无人机巡检在油气田长输管道中探索与研究

智腾飞

摘要：长输油气管道距离长，分布广，管道险要地段的巡线、管道保卫等一直是管道管理面临的难题。无人机遥感技术是一门多学科的综合技术，通过获取高精度影像数据，帮助管道运营公司进行管道日常维护，为管道的安全管理提供支持。目前主要应用于地形复杂、环境恶劣、人员不便到达的区域，未来随着无人机本身对续航等瓶颈技术的突破和搭载设备的升级，其应用前景将更加广阔。

关键词：长输管道;巡检;无人机;

一.长输管道无人机辅助巡检概况

1.特殊地段辅助巡线

特殊地段主要是指山区及因河流（沟壑）等阻隔人员不易通过的地方。特殊地段无人机辅助巡线的特点是能在人员不易到达地方的上空对管道周边情况进行航拍，大幅度提高巡线效率;基本在视距范围内进行，飞行距离比较短。

特殊地段辅助巡线对无人机有以下要求：①便于携带。由于巡线人员日常巡线时需要将无人机携带到野外，所以一定要轻便、容易携带。②易于操控。操控方法简单易学，有助于减少无人机在使用中出现故障。③能够悬停。发现可疑情况时可以悬停及下降高度进行近距离观察。④较强的抗风、防雨能力。山谷中往往有旋风，同时紧急情况下可能需要在雨中飞行，因此必须具备较强的抗风雨能力。⑤及时回传信息。应能将拍摄的视频、图片等及时传给地面操控人员，以方便实时查看巡线效果。⑥高频次飞行的可靠性问题。采用无人机进行日常巡线，如需要高频次飞行，则必须考虑可靠性问题，避免因无人机故障带来另外的安全问题。⑦飞机的损耗、维修费及综合成本问题。采用无人机巡线的目的是提高效率，降低巡线成本，因而必须综合考虑无人机的损耗、维修费等成本因素。⑧遇恶劣天气飞行受阻的问题。南方地区降雨天气较多，无人机巡线会受到一定影响。⑨航线申请问题。长距离无人机巡线必须申请航线，在军事禁区、机场附近等地方的使用受到限制。⑩数传和图传频率申请问题。长距离无人机巡线需要长距离的实时数传和图传，其所使用的无线电频率需要向国家无线电管理委员会申请。

2.无人机长距离巡线要求

①航程远。单航程至少达到50km以上。②较强的抗风、防雨能力。南方地区夏天天气易变，航行中很可能会遭遇大风雷雨。③易于起降。长距离巡线多采用油驱旋翼机或电驱固定翼机，弹射起飞的固定翼机对起飞场地要求较高，应用受到一定限制。④按GPS路线规划飞行。无人机必须沿管线路由按GPS路線规划飞行。⑤地形匹配飞行。在丘陵和山区地段巡线时，为了改善图像（视频）的拍摄效果，有必要进行地形匹配飞行。⑥实时数传。为了保证安全，必须对飞机进行全程的实时监控，需要实时数传。⑦高质量图像（视频）。为了获取高质量的图像（视频），安装拍摄云台是一个很好的办法。

无人机拍摄的图像（视频）有两种应用方式：一是实时查看，这种方式需要搭建实时图传的通信系统;二是离线查看，这种方式需要具备图像快拼、图像快速查看及图像（视频）智能识别功能。

二.无人机长距离巡线报警

当接到报警线路上某点有险情或异常，而巡线人员又无法迅速到达时，则可以采用无人机进行核查。报警点核查对无人机有以下要求：①航程远;②较强的抗风、防雨能力;③易于起降;④GPS路线规划飞行;⑤实时数传及图传，必须有实时数传以对无人机进行全程监控，同时为了查看报警点的实际情况，必须保证能够实时图传。长距离的实时数传和实时图传大多需要中继组网;⑥悬停（定点盘旋）。无人机到达报警点，需要定点拍摄;⑦喊话，必要的时候需要进行喊话，为了实现喊话功能则需要有实时通信系统支持。

三、无人机技术在油气田开发中的应用前景

无人机技术以其快速机动、不受地形影响等优势，目前主要应用于地形复杂、环境恶劣、人员不便到达的水域、沙漠和超高超远设施，未来随着无人机本身对续航等瓶颈技术的突破和搭载设备的升级，其应用前景将更加广阔。

（1）油气田地面工程规划与建设领域。地面工程包括油气水三大系统的集输、处理、储运及配套系统的电力、道路、供水、消防、给排水、通讯等工程，涉及点多、面广，应用无人机可以在油田地面工程前期现场勘查、选址，工程建设期间的建设质量、监督监察等工作中应用，保障工程建设质量和效率。

（2）事故应急抢险与防恐防暴、事故预防针对油气田开发、生产中出现的井控、安全、环保、危化品等面临的紧急情况，应用无人机技术，快速反应，及时、准确传递信息，实现快速处置，为科学决策和指挥提供可靠的支持;通过在油区内重点区域定点盘旋或区域巡检，实现对安全动态的及时掌握，做到“早发现，早报告，早处置”，有效的预防暴恐事件和人为破坏。

（3）油田生产中的巡检巡线应用油田生产过程中管道、站场及电力系统点多面广，管道、电力线敷设环境复杂，部分站场采用无人值守，通过无人机技术开展巡检巡线与抢维修工作可大大改变因人工巡检巡线效率低、周期长的问题，做到泄漏早发现、故障早维修、污染早治理，提升生产效率和降低安全环保风险。

（4）管道完整性管理应用。随着GB32167-2015的正式实施，标志着管道完整性管理已成为油气管道必须开展的管理手段。相对于长输管道较为完善的完整性管理体系，油气田集输管道完整性管理尚处于起步探索阶段，应用无人机可在基础数据采集、高后果区识别、风险评价、完整性评价等方面发挥重要作用。

（5）无人机技术快速发展背后的依法合规问题不容忽视无人机是工具，是载体，如何使用是一个双刃剑，如因使用不当造成事故会引起严重法律后果，甚至对行业发展产生不利影响。一方面是无人机的快速发展和应用，另一方面“黑飞”事件频发，已给民航和空域安全和公共安全造成严重威胁，其法律法规问题日益突出且无法回避，应引起高度重视和思考。民航部门公布的数据显示，2015年我国共发生无人机干扰民航飞行事件4起，2016年则暴涨至23起，而2017年仅成都双流机场4月份至今就已发生12起。

四.结论

我国对无人机驾驶员资质、监管范围、飞行条件和航线申请均有明确要求，但在实际操作中，又存在界线不清、程序繁琐、监管手段不足和法规滞后问题。因此呼吁相关主管部门广泛听取各方意见，实事求是，与时俱进，尽快制定适应新的环境和行业现状的切实可行的法律法规，并加强监管和引导。

参考文献：

[1]吴扬，解海龙，潘丹等.无人机在苏里格气田的应用前景探讨.[J].第九届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛，2013：443-445.