闫锋

国家管网集团北方管道长庆输油气分公司

北方管道长庆输油气分公司所辖管道分布在沙漠、戈壁、山区等。管理运营的石兰线进入甘肃境内海拔由1120米突升至2200米，管道起伏较大。其中，途经兰州市管段长35千米，沿仁寿山大沙沟河道敷设19千米，定向钻穿越黄河进入市区。部分管段与乌兰成品油管道、鄯兰原油管道并行，部分管段周边分布数十家单位和住宅小区，人口稠密，为典型的人口密集型、环境敏感型高后果区和高风险管段。大沙沟管段附近河道挖沙取土等第三方活动频繁，多次发生夜间偷沙取土事件，直接威胁管道运行安全，给企业安全管理带来巨大压力。为此，长庆分公司采用无人机与机库组合方式开展管道巡护，取得了较好的效果。

1  无人机与机库组合方式

（1）无人机与机库组合功能。油气管道普遍采用无人机辅助巡检，但传统方式需要作业人员将无人机带至现场操控，限制了其使用范围。无人机库是实现无人机全自动作业的地面基础设施，由无人机、机库外壳、升降平台、电池系统、气象站、空调系统、通讯系统和管理系统等组成，是一个无人机停放和管理平台（图 1）。

图 1 无人机库现场示例

无人机库具备无人机自动存储、自动充/换电、远程通信、数据存储、智能分析等功能。借助无人机库，无人机可以在无人操作情况下自主起飞和降落、自主完成电池充电或更换电池，替代人工现场操作无人机等作业过程，有效解决专业飞手数量缺口大、一天多次巡逻需求等问题，也可降低巡检人员工作强度，提高作业效率，实现无人机的全自动作业。结合管道巡检管理平台，可实现无人机智能化巡护。

（2）无人机与机库组合巡护作业流程。根据巡护作业安排，通过巡检管理平台事先规划无人机巡护航线。无人机从机库自动起飞按规划航线飞行，空中采集管道及其周边影像数据，通过数据链路即时回传至监控调度中心，经分析处理按风险隐患预警等级实时发布，并将管道导航坐标推送到相关人员移动终端及时排查处置，结果反馈监控调度中心。无人机与机库组合巡护流程如图 2所示。

图 2 无人机与机库组合管道巡护流程

2  无人机与机库组合实际应用

目前，分公司在大沙沟管段布设了两座无人机库，间隔15千米，已经实现蛙跳式无人机自主巡检。在山区、沙漠地带管段开展了应急抢险和安全管理应用。

（1）日常管道巡护。利用电动多旋翼无人机搭载30倍双光变焦吊舱对重点区域、管线两侧各200米范围进行巡检，采集信息实时回传到监控调度中心，经识别、分析、筛选管道周边隐患信息，以绿、黄、红三级预警语音播报方式，提醒监控人员调度巡检人员现场处置，整个过程用时仅3～5秒。监控调度人员可实时查看无人机空中工作状态，紧急情况下可利用无人机搭载的高频喊话系统第一时间警告、制止潜在威胁目标。同时精准定位隐患位置，将信息发送到相关人员移动终端，形成管道风险隐患闭环处置流程。

（2）夜间震慑巡护。针对夜间多次发生偷盗挖沙事件和非法打孔盗油行为，无人机搭载双光红外成像仪、探照灯、警灯等载荷，通过采集管道周边红外视频信息，发现威胁管道安全的异常人员和车辆、大型机械等（图 3），无人机通过搭载的探照灯、警灯、喊话器等设备对异常目标予以警示和驱离，实施震慑性巡护。

图 3 无人机夜间巡护红外成像示例

（3）应急抢险应用。山区管道部分管段路由特殊，发生地质灾害时车辆和人员无法及时进入，现场情况不明。无人机挂载双光吊舱和影像器材第一时间飞至灾害现场，采集管道沿线的险情影像资料，及时传至抢险应急指挥中心，可供决策层了解管道现状、新增隐患及管道沿线地貌变化、抢险路由、车辆通行能力等，为制定有效的抢险抢修方案提供第一手资料。结合山地管道三维建模，可对管道周边水土流失、水路走向等进行全面分析评估，及时发现威胁管道的安全因素。

（4）安全管理应用。途经沙漠段管道，遇风季沙丘移动会造成管道裸露、悬空、沙丘阻路等，威胁管道安全，影响管道正常巡护。由无人机挂载成像拼图，能实现自动计算沙丘移动的填方量和挖方量，提供抢险修复、疏通道路的基本数据。

3  结语

无人机与机库组合巡护方式，实现了无人机机库存储、自动换/充电、自动起降、无人操控和远程操控等功能，为智能化巡护提供了创新思路。目前还不能完全满足管道巡护和安全运行的需要。建议进一步加大物联网、人工智能、云计算、光纤预警等技术融合，制定无人机“云+端+图+网”一体化高精度应用整体解决方案，不断提升无人机在管道领域的应用水平。

作者简介：闫锋，高级工程师，中央广播电视大学机电一体化专业，现任长庆输油气分公司管道（保卫）科科长，长期从事石油天然气管道生产、管道管理工作。联系方式：13895409639，xqdsyf@126.com。