圖。通過(guò)圖像拼接處理、內(nèi)業(yè)幾何校正等數(shù)據(jù)預(yù)處理后，采用兩種方式驗(yàn)證遙感影像數(shù)據(jù)精度：一種為檢查航攝像機(jī)檢定資料、影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量，其航向重疊度、旁向重疊度分別介于60%~70%、38%~50%區(qū)間，二者的平均值分別為66%、42.9%，；據(jù)此建立清晰立體模型，通過(guò)影像模式識(shí)別技術(shù)發(fā)現(xiàn)可疑點(diǎn)位置、點(diǎn)位圖等，精度指標(biāo)完全符合技術(shù)要求。另一種通過(guò)套合精度進(jìn)行分析，無(wú)人機(jī)遙感影像數(shù)據(jù)精度更好。

4  結(jié)論

在復(fù)雜環(huán)境下采用多型號(hào)超視距無(wú)人機(jī)開(kāi)展油氣管道巡檢，其技術(shù)路徑、應(yīng)用流程可行性較高，試驗(yàn)案例表明無(wú)人機(jī)與人工協(xié)同進(jìn)行管道巡護(hù)，互為補(bǔ)充，在降低管理成本的同時(shí)，能提高巡護(hù)效率和質(zhì)量，具有實(shí)用性與推廣意義。

作者簡(jiǎn)介：楊超光，工程師，1990年生，畢業(yè)于昆明學(xué)院，現(xiàn)主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：15887106128，986806711@qq.com。