董长歌

兰州输油气分公司陇西输油站

由于有些输油气管道分布在人烟稀少的荒野、沼泽和起伏不平的山地，甚至是陡峭的崇山峻岭之间，导致巡护工作难度大、效率低，不能及时发现各种潜在的安全隐患，而且巡护人员的安全难以保证。在这种情况下，传统的人工徒步巡线及使用车辆巡检存在明显的不足，因而探索新的管道巡检办法十分必要。

1 多轴旋翼无人机的主要特点和功能

多轴旋翼无人机指的是一种无人飞行检测器。多轴旋翼无人机的螺旋桨在机身四周,行成多个空气舵来控制飞行器。气动布局使无人机具有直升机和固定翼两种飞行模式，可垂直起飞和降落, 既有直升机盘旋任务的特点和巡航能力,又有固定翼飞机长距离、快速巡视的优点；既可以在不同的高度上进行巡航或盘旋,又能提供高清视频及高清图像。其拍摄的影像具有高清晰、大比例、小面积、高现势性的优点，特别适合获取带状地区航拍影像。多轴旋翼无人机能够携带不同用途的任务模块,如多任务负载平台、便携式多光谱传感器、数码摄像机、强光手电筒、小型交付设备、步话机继电器等任务负载器。地面指挥控制站可以在飞行控制中进行输油气管道的监管，完成导航控制、任务控制、数据处理和分析等。多轴旋翼无人机可以应用于沼泽、山地、林区、汛期、夜晚等恶劣条件下的管道检测工作,可以把视频和图片的两种成像模式传输给经专人实时录像监控的地面监管控制系统，可以及时发现安全隐患并作出处置，从而实现对输油气管道的适时巡查管理。

2 多轴旋翼无人机在输油气管道管理中的应用

陇西输油站在管道巡检中投入使用无人机后，共进行试验性飞行80余次，飞行时间1000分钟，飞行距离300公里，巡检所管辖兰成渝成品油管道95公里，兰成原油管道102公里。目前已完成了管线地段的全部航拍，拍摄视频时长600多分钟，影像资料现已全部编辑存档。

2.1 对目标区域进行勘察

多轴旋翼无人机在输油气管道巡检中可对河流、地质灾害点、阀室和其他高风险地区进行勘察航拍，通过内置硬盘得到图片或视频数据。输油气管道管理指挥中心可通过对无人机提供的影像数据资料进行分析、判断，及时掌握输油气管道的基本情况，并采取正确的风险和隐患处置措施。

2.2 在应急抢险中发挥作用

在输油气管道应急救援过程中，人员和车辆不易进入救援现场时，可通过无人机将航拍视频实时传输到应急指挥中心,应急指挥人员根据无人机传回的视频资料及时作出管道救灾、抢险方案的决策。另外，在戈壁、沙漠等较为荒凉的地域，遇上应急救援现场通信信号减弱，多轴旋翼无人机可悬挂通信中继设备进行高飞,起到填补中继通信的作用。同时，多轴旋翼无人机能及时定位、定性管道突发事件,在极端条件下,可使用几架无人机对某个较大区域或穿跨越地段输油气管道泄漏点进行全方位监测，迅速掌握泄漏发展动态,大大缩短事故应急救援时间,有效减少油气泄漏,减少环境污染和经济损失。

2.3 定点航拍管道沿线影像图

通过安装地面站电台，多轴旋翼无人机能够按照地面人员设置的管道坐标点进行定点飞行，在飞行过程中用高清数码摄像机对埋地管道及沿线环境进行航拍,获得重要的输油气管道图像数据,使管道企业能够实时有效地监控输油气管线。

中缅管道检查整改线路时就应用了无人机。中缅管道二标段和三标段位于云、贵两省境内的崇山峻岭之中，人工检查耗时耗力，且难度较大，精确度也无法保障。2014年11月，中石油管道学院无人机项目组使用无人机对这两标段930公里的管道水工保护设施建设、地貌恢复、植被恢复等工程建设情况进行巡线航拍，航拍管道836公里，航拍影像照片分辨率为0.02米至0.05米，利用航拍照片及拼接成果，对地貌恢复后的地面及环境工程质量进行检查并作为整改依据。

3 使用多轴旋翼无人机巡检的优势

使用多轴旋翼无人机对输油气管道进行巡检，具有以下四个方面的优势。

一是降低工作强度，提高工作效率。使用无人机巡检后，管道巡护人员不再需要翻山越岭、趟水过河。无人机通过悬停能在短时间内获得管道沿线的图像数据,管道巡护人员通过对图像数据进行分析和处理,可迅速研判情况、拿出对策。以往人工徒步巡检需要一两个小时完成的任务，无人机只需一刻钟左右的时间就能搞定。

二是受气候、环境因素影响小，安全系数高。多轴旋翼无人机机身轻巧，无需驾驶人员,能够在特殊的天气条件及险恶的地理环境下执行巡检任务，避免了人工在雨雪天路滑，汛期河水上涨及高山、深沟、陡坡和台地管线等艰苦条件下的巡检，从而大大减小了风险事故发生的概率，有利于保障管道巡护人员的人身安全。

三是巡线质量高。无人机可利用机身悬挂的高清摄像机进行全方位、多角度航拍，拍摄无盲区、无死角，巡线人员在地面上可通过小型地面图传监控系统进行观测，及时掌握线路上第三方施工、水毁塌陷等隐患，实时了解所巡管道线路的状况。

四是成本相对较低，使用携带方便。多轴旋翼无人机目前的市场售价仅为2万余元，比起油动无人直升机及翼展数米的大型固定翼无人机、加载设备及地面接收车动辄几百万元的费用来说， 价格比较低廉。同时，这种机器携带方便，发现险情及遇到复杂路段可随时起飞进行航拍，而且操作简单，一般经过几天的培训线路巡检人员就可上手使用，不需要专门的专业人员进行控制。

4 使用无人机巡护管道应注意的事项

一是飞行要符合现行法律法规。根据民航局标准司于2013年11月18日颁布的《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》，微型无人机的重量应小于7000克，如果不办理证照，还要确保无人机在视距内飞行，或者在人烟稀少、空旷的非人员稠密区进行试验飞行。

二是要制定相应的飞行规范。什么情况下使用无人机进行巡线，使用无人机应注意什么，要建立一套管理制度。

三是要建立视频数据库，定期比对，以便及时发现管道沿线的地貌变化，使无人机真正发挥效用。

四是编写无人机巡检操作手册，根据需求定期举办培训班，使管道巡护人员能够熟练地应用，同时使多轴旋翼无人机巡检得到推广。◢

参考文献：

1]金开保. 无人飞行器飞行控制系统半物理仿真研究[D].南京航空航天大学,2014.

2]武海彬. 无人机系统在油气管道巡检中的应用研究[J]. 中国石油和化工标准与量,2014,09:105-106.

《管道保护》2015年第4期（总第23期）