谢存昉 崔腾宇

国家管网集团东部储运公司抢维修中心

摘要：油气管道领域应急抢险作业难度大风险高。无人机技术可以在管道应急抢险中发挥重要作用，系留无人机、无人机激光气体浓度检测和红外遥感影像具有明显优势。通过实际抢险作业表明，无人机用于管道应急抢险可降低作业难度，提高效率，应用前景广阔。未来可在动力系统、正射影像系统、人工智能+VR技术+大数据+云计算融合等三方面进行提升。

关键词：油气管道抢险；系留无人机；激光气体检测；红外遥感影像

油气管道应急抢险工作具有作业风险高、作业环境复杂、作业时间紧等特点[1]，抢维修作业难度较大。将无人机技术应用于抢维修作业，一方面能够实现对事故现场的全面勘查，及时掌握潜在危险点，有效降低作业风险、提高作业效率；另一方面能够实现对事故现场的实时监控，清晰了解现场情况，为制定应急抢险方案提供决策依据[2]；具有较高的应用价值，可成为保障受损管道快速恢复正常运行的重要技术手段。

1  无人机应用范围

管道应急抢险工作分为预警、响应、启动、处置、终止、评价与总结六大步骤，无人机可参与应急响应、处置、评价与总结三个环节，并发挥重要作用。在应急响应阶段，直接采用无控技术获取大区域事故现场影像及高清视频，快速获取宏观信息，辅助制定应急疏散方案、抢险物资进入方案及抢险力量部署方案。在抢险处置阶段，连续获取事故现场及周边危险地段正射影像、高清视频及720度全景，监控现场抢险进度，对作业区域进行风险评估，并监控次生灾害信息，优化选线。在评价与总结阶段，提供解译专题图，结合事故发生前卫星遥感影像或者前期巡线成果，完成土地灭失、道路桥梁损毁等信息识别，为应急抢险工作评估提供数据支撑。

1.1  系留无人机的应用

（1）扩大通信覆盖范围。应急救援现场环境复杂，各种楼宇、山丘等的遮挡直接影响了现场的通信传输及组网覆盖范围，极大地限制了应急通信的传输效果。随着无人机技术、通信组网技术的不断发展和普及，使空中组网通信方式成为可能，有效扩大通信覆盖范围。系留无人机采用线缆供电，不受电池续航时间限制，可长时间滞空悬停飞行，为救援现场提供稳定的中继链路。利用系留式无人机将中继设备或基站升至 100 m～200 m 高空，形成空中组网及空中覆盖，从而使通信传输距离及覆盖范围扩大10倍以上。如图 1所示。

图 1 系留无人机单基站应用示意图

（2）长时滞空视频监控。普通旋翼无人机在空中停留时间过短，致使连通性、移动性和大容量之间相互矛盾，系留多旋翼无人机小巧轻便，在100 m高度系留悬停时仍有10 kg以上的载荷搭载能力，并且采用地面电源持续供电工作，没有续航时间限制，而且开设迅速、无需空域申请、操作保障简单，是一个非常好的监控通讯平台。有效地解决抢险救援中覆盖、移动和大容量之间的矛盾。其结构如图 2所示。

图 2 无人机系留系统结构示意图

1.2  激光气体浓度检测

目前多数无人机采用吸入式半导体检测仪检测气体浓度值，但是该种方法无法解决高空气流产生的不利干扰，检测效率低。而激光气体检测仪器是一种非接触式的气体浓度检测技术，具有较高的鲁棒性和使用周期，依据光干涉法获取的干涉条纹强度变化量，能够获取直观的气体浓度显示值，检测效率高、范围广，对气体的选择性高。无人机采用激光气体检测仪克服了传统检测方法存在的缺陷，提高了气体检测精度，具有广泛的应用前景。

1.3  红外遥感影像应用

使用无人机对抢险现场进行热红外遥感成像，可有效显示管道沿线的地表热量分布与差异信息情况，因其不受复杂的光学纹理特征的干扰，能够直观、快速提取不同热量的目标轮廓，尤其是管道、河流、建筑等规则性状目标。同时也可在爆炸火灾现场为抢险队员提供危险点与撤离位置等信息，大大提高了抢险救援的安全保障。

2  应用案例

2022年，公司某外管道发生泄漏，事故地点位于农耕地中央部位，过油面积较大且地形复杂土质松软，大型车辆难以进场。应急抢险小组携带侦检设备第一时间赶赴泄漏现场，在距离泄漏点1000 m处启用无人机进行航空侦检。使用携带的激光气体检测仪检测现场硫化氢等气体浓度，是否符合作业标准要求，以确定是否具备进场条件。利用无人机航拍高清图像判断作业坑位置，同时规划进场路线。大大节约了人工寻找进场路线的时间，为尽快完成抢修恢复生产节约了宝贵的时间。

3  结语

无人机技术用于管道应急抢险，将会朝着以下几个方面发展。

（1）动力系统的升级。不断优化太阳能电源技术与无人机技术结合，充分利用可再生能源，实现动力能源无需替换，保证无人机在应急抢险过程中能够长时间工作，有利于获取更多的信息。

（2）正射影像系统的配置。将正射影像系统配置于无人机系统中，可实现坐标查询、山体地物体积和坡度/坡向等计算，向更加丰富的实景3D模型转化，有利于更加全面掌握应急抢险现场情况。

（3）人工智能+VR技术+大数据+云计算的融合。将四大模块的高科技技术融合于无人机技术中，并集成不同算法，可实现无人机操作控制、飞行轨迹及处理复杂任务的自动化、数字化和智能化，有利于在应急抢险过程中快速完成现场作业。

参考文献：

[1]朱永鹏. 油气管道泄漏应急抢险的安全监督[J]. 安全，2017，38(1)：38-40.

[2]李晶，毛华. 无人机在油气管道安全领域中的应用探讨[J]. 石化技术，2018，25(10)：284.

作者简介：谢存昉，1988年生，本科，油气管线安装工技师，主要从事抢维修现场前期侦检工作。联系方式：18552923081，232606952@qq.com。