閆鋒

國家管網(wǎng)集團北方管道長慶輸油氣分公司

北方管道長慶輸油氣分公司所轄管道分布在沙漠、戈壁、山區(qū)等。管理運營的石蘭線進(jìn)入甘肅境內(nèi)海拔由1120米突升至2200米，管道起伏較大。其中，途經(jīng)蘭州市管段長35千米，沿仁壽山大沙溝河道敷設(shè)19千米，定向鉆穿越黃河進(jìn)入市區(qū)。部分管段與烏蘭成品油管道、鄯蘭原油管道并行，部分管段周邊分布數(shù)十家單位和住宅小區(qū)，人口稠密，為典型的人口密集型、環(huán)境敏感型高后果區(qū)和高風(fēng)險管段。大沙溝管段附近河道挖沙取土等第三方活動頻繁，多次發(fā)生夜間偷沙取土事件，直接威脅管道運行安全，給企業(yè)安全管理帶來巨大壓力。為此，長慶分公司采用無人機與機庫組合方式開展管道巡護(hù)，取得了較好的效果。

1  無人機與機庫組合方式

（1）無人機與機庫組合功能。油氣管道普遍采用無人機輔助巡檢，但傳統(tǒng)方式需要作業(yè)人員將無人機帶至現(xiàn)場操控，限制了其使用范圍。無人機庫是實現(xiàn)無人機全自動作業(yè)的地面基礎(chǔ)設(shè)施，由無人機、機庫外殼、升降平臺、電池系統(tǒng)、氣象站、空調(diào)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等組成，是一個無人機停放和管理平臺（圖 1）。

圖 1 無人機庫現(xiàn)場示例

無人機庫具備無人機自動存儲、自動充/換電、遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)存儲、智能分析等功能。借助無人機庫，無人機可以在無人操作情況下自主起飛和降落、自主完成電池充電或更換電池，替代人工現(xiàn)場操作無人機等作業(yè)過程，有效解決專業(yè)飛手?jǐn)?shù)量缺口大、一天多次巡邏需求等問題，也可降低巡檢人員工作強度，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)無人機的全自動作業(yè)。結(jié)合管道巡檢管理平臺，可實現(xiàn)無人機智能化巡護(hù)。

（2）無人機與機庫組合巡護(hù)作業(yè)流程。根據(jù)巡護(hù)作業(yè)安排，通過巡檢管理平臺事先規(guī)劃無人機巡護(hù)航線。無人機從機庫自動起飛按規(guī)劃航線飛行，空中采集管道及其周邊影像數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)鏈路即時回傳至監(jiān)控調(diào)度中心，經(jīng)分析處理按風(fēng)險隱患預(yù)警等級實時發(fā)布，并將管道導(dǎo)航坐標(biāo)推送到相關(guān)人員移動終端及時排查處置，結(jié)果反饋監(jiān)控調(diào)度中心。無人機與機庫組合巡護(hù)流程如圖 2所示。

圖 2 無人機與機庫組合管道巡護(hù)流程

2  無人機與機庫組合實際應(yīng)用

目前，分公司在大沙溝管段布設(shè)了兩座無人機庫，間隔15千米，已經(jīng)實現(xiàn)蛙跳式無人機自主巡檢。在山區(qū)、沙漠地帶管段開展了應(yīng)急搶險和安全管理應(yīng)用。

（1）日常管道巡護(hù)。利用電動多旋翼無人機搭載30倍雙光變焦吊艙對重點區(qū)域、管線兩側(cè)各200米范圍進(jìn)行巡檢，采集信息實時回傳到監(jiān)控調(diào)度中心，經(jīng)識別、分析、篩選管道周邊隱患信息，以綠、黃、紅三級預(yù)警語音播報方式，提醒監(jiān)控人員調(diào)度巡檢人員現(xiàn)場處置，整個過程用時僅3～5秒。監(jiān)控調(diào)度人員可實時查看無人機空中工作狀態(tài)，緊急情況下可利用無人機搭載的高頻喊話系統(tǒng)第一時間警告、制止?jié)撛谕�脅目標(biāo)。同時精準(zhǔn)定位隱患位置，將信息發(fā)送到相關(guān)人員移動終端，形成管道風(fēng)險隱患閉環(huán)處置流程。

（2）夜間震懾巡護(hù)。針對夜間多次發(fā)生偷盜挖沙事件和非法打孔盜油行為，無人機搭載雙光紅外成像儀、探照燈、警燈等載荷，通過采集管道周邊紅外視頻信息，發(fā)現(xiàn)威脅管道安全的異常人員和車輛、大型機械等（圖 3），無人機通過搭載的探照燈、警燈、喊話器等設(shè)備對異常目標(biāo)予以警示和驅(qū)離，實施震懾性巡護(hù)。

圖 3 無人機夜間巡護(hù)紅外成像示例

（3）應(yīng)急搶險應(yīng)用。山區(qū)管道部分管段路由特殊，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時車輛和人員無法及時進(jìn)入，現(xiàn)場情況不明。無人機掛載雙光吊艙和影像器材第一時間飛至災(zāi)害現(xiàn)場，采集管道沿線的險情影像資料，及時傳至搶險應(yīng)急指揮中心，可供決策層了解管道現(xiàn)狀、新增隱患及管道沿線地貌變化、搶險路由、車輛通行能力等，為制定有效的搶險搶修方案提供第一手資料。結(jié)合山地管道三維建模，可對管道周邊水土流失、水路走向等進(jìn)行全面分析評估，及時發(fā)現(xiàn)威脅管道的安全因素。

（4）安全管理應(yīng)用。途經(jīng)沙漠段管道，遇風(fēng)季沙丘移動會造成管道裸露、懸空、沙丘阻路等，威脅管道安全，影響管道正常巡護(hù)。由無人機掛載成像拼圖，能實現(xiàn)自動計算沙丘移動的填方量和挖方量，提供搶險修復(fù)、疏通道路的基本數(shù)據(jù)。

3  結(jié)語

無人機與機庫組合巡護(hù)方式，實現(xiàn)了無人機機庫存儲、自動換/充電、自動起降、無人操控和遠(yuǎn)程操控等功能，為智能化巡護(hù)提供了創(chuàng)新思路。目前還不能完全滿足管道巡護(hù)和安全運行的需要。建議進(jìn)一步加大物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、光纖預(yù)警等技術(shù)融合，制定無人機“云+端+圖+網(wǎng)”一體化高精度應(yīng)用整體解決方案，不斷提升無人機在管道領(lǐng)域的應(yīng)用水平。

作者簡介：閆鋒，高級工程師，中央廣播電視大學(xué)機電一體化專業(yè)，現(xiàn)任長慶輸油氣分公司管道（保衛(wèi)）科科長，長期從事石油天然氣管道生產(chǎn)、管道管理工作。聯(lián)系方式：13895409639，xqdsyf@126.com。