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          管道研究

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          無人機與機庫組合在管道巡護中的應用

          來源:《管道保護》2023年第2期 作者:閆鋒 時間:2023-4-14 閱讀:

          閆鋒

          國家管網集團北方管道長慶輸油氣分公司

           

          北方管道長慶輸油氣分公司所轄管道分布在沙漠、戈壁、山區等。管理運營的石蘭線進入甘肅境內海拔由1120米突升至2200米,管道起伏較大。其中,途經蘭州市管段長35千米,沿仁壽山大沙溝河道敷設19千米,定向鉆穿越黃河進入市區。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十家單位和住宅小區,人口稠密,為典型的人口密集型、環境敏感型高后果區和高風險管段。大沙溝管段附近河道挖沙取土等第三方活動頻繁,多次發生夜間偷沙取土事件,直接威脅管道運行安全,給企業安全管理帶來巨大壓力。為此,長慶分公司采用無人機與機庫組合方式開展管道巡護,取得了較好的效果。

          1  無人機與機庫組合方式

          (1)無人機與機庫組合功能。油氣管道普遍采用無人機輔助巡檢,但傳統方式需要作業人員將無人機帶至現場操控,限制了其使用范圍。無人機庫是實現無人機全自動作業的地面基礎設施,由無人機、機庫外殼、升降平臺、電池系統、氣象站、空調系統、通訊系統和管理系統等組成,是一個無人機停放和管理平臺(圖 1)。


          圖 1 無人機庫現場示例

          無人機庫具備無人機自動存儲、自動充/換電、遠程通信、數據存儲、智能分析等功能。借助無人機庫,無人機可以在無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,替代人工現場操作無人機等作業過程,有效解決專業飛手數量缺口大、一天多次巡邏需求等問題,也可降低巡檢人員工作強度,提高作業效率,實現無人機的全自動作業。結合管道巡檢管理平臺,可實現無人機智能化巡護。

          (2)無人機與機庫組合巡護作業流程。根據巡護作業安排,通過巡檢管理平臺事先規劃無人機巡護航線。無人機從機庫自動起飛按規劃航線飛行,空中采集管道及其周邊影像數據,通過數據鏈路即時回傳至監控調度中心,經分析處理按風險隱患預警等級實時發布,并將管道導航坐標推送到相關人員移動終端及時排查處置,結果反饋監控調度中心。無人機與機庫組合巡護流程如圖 2所示。


          圖 2 無人機與機庫組合管道巡護流程

          2  無人機與機庫組合實際應用

          目前,分公司在大沙溝管段布設了兩座無人機庫,間隔15千米,已經實現蛙跳式無人機自主巡檢。在山區、沙漠地帶管段開展了應急搶險和安全管理應用。

          (1)日常管道巡護。利用電動多旋翼無人機搭載30倍雙光變焦吊艙對重點區域、管線兩側各200米范圍進行巡檢,采集信息實時回傳到監控調度中心,經識別、分析、篩選管道周邊隱患信息,以綠、黃、紅三級預警語音播報方式,提醒監控人員調度巡檢人員現場處置,整個過程用時僅3~5秒。監控調度人員可實時查看無人機空中工作狀態,緊急情況下可利用無人機搭載的高頻喊話系統第一時間警告、制止潛在威脅目標。同時精準定位隱患位置,將信息發送到相關人員移動終端,形成管道風險隱患閉環處置流程。

          (2)夜間震懾巡護。針對夜間多次發生偷盜挖沙事件和非法打孔盜油行為,無人機搭載雙光紅外成像儀、探照燈、警燈等載荷,通過采集管道周邊紅外視頻信息,發現威脅管道安全的異常人員和車輛、大型機械等(圖 3),無人機通過搭載的探照燈、警燈、喊話器等設備對異常目標予以警示和驅離,實施震懾性巡護。


          圖 3 無人機夜間巡護紅外成像示例

          (3)應急搶險應用。山區管道部分管段路由特殊,發生地質災害時車輛和人員無法及時進入,現場情況不明。無人機掛載雙光吊艙和影像器材第一時間飛至災害現場,采集管道沿線的險情影像資料,及時傳至搶險應急指揮中心,可供決策層了解管道現狀、新增隱患及管道沿線地貌變化、搶險路由、車輛通行能力等,為制定有效的搶險搶修方案提供第一手資料。結合山地管道三維建模,可對管道周邊水土流失、水路走向等進行全面分析評估,及時發現威脅管道的安全因素。

          (4)安全管理應用。途經沙漠段管道,遇風季沙丘移動會造成管道裸露、懸空、沙丘阻路等,威脅管道安全,影響管道正常巡護。由無人機掛載成像拼圖,能實現自動計算沙丘移動的填方量和挖方量,提供搶險修復、疏通道路的基本數據。

          3  結語

          無人機與機庫組合巡護方式,實現了無人機機庫存儲、自動換/充電、自動起降、無人操控和遠程操控等功能,為智能化巡護提供了創新思路。目前還不能完全滿足管道巡護和安全運行的需要。建議進一步加大物聯網、人工智能、云計算、光纖預警等技術融合,制定無人機“云+端+圖+網”一體化高精度應用整體解決方案,不斷提升無人機在管道領域的應用水平。


          作者簡介:閆鋒,高級工程師,中央廣播電視大學機電一體化專業,現任長慶輸油氣分公司管道(保衛)科科長,長期從事石油天然氣管道生產、管道管理工作。聯系方式:13895409639,xqdsyf@126.com。

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