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          管道研究

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          油田管道應用無人機巡護案例

          來源:《管道保護》2023年第2期 作者:劉付剛 馬騁 時間:2023-4-28 閱讀:

          劉付剛 馬騁

          中國石油長慶油田分公司

           

          背景

          長慶油田有數十萬公里油氣管道,遍及陜甘寧蒙4。▍^)。管道所經區域多為梁峁溝壑、雨水沖溝等山地黃土區。管道巡護以人工為主,巡檢效率低、風險高、智能化程度低。采用空中無人機巡護與地面人工巡護相結合,可以有效提升管道保護水平。選取全長100 km的姬白管道為試點,該管道沿線無空域管控,地面風電、溝壑縱橫,自然條件惡劣,便于從技術和管理角度探索無人機管道巡護的可行性。

          做法

          (1)搭建無人機巡檢控制平臺。主要用于監控無人機的飛行姿態數據、位置數據以及無人機上各傳感器的運行情況,對無人機進行航線規劃及遠程控制。軟件分為設備管理、任務管理、人員管理及數據管理四個模塊(圖 1)。


          圖 1 無人機管道巡護技術架構

          設備管理:包括無人機、停機坪、管理主機等,在智能化平臺導入無人機設備信息,實現設備之間信號互通,遠程控制。

          任務管理:在客戶端發布巡線任務,無人機接收到4G信號指示后沿著設定的航線起飛、巡檢,到達50 km圖傳距離后進入無人機停機坪充電,信號轉接。

          人員管理:設置三級管理權限,技術人員、管理人員及主管領導,在不同的權限范圍內開展派單、檢查、監控及數據管理任務。

          數據管理:無人機圖傳數據實時傳輸并備份,可以做到實時監控、視頻回放、事件追溯等,采用16 T硬盤,可有效存儲1個月飛行數據。

          (2)常態開展無人機管道巡護作業。根據常規巡護特點,每日開展3次全線巡檢作業,其中日間2次,夜間1次,單次巡檢時間2 h;在應急監測時段加大巡護頻次,及時發現隱患;開展地形地貌分析,每3個月組織一次正射圖拍攝,進行圖像對比分析,監測管道沿線是否存在滑坡、塌方趨勢。

          (3)智能分析地面監測信息。重點關注管道裸露、違法占壓和施工、農耕、地表變化(塌方)、水毀、管線中心線兩側50 m內人員、機械活動等信息。每3個月拍攝一次正射圖,分析管線上方地帶是否因自然災害而導致地形地貌發生改變,對管線造成影響或損壞。統計管線及伴行道路水毀、沙堵工作量,開展汛期和緊急事故的應急偵察,第一時間探查出受損管線地理位置、提供樁號和GPS坐標,查看周邊區域內人員數量、車輛數量、環境影響情況、地質災害狀況等,提供影像資料和數據分析結果。

          (4)無人機巡護技術方案。通過試點總結出無人機低空攝影測量技術+機載激光雷達測量技術(LiDAR)是可行性方案。 前者利用數碼相機等攝像設備,從不同角度獲取三維物體圖像,將數字影像的平面坐標在空間坐標系中進行透視變換,結合空三加密算法,算出目標物體的三維點云坐標數據,進一步生成三維網格模型,可精確地觀察到滑坡表面紋理、裂縫的變化特征,在滑坡演化規律識別中優勢明顯。后者是通過發射激光脈沖,獲取探測目標反射回來的信號并處理得到地表目標的空間信息,可以進行植被穿透、紅外成像,有較好的識別能力。

          啟示

          無人機巡護在姬塬地區溝壑縱橫的地貌下,能便捷的開展巡查和及時發現風險隱患。試點表明使用無人機開展管道巡護的效率是人工巡護的4倍以上,資源利用可節約75%以上。

          目前還存在一些需要解決的問題:一是無人機飛行續航能力達不到預期時長。二是飛行范圍受相關規定和環境影響較大,如航空管制區、大落差區以及風電、電力通信鐵塔相關區域。三是管道拐點多,導致無人機飛行距離增大。四是圖傳技術限制,超過50 km后圖傳畫面存在延遲、卡頓等問題。


          作者簡介:劉付剛,1986年生,本科,長慶油田第二輸油處技術管理部工程師,主要從事科研、新技術推廣應用等工作。聯系方式:18893888608,lfg1_cq@petrochina.com.cn。

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