钱建华 杜威 牛彻

国家管网集团华东分公司

背景

国家管网集团华东分公司苏南成品油管道南京—镇江段长85 km，沿线城市、集镇密集，丘陵、农田、水网遍布，施工作业活动频繁，安全风险突出，分公司研究运用5G和无人机技术提升管道巡检质量，保障管道安全运行。

做法

（1）技术原理。应用了移动互联网5G技术、无人机技术、大数据分析技术和人工智能技术，通过管道沿线的5G基站构建覆盖管道的5G无线传输核心网络，由无人机挂载5G处理终端开展管道巡护业务，将飞行过程中拍摄的视频影像数据通过5G网络发送到云平台中，进行实时展示、分析和处理。同时，借助5G网络高速率、低延迟的特性，操作人员通过云平台控制无人机飞行轨迹（图 1）。

图 1 5G无人机巡检架构设计和数据传输示意图

（2）技术要点。5G移动网络超高带宽、超低时延的端到端数据通讯，保障了无人装备控制和远程即时交互满足工业现场级互联要求，测控数据时延低至50 ms，视频数据时延低至300 ms。统一的无人化数据管理，将系统分为装备、资源、作业任务三个层次，对各种无人载具、传感载荷以及执行载荷统一管理，协调作业区域/路线、资源，避免发生冲突。便捷的远程操控，使无人机运行数据和实时画面通过专用APP便捷地分发到其它远程跨专业和跨地域人员的计算机、手机等终端，随时随地获得专家指导和远程协助（图 2）。

图 2 无人化数据管理层级图和远程操控及指导机制

（3）技术措施。针对管道巡检的5G专网开展建设方案设计，在南京～镇江段管道建设了6处5G基站，搭建了5G低空专用网络，实现了5G信号在85 km管道的全覆盖。选用符合起降场地条件要求、无燃油（安全）、单程100 km航程、搭载多种高分光电载荷和无人机专用5G数据接入终端，支持全天候、多类型数据采集，电动固定翼轻小型长距倾转旋翼5G网联无人机系统。

（4）取得效果。2020年以来，已经执行飞行任务75架次，航程超过3000 km、飞行时长达91小时。通过无人机航拍，发现并处理险情18处，开展22级数字正射影像图（DOM）测绘6次、建设三维水工保护模型1处。通过云平台和人工智能的训练，完善了管道中心线实时叠加、异常目标自动识别，开发了管道地形变化检测3种算法。

启示

5G和无人机的联合使用成为管道巡护管理的有效补充，其实时传输、主动分析、自动预警特性，提升了管道巡护的技防水平和处置效率。

AI算法和大数据分析的组合能够有效提升险情识别效率，降低了巡检中和巡检后资讯处理的人工参与度，提高实际管理的时间效益和经济效益。

多种技术的交叠使用和创新融合往往能发挥出“1+1>2”的效果，促进管道管理提质增效，也为制定符合油气管道行业需要的技术规范提供可靠依据。

作者简介：钱建华，正高级工程师，博士研究生，现任国家管网集团华东分公司副总经理，曾获国家科技进步奖二等奖一项、中国石油、中国石化科技进步一等奖、二等奖和三等奖多项。联系方式：13685199166，qjh4077@163.com。