无人机在长输管道巡护管理上的应用

李超

摘 要：长输管道作为解决油气资源输送工具，具有输送量大、使用周期长等优点。但是长距离管道沿线必然会穿越许多地质灾害风险区，会受到滑坡、洪水、泥石流和危岩崩塌的威胁。滑坡、洪水等地灾对长输管道造成的危害往往还会引发更得损失的次生灾害。通过介绍无人机在长输管道地灾预警方面的应用，得出无人机可以用于管道巡检、灾害监测、滑坡、泥石流预警中;并针对无人机应用于长输管道地灾预警中的特点、优点进行了分析。

关键词：无人机;长输管道;巡护;应用

长输管道在我国大量使用，为国家经济发展提供了强劲动力，但是长距离输送管道沿线必然会穿越许多地质灾害风险区，会受到滑坡、洪水、等地灾危害事件的威胁。无人机是目前发展比较快的一个高新技术产品，它可以在应对长距离管道地质灾害中发挥重要作用。飞行灵活、飞行费用低、较小体积、使用方便是无人机的部分优点。可以应用于长输管道巡检、地形勘测、选线优化、地灾监测、施工安全、泥石流预警等众多工程实际问题。将无人机及其集成系统应用于长输管道的安全风险监控将能很好的解决人工巡检监测过程中人员不足、线路巡检耗时较多、发现问题滞后、预警时间短等问题。

1.无人机在长输管道地灾预警中的原理及优势

1.1应用原理

飞机控制系统平台、数据自动收集系统和地面管控系统组成无人机整个系统。地面控制系统利用无线电控制，通过GPS导航或北斗卫星导航控制无人机飞行的全过程;飞机平台系统可以搭载避障系统，气体检测系统等对长输管道的进行实时画面和相关数据采集并上传到信息收集系统进行分析处理，由相关人员对长输管道的各项指标数据进行进一步的纠错、辨识、后期处理等，从而完成对长输管道的风险监控工作。

1.2优势

随着目前地理空间技术取得的飞速发展，给无人机航拍测量技术提供了较好的定位技术支持。低空无人机遥感系统能够获得高质量的遥感影像，可以在长输管道地质灾害的勘测中应用广泛，通过多层信息控制与处理技术应用，实现监控、预警及处理，其主要优势如下：①无人机用于长输管道监控可以大大提高巡查效率，利用模块化设置的仪器吊舱，甚至可以完成恶劣天气以及黑夜的巡查，尤其在事故、灾害等紧急情况下的巡查。②无人机用于长输管道监控安全性好，可以代替人工执行危险区域的作业。③无人机用于长输管道监控可以降低管道安全防护标准，减少对现场人员和配套资源的需求;以高分辨率图像和高精度定位数据为基础，通过成熟的数据处理技术，能够实现对管道安全防护工作的可视化和数字化。④无人机用于长输管道监控可以实现对管道的全天候监测飞行，持续监测管道本体及沿线区域大面积区域的实地情况。⑤无人机用于长输管道监控在工程施工建设阶段，可以利用设计阶段搭建的无人机系统进行全天候施工过程监控，对施工现场的进度、质量、安全及是否存在野蛮施工行为方面做到真正“飞检”。⑥无人机用于长输管道监控可以对管线周边的滑坡、泥石流及洪水冲刷情况进行全天候的监测。

2.无人机在长输管道地灾预警中的具体应用

2.1無人机类型

无人机可以分成两种类型：固定翼机型和悬翼机型。固定翼用于地灾季节前后线路的地灾航拍、航测、数据和图像的比对;悬翼型可以用于徒步巡线困难段的危险区域管道，极端天气后的数据和图像的收集等，能够灵活局部监控，对管道状态及其环境实现长时间、多角度的智能持续监控与巡检，最终实现对管道完整性的自主分析、判断和辅助决策等。

2.2无人机应用方面

无人机在长输管道地灾预警中的具体应用可以从两个方面来考虑。首先是比较常规的监控方面即线路巡查和地质灾害现场照片和数据传输。无人机可以对同一个地区进行多次不同角度的拍摄，对这些拍摄照片进行处理和数据分析就可以得到相对完整准确的事发现场的现状，以此方便人们对长输管道的地灾问题进行快速准确处理。深层次的是无人机还可以自动对多次巡检结果进行分拆，提前预测一些地质灾害，对一些地质灾害进行预警。如对于滑坡体可以提前进行标定，通过无人机来监测其位移变化量，方便人们及时掌握滑坡体信息。对于极端天气引发的地质灾害，无人机还有记忆功能，能够识别以后极端天气引发的地质灾害。

3.长输管道地灾预警的无人机应用框架

长输管道地灾预警的无人机应用框架主要包括：无人机及其集成系统应用于长输管道的作业方案和一般流程。

3.1无人机及其集成系统在长输管道的工作方案

长输管道的无人机安全风险监控系统通常包括固定翼无人机（或悬翼型）、任务存储层、信息链接层、控制平台、数据处理、中心控制站等。该系统可实现对油气管道的可见光、红外、等遥感成像，并实现对管道路由环境、管道本体及附属设施的状态监测，同时通过远程通信中继方式和后期图像数据处理技术，实现管道智能化远程实时集中监测。挂载特殊任务吊舱的无人机还能对油气管道实现遥感监测，包括可见光成像、红外成像等成像，还可对管道本体及外部环境、管道内部进行监测。可以进行管道通道环境测绘、检测地上管道是否有大块锈烛、地下管道是否有大块裸露、周围是否违章建筑、管道是否被人为破坏的现象、管道附近或管道本身遭受的地灾情况、管道沿线环境灾害情况等。

3.2一般流程

适航查勘，在起飞前应该对本次要巡查的管道所在区域进行调查和初步评价，确定飞行目的，做好无人机的起飞准备。飞行路线设计，根据管道的具体位置、线路走向和飞行目标进行飞行线路的设计。起飞准备。起飞前对各设备作基本程序检查，确保设备各项参数正常无误。正式飞行作业，无人机在空中正式工作时，按照计划和目标对长输管道进行实时状态拍摄和相关信息的采集并将数据发送到管理系统。无人机降落回收，飞行线路和目的完成后按照相关标准和技术要求回收无人机。数据处理，通过相应专业软件对无人机拍摄或采集的信息数据进行处理。

3.3具体工作内容

（1）图像、视频的快速采集、替代人工、快速全面掌握信息，从而为管线的运营状态监控提供依据。（2）管线周边地质灾害监测，可能发生地质灾害点预判及实时影像，为管线安全运营过程地质灾害防范提供依据。（3）配合传感器对异常振动监控，为管线的灾害隐患防范提供依据。（4）及时发现盗窃、损坏管道及盗采现象，为管线安全运营及过程管理提供支持。（5）管线周边施工过程监控，第一时间获取管道周边施工情况，为管线的周边野蛮施工等管控提供支撑。（6）对洪水及泥石流动态过程进行评估与模拟，为预警防范提供依据，为管线安全运营及灾害防范管理提供支持。（7）解决管线区人工无法夜间有效巡查的难点，为管线的夜间管控提供支撑。（8）利用无人机影像通过后台处理，自动识别对比管线沿线状态异常点，进行报警防控。（9）利用后台处理系统，管线及周边可能状态进行数值分析与模拟，进行综合评判与防控。

4.结论与认识

总的来说得出无人机可以应用于管道巡检、灾害监测、滑坡、泥石流预警中，无人机在长输管道地质灾害预警中具有重要作用，它较为方便快捷的协助人们发现地灾事件，应对地灾事件。特别是对位于偏远危险长输管道其意义更加明显。相信未来随着无人机技术的发展和成本的降低，无人机对长输管道地质灾害预警技术能够快速发展，成为趋势。

参考文献：

[1]眭峰，黄瑞峰，孙春良，王中阁，罗天宝，王晓清.油气管道无人机巡护技术应用[J].石油规划设计，2017.

[2]欧新伟，周利剑，冯庆善，李炜，李振宇.无人机遥感在油气管道管理中的应用[J].科技创新导报，2011.