无人机在长距离油气管道管理中的应用研究

牟 越

中国石油化工股份有限公司天然气分公司 北京 100029

随着我国油气能源需求量的不断提升，油气管道建设成为重要的基础建设内容，其中保证长输管道的安全稳定运行成为工作的重点之一。由于路线、分布及地势等条件复杂，给长输管道管理带来了一定的难度。而无人机能够迅速地对管道建设地貌的空间遥感数据进行收集，更加全面高效率地定期巡视检查，并就存在的事故问题进行定位，成为一种重要的管理手段。

1 无人机系统概述

无人机技术是一项结合了飞行、遥感、遥控、定位、通讯及模型建立与分析等多种功能的结合体，自动智能化性能较高。该技术早期被应用于军事领域，但随着技术研究的发展，民用研究工作也随之展开，当前已被广泛应用于多个行业领域当中。相对于普通飞机，无人机的体积和重量都较小，投入成本较低，具有使用和维护简单等多种优势。

从结构上说，无人机主要分为空中、地面及数据处理三个部分。其中空中部分主要是指无人机可自动进行航线规划，在运行过程中实现自身设备状态的监控，并在一定要求下自行调整控制参数进行航拍。地面部分则主要是指运用航线控制模块来保证无人机飞行过程中的遥感影像数据采集，实现对无人机的实时控制、数据接收及影像传递。数据处理部分则是无人机运行作用的显示，主要是对采集到的影像和数据进行精确分析。

无人机系在实际运用过程中的工作流程主要表现：首先，无人机承载摄像头、相机与成像仪等设备，在起落架的作用下起飞；之后，在路线导航和控制站的支持下实现定高飞行，保证设备飞行安全；在飞行过程中利用传输电台进行监控影像的实时传输，相关技术人员则根据获取的监控影像对被检测物体进行判断，并明确故障位置；在无人机飞行结束后，根据实际情况选择正确的回收方式进行降落。

2 无人机在长输油气管道中的实际应用

2.1 油气长输管道勘察设计阶段

在油气长输管道勘察设计阶段，无人机主要应用在管道选线、评估应用及BIM 数据采集等工作环节。相比传统的人工地图画点与实际路线走访等，运用无人机能有效地实现成本资金的节约，保证数据收集的效率，减轻工作人员的工作压力，是现代化管道建设的重要手段。利用无人机进行管道选线，能就该地区的地貌环境与水文特征进行直观准确的呈现，这也是管道选线的重要基础依据。同时，还可在无人机上设置航拍相机，方便对管道施工区域展开测绘拍摄，并自动在后期进行拍摄图片的精确拼接，对区域内的地质环境与空间环境进行全面呈现，为油气管道的设计提供重要的基础研究依据。

2.2 油气长输管道施工阶段

在油气长输管道建设前期，无人机设备的应用主要是就施工区域内的地形、交通路线及环境等进行考察，方便施工单位进行设备运输路线的制定。而在管道施工过程中，无人机的应用则主要就管道施工的实际开展进度、材料应用情况、设备应用情况，以及具体的管道施工方向进行数据信息采集。主要为施工人员与施工设备调整提供依据，促进油气管道施工的正常安全开展。

2.3 油气长输管道运行阶段

油气长输管道作为重要的资源利用基础，在其实际运行阶段，有必要加强对管道的管理工作，确保管道运行的安全稳定。无人机在该阶段的应用主要是对管道进行巡检。传统的管理方式主要以人工巡检为主，不仅需要大量的人力物力投入，而且效率极低，无法全面地就管道问题进行确定。而利用无人机参与巡检操作，能有效地实现管理质量与管理效率的显著提升。这主要是由于无人机内可设置红外双光吊舱，可在夜间进行正常的巡检工作，实现对管道线路的实时监控，还可根据管理人员的要求展开定点盘旋监测。并且，在无人机上设置视频追踪设备后，还能就管道中的具体目标展开细节探查，更加全面地对管道问题进行巡查。

而在管道的紧急抢修工作中，无人机也能利用遥感拍摄功能对抢修部位的破坏位置及程度进行明确。并就抢修部分展开实时监控，向抢修人员快速地传递问题信息，方便维修人员制定全面的维修方案，实现维修效率与维修质量的全面提升。

3 存在的技术应用问题

虽然在当前的油气长输管道管理工作中，无人机已经实现了较大程度的应用，发挥了重要的应用价值。但还存在部分技术问题有待解决，主要包括以下几点：

（1）当前的无人机设备在起飞时主要以滑跑或弹射方式为主，但是大多数的管道线路敷设处于复杂的山区地带，大体型无人机难以在该区域内寻找到起飞与降落位置。而应用体型较小的无人机展开工作，会在实际飞行过程中受到风速的影响，飞行高度难以提升，并可能造成对无人机的伤害。所以，在今后的无人机研究过程中，应当降低其对于起飞与降落场地的依赖性，并尽可能地提升小型无人机的抗风性能。

（2）为保证无人机航拍的工作质量，必须采用高精度的传感器，而高精度传感器的体积、质量通常较大，使无人机难以承载。所以，研究人员应当注重传感器的优化与创新，研发体积较小、质量较轻的传感器，在满足拍摄需求的同时不对无人机造成过大压力。

（3）无人机遥感设备所拍摄的图像往往存在着数据量巨大的特点，后期处理过程中需花费较长的时间。因此，无人机研究人员应当注重遥感拍摄影像的后期处理软件的研发，重点关注软件的数据存储量，并能高效地完成高分辨率影像的拼接。

4 无人机在油气长输管道中的应用发展方向

当前的无人机遥感技术在不断发展过程中实现了较大突破，无人机设备被广泛地应用于多个社会行业领域当中，参与气象监测、数据调查、紧急事件处理及电力巡线管理工作等多方面。而且无人机在油气长输管道管理工作中的应用，国外已实现了较好的发展，技术应用水平较高，已实现了无人机设备在山区管道、近海管道等复杂地形的管道巡检与监测工作。同时还能实现对灾害的检测数据分析，就长输管道运行过程中常见的漏油与盗油问题进行定位。但是该技术在我国的长输管道管理工作中的应用依旧处于前期探索阶段，仍存在较大的发展空间。

与普通的飞机比较而言，无人机设备体积与质量较小，应用成本投入较低，管理人员的后期维护与操作都更为简单。而其在油气长输管道管理工作中的应用不仅能实现效率的提升，而且能进行高风险的飞行任务，是当前管道管理工作的重要手段。该设备所涉及的遥感技术主要服务于管道巡线工作，能就管道的复杂危险区域进行快速的数据收集，比传统的人工巡线方式具有更高的全面性和精确性。在管道抢险工作开展过程中，无人机设备可就抢修现场的实况进行视频与图像的传输，方便管理人员根据事故现场的具体情况进行辨识。同时还能展开定点跟踪，及时发现与控制管道管线中存在的危险因素，为管理人员的险情控制工作提供重要依据，尽可能地避免管道危险事故的发生。在今后的发展过程中，无人机设备还能就存在的漏油与盗油位置进行精确定位，并在日常工作中展开相应的监控，有力打击当前常见的盗油等违法行为。

总的来说，研究人员应当不断就无人机在长输管道管理工作中的应用经验进行总结，促进数据采集的大数据发展。并且依靠大数据背景，积极建立数据融合应用平台，利用相关软件展开快速的数据处理，进一步实现数据深度的不断挖掘，并以此作为基础实现长输管道管理的绿色环保。

5 结语

油气管道建设与管理对于保障油气能源应用，保证能源应用安全有着重要意义。无人机在管道管理工作中的深入应用为当前的管道管理工作提出了新的技术发展方向，在很大程度上实现了管理工作质量与效益的提升。相关管理人员应当加强对无人机系统和运用流程的了解，并将该技术应用到实际管理工作当中。同时，也应当明确我国当前在无人机应用中存在的主要问题，积极就无人机的发展前景进行探究，推进无人机技术在管理工作中的深入应用，实现长输管道管理质量的优化。