董長歌

蘭州輸油氣分公司隴西輸油站

由于有些輸油氣管道分布在人煙稀少的荒野、沼澤和起伏不平的山地，甚至是陡峭的崇山峻嶺之間，導(dǎo)致巡護工作難度大、效率低，不能及時發(fā)現(xiàn)各種潛在的安全隱患，而且巡護人員的安全難以保證。在這種情況下，傳統(tǒng)的人工徒步巡線及使用車輛巡檢存在明顯的不足，因而探索新的管道巡檢辦法十分必要。

1 多軸旋翼無人機的主要特點和功能

多軸旋翼無人機指的是一種無人飛行檢測器。多軸旋翼無人機的螺旋槳在機身四周,行成多個空氣舵來控制飛行器。氣動布局使無人機具有直升機和固定翼兩種飛行模式，可垂直起飛和降落, 既有直升機盤旋任務(wù)的特點和巡航能力,又有固定翼飛機長距離、快速巡視的優(yōu)點；既可以在不同的高度上進行巡航或盤旋,又能提供高清視頻及高清圖像。其拍攝的影像具有高清晰、大比例、小面積、高現(xiàn)勢性的優(yōu)點，特別適合獲取帶狀地區(qū)航拍影像。多軸旋翼無人機能夠攜帶不同用途的任務(wù)模塊,如多任務(wù)負載平臺、便攜式多光譜傳感器、數(shù)碼攝像機、強光手電筒、小型交付設(shè)備、步話機繼電器等任務(wù)負載器。地面指揮控制站可以在飛行控制中進行輸油氣管道的監(jiān)管，完成導(dǎo)航控制、任務(wù)控制、數(shù)據(jù)處理和分析等。多軸旋翼無人機可以應(yīng)用于沼澤、山地、林區(qū)、汛期、夜晚等惡劣條件下的管道檢測工作,可以把視頻和圖片的兩種成像模式傳輸給經(jīng)專人實時錄像監(jiān)控的地面監(jiān)管控制系統(tǒng)，可以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并作出處置，從而實現(xiàn)對輸油氣管道的適時巡查管理。

2 多軸旋翼無人機在輸油氣管道管理中的應(yīng)用

隴西輸油站在管道巡檢中投入使用無人機后，共進行試驗性飛行80余次，飛行時間1000分鐘，飛行距離300公里，巡檢所管轄蘭成渝成品油管道95公里，蘭成原油管道102公里。目前已完成了管線地段的全部航拍，拍攝視頻時長600多分鐘，影像資料現(xiàn)已全部編輯存檔。

2.1 對目標區(qū)域進行勘察

多軸旋翼無人機在輸油氣管道巡檢中可對河流、地質(zhì)災(zāi)害點、閥室和其他高風險地區(qū)進行勘察航拍，通過內(nèi)置硬盤得到圖片或視頻數(shù)據(jù)。輸油氣管道管理指揮中心可通過對無人機提供的影像數(shù)據(jù)資料進行分析、判斷，及時掌握輸油氣管道的基本情況，并采取正確的風險和隱患處置措施。

2.2 在應(yīng)急搶險中發(fā)揮作用

在輸油氣管道應(yīng)急救援過程中，人員和車輛不易進入救援現(xiàn)場時，可通過無人機將航拍視頻實時傳輸?shù)綉?yīng)急指揮中心,應(yīng)急指揮人員根據(jù)無人機傳回的視頻資料及時作出管道救災(zāi)、搶險方案的決策。另外，在戈壁、沙漠等較為荒涼的地域，遇上應(yīng)急救援現(xiàn)場通信信號減弱，多軸旋翼無人機可懸掛通信中繼設(shè)備進行高飛,起到填補中繼通信的作用。同時，多軸旋翼無人機能及時定位、定性管道突發(fā)事件,在極端條件下,可使用幾架無人機對某個較大區(qū)域或穿跨越地段輸油氣管道泄漏點進行全方位監(jiān)測，迅速掌握泄漏發(fā)展動態(tài),大大縮短事故應(yīng)急救援時間,有效減少油氣泄漏,減少環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。

2.3 定點航拍管道沿線影像圖

通過安裝地面站電臺，多軸旋翼無人機能夠按照地面人員設(shè)置的管道坐標點進行定點飛行，在飛行過程中用高清數(shù)碼攝像機對埋地管道及沿線環(huán)境進行航拍,獲得重要的輸油氣管道圖像數(shù)據(jù),使管道企業(yè)能夠?qū)崟r有效地監(jiān)控輸油氣管線。

中緬管道檢查整改線路時就應(yīng)用了無人機。中緬管道二標段和三標段位于云、貴兩省境內(nèi)的崇山峻嶺之中，人工檢查耗時耗力，且難度較大，精確度也無法保障。2014年11月，中石油管道學院無人機項目組使用無人機對這兩標段930公里的管道水工保護設(shè)施建設(shè)、地貌恢復(fù)、植被恢復(fù)等工程建設(shè)情況進行巡線航拍，航拍管道836公里，航拍影像照片分辨率為0.02米至0.05米，利用航拍照片及拼接成果，對地貌恢復(fù)后的地面及環(huán)境工程質(zhì)量進行檢查并作為整改依據(jù)。

3 使用多軸旋翼無人機巡檢的優(yōu)勢

使用多軸旋翼無人機對輸油氣管道進行巡檢，具有以下四個方面的優(yōu)勢。

一是降低工作強度，提高工作效率。使用無人機巡檢后，管道巡護人員不再需要翻山越嶺、趟水過河。無人機通過懸停能在短時間內(nèi)獲得管道沿線的圖像數(shù)據(jù),管道巡護人員通過對圖像數(shù)據(jù)進行分析和處理,可迅速研判情況、拿出對策。以往人工徒步巡檢需要一兩個小時完成的任務(wù)，無人機只需一刻鐘左右的時間就能搞定。

二是受氣候、環(huán)境因素影響小，安全系數(shù)高。多軸旋翼無人機機身輕巧，無需駕駛?cè)藛T,能夠在特殊的天氣條件及險惡的地理環(huán)境下執(zhí)行巡檢任務(wù)，避免了人工在雨雪天路滑，汛期河水上漲及高山、深溝、陡坡和臺地管線等艱苦條件下的巡檢，從而大大減小了風險事故發(fā)生的概率，有利于保障管道巡護人員的人身安全。

三是巡線質(zhì)量高。無人機可利用機身懸掛的高清攝像機進行全方位、多角度航拍，拍攝無盲區(qū)、無死角，巡線人員在地面上可通過小型地面圖傳監(jiān)控系統(tǒng)進行觀測，及時掌握線路上第三方施工、水毀塌陷等隱患，實時了解所巡管道線路的狀況。

四是成本相對較低，使用攜帶方便。多軸旋翼無人機目前的市場售價僅為2萬余元，比起油動無人直升機及翼展數(shù)米的大型固定翼無人機、加載設(shè)備及地面接收車動輒幾百萬元的費用來說， 價格比較低廉。同時，這種機器攜帶方便，發(fā)現(xiàn)險情及遇到復(fù)雜路段可隨時起飛進行航拍，而且操作簡單，一般經(jīng)過幾天的培訓線路巡檢人員就可上手使用，不需要專門的專業(yè)人員進行控制。

4 使用無人機巡護管道應(yīng)注意的事項

一是飛行要符合現(xiàn)行法律法規(guī)。根據(jù)民航局標準司于2013年11月18日頒布的《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，微型無人機的重量應(yīng)小于7000克，如果不辦理證照，還要確保無人機在視距內(nèi)飛行，或者在人煙稀少、空曠的非人員稠密區(qū)進行試驗飛行。

二是要制定相應(yīng)的飛行規(guī)范。什么情況下使用無人機進行巡線，使用無人機應(yīng)注意什么，要建立一套管理制度。

三是要建立視頻數(shù)據(jù)庫，定期比對，以便及時發(fā)現(xiàn)管道沿線的地貌變化，使無人機真正發(fā)揮效用。

四是編寫無人機巡檢操作手冊，根據(jù)需求定期舉辦培訓班，使管道巡護人員能夠熟練地應(yīng)用，同時使多軸旋翼無人機巡檢得到推廣。◢

參考文獻：

1]金開保. 無人飛行器飛行控制系統(tǒng)半物理仿真研究[D].南京航空航天大學,2014.

2]武海彬. 無人機系統(tǒng)在油氣管道巡檢中的應(yīng)用研究[J]. 中國石油和化工標準與量,2014,09:105-106.

《管道保護》2015年第4期（總第23期）