閆鋒

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道長(zhǎng)慶輸油氣分公司

北方管道長(zhǎng)慶輸油氣分公司所轄管道分布在沙漠、戈壁、山區(qū)等。管理運(yùn)營(yíng)的石蘭線進(jìn)入甘肅境內(nèi)海拔由1120米突升至2200米，管道起伏較大。其中，途經(jīng)蘭州市管段長(zhǎng)35千米，沿仁壽山大沙溝河道敷設(shè)19千米，定向鉆穿越黃河進(jìn)入市區(qū)。部分管段與烏蘭成品油管道、鄯蘭原油管道并行，部分管段周邊分布數(shù)十家單位和住宅小區(qū)，人口稠密，為典型的人口密集型、環(huán)境敏感型高后果區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)管段。大沙溝管段附近河道挖沙取土等第三方活動(dòng)頻繁，多次發(fā)生夜間偷沙取土事件，直接威脅管道運(yùn)行安全，給企業(yè)安全管理帶來(lái)巨大壓力。為此，長(zhǎng)慶分公司采用無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合方式開(kāi)展管道巡護(hù)，取得了較好的效果。

1  無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合方式

（1）無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合功能。油氣管道普遍采用無(wú)人機(jī)輔助巡檢，但傳統(tǒng)方式需要作業(yè)人員將無(wú)人機(jī)帶至現(xiàn)場(chǎng)操控，限制了其使用范圍。無(wú)人機(jī)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)全自動(dòng)作業(yè)的地面基礎(chǔ)設(shè)施，由無(wú)人機(jī)、機(jī)庫(kù)外殼、升降平臺(tái)、電池系統(tǒng)、氣象站、空調(diào)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等組成，是一個(gè)無(wú)人機(jī)停放和管理平臺(tái)（圖 1）。

圖 1 無(wú)人機(jī)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)示例

無(wú)人機(jī)庫(kù)具備無(wú)人機(jī)自動(dòng)存儲(chǔ)、自動(dòng)充/換電、遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、智能分析等功能。借助無(wú)人機(jī)庫(kù)，無(wú)人機(jī)可以在無(wú)人操作情況下自主起飛和降落、自主完成電池充電或更換電池，替代人工現(xiàn)場(chǎng)操作無(wú)人機(jī)等作業(yè)過(guò)程，有效解決專業(yè)飛手?jǐn)?shù)量缺口大、一天多次巡邏需求等問(wèn)題，也可降低巡檢人員工作強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的全自動(dòng)作業(yè)。結(jié)合管道巡檢管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)智能化巡護(hù)。

（2）無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合巡護(hù)作業(yè)流程。根據(jù)巡護(hù)作業(yè)安排，通過(guò)巡檢管理平臺(tái)事先規(guī)劃無(wú)人機(jī)巡護(hù)航線。無(wú)人機(jī)從機(jī)庫(kù)自動(dòng)起飛按規(guī)劃航線飛行，空中采集管道及其周邊影像數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路即時(shí)回傳至監(jiān)控調(diào)度中心，經(jīng)分析處理按風(fēng)險(xiǎn)隱患預(yù)警等級(jí)實(shí)時(shí)發(fā)布，并將管道導(dǎo)航坐標(biāo)推送到相關(guān)人員移動(dòng)終端及時(shí)排查處置，結(jié)果反饋監(jiān)控調(diào)度中心。無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合巡護(hù)流程如圖 2所示。

圖 2 無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合管道巡護(hù)流程

2  無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合實(shí)際應(yīng)用

目前，分公司在大沙溝管段布設(shè)了兩座無(wú)人機(jī)庫(kù)，間隔15千米，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)蛙跳式無(wú)人機(jī)自主巡檢。在山區(qū)、沙漠地帶管段開(kāi)展了應(yīng)急搶險(xiǎn)和安全管理應(yīng)用。

（1）日常管道巡護(hù)。利用電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)搭載30倍雙光變焦吊艙對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、管線兩側(cè)各200米范圍進(jìn)行巡檢，采集信息實(shí)時(shí)回傳到監(jiān)控調(diào)度中心，經(jīng)識(shí)別、分析、篩選管道周邊隱患信息，以綠、黃、紅三級(jí)預(yù)警語(yǔ)音播報(bào)方式，提醒監(jiān)控人員調(diào)度巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)處置，整個(gè)過(guò)程用時(shí)僅3～5秒。監(jiān)控調(diào)度人員可實(shí)時(shí)查看無(wú)人機(jī)空中工作狀態(tài)，緊急情況下可利用無(wú)人機(jī)搭載的高頻喊話系統(tǒng)第一時(shí)間警告、制止?jié)撛谕�脅目標(biāo)。同時(shí)精準(zhǔn)定位隱患位置，將信息發(fā)送到相關(guān)人員移動(dòng)終端，形成管道風(fēng)險(xiǎn)隱患閉環(huán)處置流程。

（2）夜間震懾巡護(hù)。針對(duì)夜間多次發(fā)生偷盜挖沙事件和非法打孔盜油行為，無(wú)人機(jī)搭載雙光紅外成像儀、探照燈、警燈等載荷，通過(guò)采集管道周邊紅外視頻信息，發(fā)現(xiàn)威脅管道安全的異常人員和車(chē)輛、大型機(jī)械等（圖 3），無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載的探照燈、警燈、喊話器等設(shè)備對(duì)異常目標(biāo)予以警示和驅(qū)離，實(shí)施震懾性巡護(hù)。

圖 3 無(wú)人機(jī)夜間巡護(hù)紅外成像示例

（3）應(yīng)急搶險(xiǎn)應(yīng)用。山區(qū)管道部分管段路由特殊，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)車(chē)輛和人員無(wú)法及時(shí)進(jìn)入，現(xiàn)場(chǎng)情況不明。無(wú)人機(jī)掛載雙光吊艙和影像器材第一時(shí)間飛至災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，采集管道沿線的險(xiǎn)情影像資料，及時(shí)傳至搶險(xiǎn)應(yīng)急指揮中心，可供決策層了解管道現(xiàn)狀、新增隱患及管道沿線地貌變化、搶險(xiǎn)路由、車(chē)輛通行能力等，為制定有效的搶險(xiǎn)搶修方案提供第一手資料。結(jié)合山地管道三維建模，可對(duì)管道周邊水土流失、水路走向等進(jìn)行全面分析評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)威脅管道的安全因素。

（4）安全管理應(yīng)用。途經(jīng)沙漠段管道，遇風(fēng)季沙丘移動(dòng)會(huì)造成管道裸露、懸空、沙丘阻路等，威脅管道安全，影響管道正常巡護(hù)。由無(wú)人機(jī)掛載成像拼圖，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算沙丘移動(dòng)的填方量和挖方量，提供搶險(xiǎn)修復(fù)、疏通道路的基本數(shù)據(jù)。

3  結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)與機(jī)庫(kù)組合巡護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)存儲(chǔ)、自動(dòng)換/充電、自動(dòng)起降、無(wú)人操控和遠(yuǎn)程操控等功能，為智能化巡護(hù)提供了創(chuàng)新思路。目前還不能完全滿足管道巡護(hù)和安全運(yùn)行的需要。建議進(jìn)一步加大物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、光纖預(yù)警等技術(shù)融合，制定無(wú)人機(jī)“云+端+圖+網(wǎng)”一體化高精度應(yīng)用整體解決方案，不斷提升無(wú)人機(jī)在管道領(lǐng)域的應(yīng)用水平。

作者簡(jiǎn)介：閆鋒，高級(jí)工程師，中央廣播電視大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，現(xiàn)任長(zhǎng)慶輸油氣分公司管道（保衛(wèi)）科科長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事石油天然氣管道生產(chǎn)、管道管理工作。聯(lián)系方式：13895409639，xqdsyf@126.com。