精選無人機(jī)在石油管線巡檢的應(yīng)用

精選無人機(jī)在石油管線巡檢的應(yīng)用引言：我國油氣管道具有運(yùn)行總里程長、建設(shè)年代跨度大、平安事件和事故多發(fā)的特點(diǎn)，并且管道總里程呈高速增長趨勢，加強(qiáng)管道的平安巡護(hù)管理，形勢更加嚴(yán)峻。而依賴常規(guī)巡檢顯然無法滿足要求，需要采用更科學(xué)的管理方法和技術(shù)手段。采用無人機(jī)巡檢技術(shù)，已經(jīng)成為國內(nèi)外石油行業(yè)的應(yīng)用趨勢。無人機(jī)在油氣管線巡檢的應(yīng)用林亦棟2023年1月19日，國家發(fā)改委印發(fā)?石油開展“十三五〞規(guī)劃?顯示，在“十三五〞期間，成品油管道里程將從2.1萬公里提高到3.3萬公里，增長57%；?天然氣開展“十三五〞規(guī)劃?顯示，天然氣管道里程將從6.4萬公里提高到10.4萬公里。截至2023年底，除臺灣省外，全國已建成的油氣管道總里程已到達(dá)12萬公里，是1978年的14.5倍。多位業(yè)內(nèi)專家預(yù)計，到“十三五〞末，僅中國長輸油氣管道總里程將超過16萬公里。油氣輸配管網(wǎng)長期埋設(shè)在地下，會受到管線自身長期或超期服役而導(dǎo)致本體強(qiáng)度等力學(xué)性能下降、管道自身的內(nèi)外壁腐蝕、自然和地質(zhì)災(zāi)害損毀、打孔盜油、第三方人為破壞等各種不確定性因素的影響，對系統(tǒng)平安運(yùn)行帶來潛在的巨大危害。一旦發(fā)生泄露或者爆炸事故，將嚴(yán)重威脅人民群眾的生命和財產(chǎn)平安。常規(guī)巡檢已經(jīng)無法滿足要求，需要采用更科學(xué)的管理方法和技術(shù)手段。〔無人機(jī)應(yīng)用于石油行業(yè)成為趨勢〕〔到“十三五〞末，僅中國長輸油氣管道總里程將超過16萬公里〕目前管道巡護(hù)工作主要采用人工巡護(hù)、光纖或電子感應(yīng)巡檢、無人機(jī)巡護(hù)三種方式。人工巡護(hù)及其局限性人工巡護(hù)，作為最根本的巡護(hù)方式，通常由管道管理單位實(shí)行專人專崗，把管道分成不同的段區(qū)由不同的巡線人員巡護(hù)，而其又分為普通巡護(hù)和特殊巡護(hù)。一般依靠巡護(hù)人員徒步觀察和檢查線路情況并作記錄，地形空曠平坦的區(qū)域尚可駕駛交通工具實(shí)行巡檢，大局部時候，管路都在地形復(fù)雜崎嶇的地域，由此，不可防止的對人工巡檢產(chǎn)生制約。在高寒、高海拔、高溫、雨雪、大霧、沙塵暴等惡劣氣象條件下；在山地、河流、沼澤、峽谷、湖泊、森林、沙漠、冰川雪原等極端地理環(huán)境中，以及洪水、滑坡、地震、泥石流、冰雪災(zāi)害等特殊突發(fā)情況下容易造成的管線損毀和故障，通常的人工巡檢就表達(dá)出極大的局限性和缺乏，受以上三大因素影響，人工巡檢不僅工作量大，條件艱苦而導(dǎo)致人力本錢高、效率較低，而且很多情況下不能及時、平安的執(zhí)行巡檢任務(wù)，也不可能完成常態(tài)化、全天候全天時的巡檢。光纖或電子感應(yīng)巡檢及缺乏利用靠近管道布設(shè)的光纖傳感器，通過檢測光信號在分布式傳感器的變化對管道周邊的震動進(jìn)行分析預(yù)警，以及管道泄露和溫度變化產(chǎn)生的信號波動來檢測管路是否遭到破壞。目前光纖和大局部外設(shè)的電子感應(yīng)裝置普遍存在誤差高、作用距離短，本錢較高，不適合長輸管道這類范圍廣、里程長的管道監(jiān)測,如果對舊管道鋪設(shè)感應(yīng)系統(tǒng),會存在改造本錢太高,耗時太多的問題,而且光纖或電子感應(yīng)巡檢并不能獲取事故點(diǎn)的實(shí)時圖像，為指揮中心提供決策。無人機(jī)自動巡檢的應(yīng)用和優(yōu)勢〔管道運(yùn)用過程方案〕勘察選線傳統(tǒng)的管道線路選擇采取人工實(shí)地勘察測算、手工地圖標(biāo)繪的方式，這種方式不僅人力物力本錢高，且數(shù)據(jù)單一、時效性差、處理工作量大，不能適應(yīng)當(dāng)前管道建設(shè)的需要。利用無人機(jī)全面、快速地了解目標(biāo)地形地貌、水文氣象等信息，可以為管道選線提供依據(jù)。搭載高分辨率航拍相機(jī)和測繪吊艙對任務(wù)區(qū)域進(jìn)行測繪拍攝，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及時提供區(qū)域的地理、空間數(shù)據(jù)信息，為油氣管道可行性研究階段的線路選擇提供指導(dǎo)。管道施工首先利用無人機(jī)了解施工現(xiàn)場的地形、交通、周圍環(huán)境，便于施工人員及設(shè)備快速進(jìn)入現(xiàn)場開展施工，同時，利用無人機(jī)隨時查看施工現(xiàn)場的進(jìn)度、平安生產(chǎn)的問題、設(shè)備布置、管道走向、及對周圍環(huán)境的影響等，及時調(diào)整方案，保證按設(shè)計要求順利施工。管道巡檢無人機(jī)可以高效地完成大范圍的常規(guī)巡檢。搭載可見光和紅外雙光吊艙，具有晝夜監(jiān)控能力，可進(jìn)行全天候、全天時的監(jiān)控，并可在指定目標(biāo)上空懸停詳查，利用任務(wù)吊艙獲取管路周圍土壤環(huán)境、天氣、管路溫度等信息，發(fā)現(xiàn)情況即可定位報警，可以鎖定和跟蹤地面目標(biāo)探查細(xì)節(jié)，配合遠(yuǎn)程喊話器，及時發(fā)現(xiàn)、威懾、制止破壞管線和盜油行為，并做現(xiàn)場取證。對于氣田管網(wǎng)存在管線長、巡檢點(diǎn)多、巡檢難度大等諸多難點(diǎn)，尤其是桁架、懸索跨等巡護(hù)危險性較高的巡護(hù)段，無人機(jī)巡檢的優(yōu)勢非常明顯。利用無人機(jī)對石油管道進(jìn)行巡查，不僅可以通過規(guī)劃航線自動巡查，也可以切換到手動操控進(jìn)行特殊情況的巡查，提高了巡護(hù)作業(yè)的自動化程度，不僅效率高效果好，而且保證了巡護(hù)人員的人生平安，降低巡查本錢和風(fēng)險。應(yīng)急監(jiān)測在遭遇洪水、泥石流、地震、山體滑坡等突發(fā)自然災(zāi)害中，無人機(jī)可以全天候全天時拍攝遙感影像，并進(jìn)入受災(zāi)現(xiàn)場勘查管道受損位置、受損情況及周邊次生災(zāi)害情況，還可掛載相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行掃描測繪，生成現(xiàn)場三維圖像，利用數(shù)據(jù)鏈將信息傳回檢查站和指揮中心，為制定維護(hù)搶修方案提供情報支撐，同時定位引導(dǎo)后續(xù)救援維護(hù)，最大程度降低災(zāi)害?！沧涎酂o人機(jī)在直徑70公里的范圍內(nèi)巡檢油氣管道示意圖〕無人機(jī)的種類和選擇在實(shí)際應(yīng)用中，由于無人機(jī)的種類多種多樣，比方固定翼無人機(jī)、垂直起降固定翼或傾轉(zhuǎn)旋翼無人機(jī)、多軸飛行器、無人直升機(jī)等等，這些種類的無人機(jī)各有優(yōu)勢和缺乏，應(yīng)面向行業(yè)應(yīng)用做取舍，選擇最適宜的無人機(jī)類型?？紤]到巡檢站一般在幾十公里的范圍內(nèi)進(jìn)行輻射，且要穿越山川峽谷等復(fù)雜地帶，并需要超低空飛行和懸停貼近事故點(diǎn)做詳細(xì)檢查和拍攝，由此，要求無人機(jī)具有較高的飛行速度、航程、空中懸停、貼地飛行、超低空飛行、快速爬升和較大的載荷能力去掛載多功能吊艙和數(shù)據(jù)鏈、通訊設(shè)備，并具有除任務(wù)載荷以外空投一定物資的能力，因此，綜合考慮，只有無人直升機(jī)完全滿足以上要求。而我國油氣資源多集中在西部、西南、西北高海拔或荒漠地帶，并且四季多雨、高溫或是極低溫環(huán)境中，所以對無人直升機(jī)的動力也有特殊要求。由于油動無人直升機(jī)在高海拔和極低溫環(huán)境中難以順利運(yùn)轉(zhuǎn)及油料本身易燃屬性，所以在油氣資源巡檢中需要仔細(xì)考慮，而電動無人直升機(jī)似乎不存在這些問題。電動無人直升機(jī)雖然在續(xù)航力上不及油動無人直升機(jī)，但迅速反響能力、環(huán)境適應(yīng)性、操控性、使用壽命、易維護(hù)性、采購本錢都更具優(yōu)勢。目前，電動無人直升機(jī)可以輕易對幾十公里范圍內(nèi)的管路巡檢。以在新疆、西藏、遼寧、云南及東南沿海屢次做任務(wù)飛行的紫燕800無人電動直升機(jī)為例，工作載荷在5-15公斤，可以非常平穩(wěn)地做離地兩米的貼地飛行，在5分鐘內(nèi)于高海拔低溫環(huán)境中迅速起飛，每分鐘爬升500m，并輕松完成70公里航線飛行，最高時速145km/h，巡航速度110km/h,從起飛到距離10km外的檢查點(diǎn)只要5分鐘。紫燕無人直升機(jī)能在-40℃到60℃的環(huán)境中，在高海拔、高濕、高鹽、大風(fēng)〔七級〕和雨雪天氣等極端不利自然條件下順利執(zhí)行任務(wù)?！沧涎唷癛ANGER穿越者〞無人直升機(jī)〕結(jié)語目前，工業(yè)級無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，行業(yè)應(yīng)用也越來越普及，采用消費(fèi)級多旋翼航飛行器做巡檢將越來越邊緣化。無人機(jī)小型化智能化的開展，使無人機(jī)的使用將更加便捷，操控也越來越簡單。隨著任務(wù)載荷越來越多樣化，工業(yè)級無人機(jī)和遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、地面感應(yīng)檢測系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)高度結(jié)合成為必然趨勢，形成數(shù)字化、信息化的油田管道管理系統(tǒng)，助益工業(yè)生產(chǎn)活動和社會生活。無人機(jī)在石油天然氣行業(yè)的管道