2017年無人機(jī)管道巡線項(xiàng)目解決方案

1、2017年無人機(jī)管道巡線項(xiàng)目解決方案一、公司簡介*智航智能科技有限公司是注冊于克拉瑪依的一家高新技術(shù)企業(yè)，致力于無人機(jī)的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用服務(wù)。利用無人機(jī)技術(shù)廣泛開展災(zāi)害監(jiān)測、國土測繪、氣象探測、農(nóng)業(yè)植保、線路巡檢等行業(yè)服務(wù)，提供空間信息數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用全流程解決方案，包括測繪航空攝影及數(shù)據(jù)處理、攝影測量與遙感數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用、軟件研發(fā)及行業(yè)信息化建設(shè)。公司擁有專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，針對油氣管線巡檢、電力巡線、災(zāi)害監(jiān)測、道路橋梁巡檢、國土測繪等推出了巡檢和測繪系列無人機(jī)專業(yè)軟件，滿足專業(yè)巡檢、測繪及數(shù)據(jù)處理的需求。公司依托深圳迪奧普無人機(jī)公司，現(xiàn)已推出多款高安全度輕型無人機(jī)。無人機(jī)以新型材質(zhì)為機(jī)身，設(shè)

2、計(jì)獨(dú)特，具有安全、抗摔、易操作的特點(diǎn)，配合自研發(fā)無人機(jī)數(shù)據(jù)后處理軟件，可滿足各種專業(yè)項(xiàng)目的要求。公司依托山西迪奧普公司基于云計(jì)算建設(shè)的空間信息大數(shù)據(jù)平臺，可提供空間信息數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用全流程解決方案，可開展空間信息大數(shù)據(jù)服務(wù)。二、項(xiàng)目概述當(dāng)前，管道保護(hù)以人工巡查為主，受人為和地理區(qū)域因素的影響，如復(fù)雜地理環(huán)境下的管線以及人力無法達(dá)到達(dá)區(qū)域的場所巡檢困難。同時，由于長輸管道線路長，人工巡檢投入人力大，巡檢時效性和效率成為管道企業(yè)進(jìn)一步提升管理水平的瓶頸。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國多家無人機(jī)單位正在積極探索無人機(jī)在長輸管道巡護(hù)的研發(fā)與應(yīng)用。西氣東輸管道工程橫貫我國東西，起點(diǎn)是*塔里木的輪南，終點(diǎn)是上海市西

3、郊的白鶴鎮(zhèn)。管道干線自西向東途徑*、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇和上海等九個省區(qū)直轄市。干線管道全場3900KM，支線管道總長2000KM，向我國東部四省一市供氣。西氣東輸管道的大型用戶共有四十家，涉及工業(yè)、民用和發(fā)電，管道距離長、范圍廣、途經(jīng)復(fù)雜地貌多。許多埋設(shè)于險要地段的管道,由于受環(huán)境險要、交通不便、管道出現(xiàn)自然地質(zhì)災(zāi)害以及其他事故人員無法及時趕赴現(xiàn)場等諸多不利因素影響,制約了搶險時機(jī)進(jìn)行,給管道定期巡檢帶來困難,導(dǎo)致許多隱患不能及時發(fā)現(xiàn)。無人機(jī)具備高空、遠(yuǎn)距離、快速、自行作業(yè)的能力，可以穿越高山、河流對輸氣線路進(jìn)行快速巡線，對管道周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，查看管道材質(zhì)是否遭到破壞，

4、對架空油管等進(jìn)行全光譜的快速攝像和故障監(jiān)測?；跓o人機(jī)輸油巡線采集數(shù)據(jù)的專業(yè)分析，為油網(wǎng)管理和維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。在陜甘寧西氣東輸管道中,無人機(jī)遙感技術(shù)首次應(yīng)用于管道巡線,補(bǔ)充了傳統(tǒng)人工巡線方式,通過對獲取的影像進(jìn)行處理,能快速定位到管道位置,以及通過視頻拍攝技術(shù)為管道保衛(wèi)提供支持。西氣東輸管道走向示意圖yTl電電rytMrkrcnafKsqma1UMVltMTHSl?YCNGiAMCi*StAUl嚴(yán)h茜Ch申“ggjTOWF巴需打吐卩前叫jswi鬧口口-Srj|W三、無人機(jī)巡線需求分析GB32167油氣管道完整性管理規(guī)范中指出危害管道安全的外部因素主要包括機(jī)械損傷和自然與地質(zhì)災(zāi)害兩大類。日常巡

5、護(hù)通常要求如下：機(jī)械損傷防控：對管道兩側(cè)100米范圍內(nèi)第三方各類作業(yè)行為，主要包括土地平整、修路、挖塘、清淤、建房、燒荒、鉆孔、爆破，以及第三方施工設(shè)備占壓管道，如鏟車、推土機(jī)、打夯機(jī)等行為進(jìn)行識別，并進(jìn)行有效管理防止外力。自然與地質(zhì)災(zāi)害防控：識別出地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡、山洪）跡象，做到提前預(yù)控，防止災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大?；谏鲜龉艿姥沧o(hù)需求以及管道保護(hù)過程中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集的需求，提出了以下三類無人機(jī)巡護(hù)需求，一是管道周邊環(huán)境調(diào)查；二是管道應(yīng)急搶險支持；三是管道日常巡線。1、管道周邊環(huán)境調(diào)查管道周邊環(huán)境調(diào)查是指利用無人機(jī)搭載高清攝像機(jī)拍攝管道左右200m范圍（管徑大于762mm，壓力大于6.9MPa，拍攝

6、范圍按照管道潛在影響半徑確定）內(nèi)的地形地貌、社會環(huán)境情況，形成影像資料，影像資料中標(biāo)注出管道位置，幫助管道運(yùn)行企業(yè)了解管道周邊環(huán)境變化情況。建立影像資料查閱索引，將影像資料保存在移動硬盤等存儲介質(zhì)中，便于后期使用及周邊環(huán)境變化對比。如有可能，可將影像資料納入A4系統(tǒng)。管道周邊環(huán)境調(diào)查一般需要周邊環(huán)境出現(xiàn)明顯變化時才有意義。因此，管道周邊環(huán)境調(diào)查頻次不宜過高，借鑒油氣管道完整性管理規(guī)范對高后果區(qū)識別時間間隔的要求，并結(jié)合公司管道地處人類活動頻繁地區(qū)的特點(diǎn)，建議周邊環(huán)境調(diào)查以每年一次為宜。搭載設(shè)備相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如下：1）地面物體分辨率：50mm2）靜態(tài)圖片的合成：地面實(shí)景長度2公里；3）攝像機(jī)拍攝時

7、間及存儲容量：可高清像素錄制并存儲視頻達(dá)6小時。2、管道應(yīng)急搶險支持管道應(yīng)急搶險支持是指當(dāng)管道出現(xiàn)自然地質(zhì)災(zāi)害以及其他事故，人員無法及時趕赴現(xiàn)場時，利用無人機(jī)抵達(dá)現(xiàn)場，傳回實(shí)時畫面，掌握現(xiàn)場情況，必要時可搭載高音喇叭，進(jìn)行高空預(yù)警，為應(yīng)急搶險提供支持。鑒于應(yīng)急搶險的特殊性，無人機(jī)應(yīng)具備懸停功能，以便后方人員能夠從不同角度通過調(diào)焦看清現(xiàn)場情況，更好的指導(dǎo)搶險工作。管道應(yīng)急搶險支持屬于突發(fā)性需求，要求無人機(jī)及相關(guān)設(shè)備便于攜帶至現(xiàn)場周邊。搭載設(shè)備相關(guān)技術(shù)指標(biāo)：1）實(shí)時傳輸半徑：不低于15km2）圖像實(shí)時傳輸：拍攝寬度為100米時，實(shí)時傳輸高清信號分辨率為60mm；拍攝寬度為200米時,實(shí)時傳輸高清信

8、號分辨率為110mm3）圖像信息傳輸及處理響應(yīng)時間：小于5秒4）高音喇叭工作時長：30min3、管道日常巡線管道日常巡線是指利用無人機(jī)在管道上方巡邏，識別管道周邊機(jī)械損傷和自然與地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，及時制止威脅管道安全的施工行為及時發(fā)現(xiàn)地形地貌變化，以便能夠采取措施防止管道損壞。日常巡護(hù)所需識別的兩種風(fēng)險，存在本質(zhì)區(qū)別。第三方施工具有臨時性、偶發(fā)性，且許多施工周期短。而大多數(shù)自然與地質(zhì)災(zāi)害的形成，往往經(jīng)歷災(zāi)害應(yīng)變產(chǎn)生、應(yīng)變能累積、應(yīng)變能釋放到災(zāi)害平復(fù)的過程，歷時時間相對較長。因此，可將識別管道周邊機(jī)械損傷和自然與地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的任務(wù)進(jìn)行分解執(zhí)行。1）管道周邊機(jī)械損傷防控巡護(hù)由于第三方施工具有臨時性、偶

9、發(fā)性，且許多施工周期短，單次飛行經(jīng)過管道上方時間短，不容易發(fā)現(xiàn)管道周邊第三方施工跡象。針對這一情況，本方案設(shè)計(jì)了以下三種巡線方式。每天巡線1次，優(yōu)化巡線時間管理經(jīng)驗(yàn)表明，上午8:00至11:00，下午14:00至17:00管道周邊第三方施工最頻繁。在上述時段開展無人機(jī)巡線，提高發(fā)現(xiàn)第三方施工的概率。該種巡線方式的優(yōu)點(diǎn)在于能夠克服復(fù)雜條件下的管線以及人力無法達(dá)到達(dá)區(qū)域巡檢，巡檢費(fèi)用相對較低；缺點(diǎn)在于仍然存在大量的巡檢空白時間，存在不確定性風(fēng)險。由于站間距普遍較遠(yuǎn)，無法實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時傳輸，需要巡檢完成后，通過下載分析錄像，識別管道周邊是否存在第三方施工風(fēng)險。因此，無人機(jī)巡線時，需要提供能夠快速識別第

10、三方施工風(fēng)險及其位置的手段。另一方面，該種巡護(hù)方式下需增設(shè)信息員數(shù)量、提高宣傳質(zhì)量和效率，降低依靠巡線獲取第三方施工信息的比率。每天多次巡線，減少巡檢空白本巡線方式通過增加巡線頻次，降低巡檢空白時間，提高發(fā)現(xiàn)第三方施工風(fēng)險的頻率。每天擬采取4次無人機(jī)巡線，即上午巡線2次，下午巡線2次，達(dá)到發(fā)現(xiàn)第三方施工信息的目的。該種巡線方式的優(yōu)點(diǎn)提高了第三方施工發(fā)現(xiàn)可能性，但該方法巡線費(fèi)用較高，與現(xiàn)有巡線方式相比哪種更加經(jīng)濟(jì)需要進(jìn)一步核算。該種巡線方式同樣存在由于站間距遠(yuǎn)，無法實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時傳輸，需通過下載分析錄像，識別管道周邊是否存在第三方施工風(fēng)險的問題。由于巡檢頻率高，該種巡護(hù)方式可適當(dāng)增設(shè)信息員數(shù)量、提

11、高宣傳質(zhì)量和效率，降低依靠巡線獲取第三方施工信息的比率。光纖預(yù)警系統(tǒng)輔助飛機(jī)巡線本巡線方式是針對已有光纖預(yù)警系統(tǒng)的管段，采取光纖預(yù)警系統(tǒng)輔助飛機(jī)巡線，即正常情況下以光纖預(yù)警系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測管道周邊的第三方施工風(fēng)險，當(dāng)光纖預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警報后，出動無人機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場核實(shí)信息。無人機(jī)抵達(dá)現(xiàn)場后，需具備懸停和高空喊話功能，要求施工方及時停止施工，并及時派員趕赴現(xiàn)場處理。無人機(jī)圖像實(shí)時傳輸距離無法超過一定距離，一旦第三方施工與站場之間的距離超過該距離只能待無人機(jī)返航下載分析錄像識別管道周邊是否存在第三方施工風(fēng)險，巡檢效率較低。2）管道自然與地質(zhì)災(zāi)害防控巡護(hù)洪水、滑坡、泥石流等自然與地質(zhì)災(zāi)害往往與降水有著密切的關(guān)

12、系。因此，管道自然與地質(zhì)災(zāi)害防控?zé)o人機(jī)巡護(hù)可采取每月1次，汛期每半月1次的巡檢頻率。暴雨過后，可及時啟動無人機(jī)巡線，對山區(qū)、丘陵、黃土塬等地段查看，以便及時發(fā)現(xiàn)管道周邊的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險。管道日常巡線搭載設(shè)備相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如下：1）地面物體分辨率：50mm2）攝像機(jī)拍攝時間及存儲容量：可高清像素錄制并存儲視頻達(dá)6小時。3）實(shí)時傳輸半徑：不低于15km4）圖像實(shí)時傳輸：拍攝寬度為100米時，實(shí)時傳輸高清信號分辨率為60mm；拍攝寬度為200米時,實(shí)時傳輸高清信號分辨率為110mm5）圖像信息傳輸及處理響應(yīng)時間：小于5秒6）高音喇叭工作時長：30min四、無人機(jī)巡檢系統(tǒng)作業(yè)模式SV360無人機(jī)通訊半徑為30公里，巡檢系統(tǒng)作業(yè)模式分為四種：固定翼單獨(dú)工作模式、任務(wù)機(jī)加空中中繼機(jī)模式、任務(wù)機(jī)加地面固定中繼模式、任務(wù)機(jī)加多點(diǎn)地面固定中繼模式。巡檢系統(tǒng)主要由SV360無人機(jī)、高清圖傳收發(fā)設(shè)備、地面中繼塔架、高清圖傳中繼設(shè)備、天線、饋線、天線自動跟蹤器（可選）、信息終端組成。1、SV360固定翼單獨(dú)工作模式任務(wù)機(jī)障礙物