刘付刚 马骋

中国石油长庆油田分公司

背景

长庆油田有数十万公里油气管道，遍及陕甘宁蒙4省（区）。管道所经区域多为梁峁沟壑、雨水冲沟等山地黄土区。管道巡护以人工为主，巡检效率低、风险高、智能化程度低。采用空中无人机巡护与地面人工巡护相结合，可以有效提升管道保护水平。选取全长100 km的姬白管道为试点，该管道沿线无空域管控，地面风电、沟壑纵横，自然条件恶劣，便于从技术和管理角度探索无人机管道巡护的可行性。

做法

（1）搭建无人机巡检控制平台。主要用于监控无人机的飞行姿态数据、位置数据以及无人机上各传感器的运行情况，对无人机进行航线规划及远程控制。软件分为设备管理、任务管理、人员管理及数据管理四个模块（图 1）。

图 1 无人机管道巡护技术架构

设备管理：包括无人机、停机坪、管理主机等，在智能化平台导入无人机设备信息，实现设备之间信号互通，远程控制。

任务管理：在客户端发布巡线任务，无人机接收到4G信号指示后沿着设定的航线起飞、巡检，到达50 km图传距离后进入无人机停机坪充电，信号转接。

人员管理：设置三级管理权限，技术人员、管理人员及主管领导，在不同的权限范围内开展派单、检查、监控及数据管理任务。

数据管理：无人机图传数据实时传输并备份，可以做到实时监控、视频回放、事件追溯等，采用16 T硬盘，可有效存储1个月飞行数据。

（2）常态开展无人机管道巡护作业。根据常规巡护特点，每日开展3次全线巡检作业，其中日间2次，夜间1次，单次巡检时间2 h；在应急监测时段加大巡护频次，及时发现隐患；开展地形地貌分析，每3个月组织一次正射图拍摄，进行图像对比分析，监测管道沿线是否存在滑坡、塌方趋势。

（3）智能分析地面监测信息。重点关注管道裸露、违法占压和施工、农耕、地表变化（塌方）、水毁、管线中心线两侧50 m内人员、机械活动等信息。每3个月拍摄一次正射图，分析管线上方地带是否因自然灾害而导致地形地貌发生改变，对管线造成影响或损坏。统计管线及伴行道路水毁、沙堵工作量，开展汛期和紧急事故的应急侦察，第一时间探查出受损管线地理位置、提供桩号和GPS坐标，查看周边区域内人员数量、车辆数量、环境影响情况、地质灾害状况等，提供影像资料和数据分析结果。

（4）无人机巡护技术方案。通过试点总结出无人机低空摄影测量技术+机载激光雷达测量技术（LiDAR）是可行性方案。 前者利用数码相机等摄像设备，从不同角度获取三维物体图像，将数字影像的平面坐标在空间坐标系中进行透视变换，结合空三加密算法，算出目标物体的三维点云坐标数据，进一步生成三维网格模型，可精确地观察到滑坡表面纹理、裂缝的变化特征，在滑坡演化规律识别中优势明显。后者是通过发射激光脉冲，获取探测目标反射回来的信号并处理得到地表目标的空间信息，可以进行植被穿透、红外成像，有较好的识别能力。

启示

无人机巡护在姬塬地区沟壑纵横的地貌下，能便捷的开展巡查和及时发现风险隐患。试点表明使用无人机开展管道巡护的效率是人工巡护的4倍以上，资源利用可节约75%以上。

目前还存在一些需要解决的问题：一是无人机飞行续航能力达不到预期时长。二是飞行范围受相关规定和环境影响较大，如航空管制区、大落差区以及风电、电力通信铁塔相关区域。三是管道拐点多，导致无人机飞行距离增大。四是图传技术限制，超过50 km后图传画面存在延迟、卡顿等问题。

作者简介：刘付刚，1986年生，本科，长庆油田第二输油处技术管理部工程师，主要从事科研、新技术推广应用等工作。联系方式：18893888608，lfg1_cq@petrochina.com.cn。