王磊 杭光强

陕西延长石油（集团）管道运输公司

摘要：基于吴延管道主要外部风险特征，融合振动光纤预警、AI视频监控、无人机巡检和智能感知终端等管道巡护新技术，搭建风险监测智能管控一体化平台，实现各系统数据信息共享、设备联动，有效提升了公司管道外部风险管控水平。

关键词：风险管控；一体化平台；振动光纤；AI视频监控；无人机巡检

传统的以人巡为主的管道巡护方式在时间、空间、质量和效率上已难以应对当前油气管道不断增加的外部安全风险。陕西延长石油集团管道运输公司采用大数据、物联网、云计算和人工智能等先进技术和设备弥补人工巡检的短板，为油气管道保护提供了新的解决方案。

1  管道安全管控现状

吴起—延炼输油管道（以下简称吴延管道）全长322.77公里，途经陕北黄土高原，多次穿越水源地、自然保护区和河流，地形地貌复杂多变。沿途设有阀室16座，跨越明管29处，穿越大型河流77处。现有高后果区51处，约115.1公里，占全线35.66%。风险管段34处，易打孔盗油点67处，与道路交叉399处、并行92段，并行里程111.14公里，与油气管道交叉207处，并行135段，并行里程77.049公里。

随着两轮漏磁内检测和缺陷修复工作，吴延管道本体风险基本得到了控制，但是第三方施工损坏、违章占压、打孔盗油和自然与地质灾害等管道外部风险呈上升趋势。传统的管道巡护方式难以做到全时空覆盖，存在不到位、效率低、管理难度大等问题，无法做到事前预警。近年来虽然采取GPS、振动光纤、视频监控、无人机等技术手段弥补人巡的不足，但各系统之间存在壁垒，影响信息共享、业务交互和应急联动，亟须建立多源、多维度的空地协同管道智能平台，加强统一管理，以提升资源的有效利用。

2  监测智能管控一体化平台

2.1  系统构成

（1）振动光纤预警。能够准确识别和预警管道周边人工挖掘、机械挖掘、车辆行驶等第三方损坏行为（图 1）。

图 1 振动光纤预警避免第三方损坏事故

（2）AI视频监控系统。安装在管道高后果区、风险管段、易打孔盗油等管道重要部位的AI视频监控，可实现对油气管道的全天时、全天候“慧眼巡查”，对闯入电子围栏的可疑人员、车辆和机械进行智能识别、抓拍、告警和录像，特别是对打孔盗油不法分子起到了一定程度的震慑作用。同时也弥补了雨雪等特殊天气人工无法巡护和人工巡护具有时段性的短板，保证了巡护质量和效率（图 2）。

图 2 AI视频监控数据统计

（3）无人机场。无人机自动巡检具有速度快，覆盖面广，不受地形影响，环境适应能力强，可实现全方位、高视角、宽视野巡检，弥补了人工巡检视野窄小，效率低等短板。但是无人机自动巡检也受续航里程、天气、供电、机场位置和成本等因素制约。

（4）平台逻辑程序是预警信息确认、协同和联动。为了快速确认和反馈预警信息，实现人防、物防、技防的紧密结合，系统建设中拓展了视频与无人机联动模块。当单一报警信息无法明确事件的准确性时，平台会自动触发协同分析模型，实现不同监测手段之间的协同分析，用于进一步确认报警事件的准确性。例如当发生光纤振动报警时，协同分析模块可快速匹配相应位置的摄像头查看实时监控视频，附近无摄像头时匹配无人机快速前往报警现场查看，确认是何原因造成光纤振动报警，是否需要派遣巡护人员进行现场处置。

（5）在光纤振动和AI视频监控预警且巡护人员无法立即到达现场的情况下，可通过AI视频监控杆上或无人机挂载的远程喊话器进行远程喊话警告和驱离，及时制止危害管道的行为，防范第三方损坏事件的事故发生。

（6）通过系统平台可以实时查看每一个AI视频监控摄像头视频画面和无人机巡检视频画面。通过云存储可实现各项历史数据的存储的调阅，包括统计分析数据和各项原始数据，为安全生产、运维、管理和决策提供数据支撑。

2.2  系统架构

平台采用B/S架构搭建（图 3），基于统一平台底座，建立时空基准框架，采用高可靠、高性能和弹性可伸缩地理空间数据计算和存储技术，实现地面传感器监测、光纤振动预警、AI视频监控和空中无人机巡检、人工巡检等多源异构数据的统一管理、存储、分析、对齐、共享、分发及检索等功能。通过多维度变换、多模态综合、多尺度空间数据整合、数据集成，实现各类监测数据的统一集成、汇聚、分析和共享应用。

图 3 系统架构图

2.3  关键技术选择

（1）智能感知终端。在管道沿线安装地表位移监测装置（图 4），在各阀室与场站安装压力变送器和温度变送器等感知终端并接入系统，及时获取真实、可靠的管道运行数据。

图 4 地质灾害位移检测器

（2）振动光纤预警。振动光纤预警由预警主机、传感光纤和预警管理终端组成。预警主机安装在站场或阀室。传感光纤利用管道原有伴行光缆中的一芯光纤作为传感器，实时采集监测沿线振动信号并加以处理通过网络上传至管理系统。管理终端为监控管理软件，安装在有人值守场站或调控中心电脑，用于接收预警主机上传数据及预警信息，可对预警、显示、权限、查询等进行集中管理（图 5）。

图 5 振动光纤预警设备构成

（3）AI 视频监控。自建高度10 m监控杆（接入电源或风光互补）和利用中国铁塔挂载的方式，在沿线高后果区、风险管段和其它管道重要位置分批次安装了41台200万像素53倍变焦激光云台摄像机，以及远程喊话器。摄像机支持水平360°连续旋转，垂直旋转范围为40°～90°，水平旋转速度为0.1°～120°/s，垂直旋转速度为0.1°～50°/s，激光照射距离为1000 m；可设置预置位300个。

因管道所经区域地形地貌复杂，采用了多种组网方式进行传输，对可视通地段采用IP数字微波设备搭建链路，建立网络传输通道；对不可视通地段考虑中转或租用运营商网络，传输至云服务软件平台。通过大数据算法对人工智能解析之后的数据进行实时分析，对危害管道安全的各种场景进行智能监测和告警，最后由调度人员做出是否出警和应急响应的决策。

（4）无人机自动巡检。采用大疆自动起降多旋翼无人机及机场，并将飞控系统融入延长石油吴-延管道风险监测智能管控一体化平台，实现无人机自动起降、存放、充电、远程控制、远程通信、巡检、数据存储、智能分析和应急联动等功能。

（5）基于大数据、物联网、云计算、人工智能等技术，底层搭建智能管控一体化平台架构，打通各类智能感知终端、振动光纤预警、AI视频监控和无人机场等系统平台接口，利用数据仓库技术，对各类异构数据源进行有效集成。通过AI自动识别和自动分析，设计感知触发事件逻辑程序，实现各系统之间的有效融合，最终实现多方位感知、综合性预判、自适应优化、一体化管控的管道智能管控一体化系统平台。

3  应用效果

通过管道风险监测智能管控一体化平台，对管道周边第三方破坏、打孔盗油、地质灾害等管道风险进行实时有效监测和管控。自2023年5月试用至今，振动光纤预警431次，其中一级预警（最低级）247次，二级预警140次（包括6次自主验证），三级预警（最高级）44次，系统平台自动触发AI视频监控23次，有效确认管道周边大型机械施工3次，启用远程驱离喊话3次，自动触发无人机巡线2次。另外，AI视频监控自动识别管道周边风险46次，启用远程驱离喊话8次，自动触发无人机巡线5次，无人机常规巡线13次。有效制止了管道周边第三方大型机械施工作业等对管道造成威胁，通过管道风险监测管控一体化平台，使管道各类风险多方位实时监测，并进行自动分析和触发响应，实现管道风险智能一体化管控。

4  结语

吴延管道途径多个高后果区和高风险管段，传统人巡方式效率低、质量不高，原有GPS、振动光纤、视频监控、无人机等巡检系统独立运行，无法实现信息共享、业务交互和应急联动。通过搭建风险监测智能管控一体化平台，实现了对振动光纤预警、AI视频监控、无人机巡检和智能感知终端等系统数据的整合，各系统联防联动，有效提升了吴延管道外部风险管控能力。

作者简介：王磊，1982年生，本科，工程师，陕西延长石油（集团）管道运输公司第四分公司管道技术科主管，主要从事分公司管道完整性管理和智能管道建设工作。联系方式：18909112618，306690743@163.com。