無人機在石油管線巡檢的應用

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)引言：我國油氣管道具有運行總里程長、建設年代跨度大、安全事件和事故多發(fā)的特點，并且管道總里程呈高速增長趨勢，加強管道的安全巡護管理，形勢更加嚴峻。而依賴常規(guī)巡檢顯然無法滿足要求，需要采用更科學的管理辦法和技術手段。采用無人機巡檢技術，已經成為國內外石油行業(yè)的應用趨勢。無人機在油氣管線巡檢的應用林亦棟2016年1月19日，國家發(fā)改委印發(fā)石油發(fā)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%；天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃顯示，

2、天然氣管道里程將從6.4萬公里提高到10.4萬公里。截至2015年底，除臺灣省外，全國已建成的油氣管道總里程已達到12萬公里，是1978年的14.5倍。多位業(yè)內專家預計，到“十三五”末，僅中國長輸油氣管道總里程將超過16萬公里。油氣輸配管網長期埋設在地下，會受到管線自身長期或超期服役而導致本體強度等力學性能下降、管道自身的內外壁腐蝕、自然和地質災害損毀、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)安全運行帶來潛在的巨大危害。一旦發(fā)生泄露或者爆炸事故，將嚴重威脅人民群眾的生命和財產安全。常規(guī)巡檢已經無法滿足要求，需要采用更科學的管理辦法和技術手段。（無人機應用于石油行業(yè)成為趨勢）（到

3、“十三五”末，僅中國長輸油氣管道總里程將超過16萬公里）目前管道巡護工作主要采用人工巡護、光纖或電子感應巡檢、無人機巡護三種方式。人工巡護及其局限性人工巡護，作為最基本的巡護方式，通常由管道管理單位實行專人專崗，把管道分成不同的段區(qū)由不同的巡線人員巡護，而其又分為普通巡護和特殊巡護。一般依靠巡護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行巡檢，大部分時候，管路都在地形復雜崎嶇的地域，由此，不可避免的對人工巡檢產生制約。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

4、、泥石流、冰雪災害等特殊突發(fā)情況下容易造成的管線損毀和故障，通常的人工巡檢就體現出極大的局限性和不足，受以上三大因素影響，人工巡檢不僅工作量大，條件艱苦而導致人力成本高、效率較低，而且很多情況下不能及時、安全的執(zhí)行巡檢任務，也不可能完成常態(tài)化、全天候全天時的巡檢。光纖或電子感應巡檢及不足利用靠近管道布設的光纖傳感器，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行分析預警，以及管道泄露和溫度變化產生的信號波動來檢測管路是否遭到破壞。目前光纖和大部分外設的電子感應裝置普遍存在誤差高、作用距離短，成本較高，不適合長輸管道這類范圍廣、里程長的管道監(jiān)測,如果對舊管道鋪設感應系統(tǒng),會存在改造成本太

5、高,耗時太多的問題,而且光纖或電子感應巡檢并不能獲取事故點的實時圖像，為指揮中心提供決策。無人機自動巡檢的應用和優(yōu)勢（管道運用過程方案）勘察選線 傳統(tǒng)的管道線路選擇采取人工實地勘察測算、手工地圖標繪的方式，這種方式不僅人力物力成本高，且數據單一、時效性差、處理工作量大，不能適應當前管道建設的需要。 利用無人機全面、快速地了解目標地形地貌、水文氣象等信息，可以為管道選線提供依據。搭載高分辨率航拍相機和測繪吊艙對任務區(qū)域進行測繪拍攝，并進行數據處理及時提供區(qū)域的地理、空間數據信息，為油氣管道可行性研究階段的線路選擇提供指導。管道施工 首先利用無人機了解施工現場的地形、交通、周圍環(huán)境，便于施工人員及

6、設備快速進入現場開展施工，同時，利用無人機隨時查看施工現場的進度、安全生產的問題、設備布置、管道走向、及對周圍環(huán)境的影響等，及時調整方案，保證按設計要求順利施工。管道巡檢 無人機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，可進行全天候、全天時的監(jiān)控，并可在指定目標上空懸停詳查，利用任務吊艙獲取管路周圍土壤環(huán)境、天氣、管路溫度等信息，發(fā)現情況即可定位報警，可以鎖定和跟蹤地面目標探查細節(jié)，配合遠程喊話器，及時發(fā)現、威懾、制止破壞管線和盜油行為，并做現場取證。 對于氣田管網存在管線長、巡檢點多、巡檢難度大等諸多難點，尤其是桁架、懸索跨等巡護危險性較高的巡護段，無人機巡

7、檢的優(yōu)勢非常明顯。利用無人機對石油管道進行巡查，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行特殊情況的巡查，提高了巡護作業(yè)的自動化程度，不僅效率高效果好，而且保證了巡護人員的人生安全，降低巡查成本和風險。 應急監(jiān)測 在遭遇洪水、泥石流、地震、山體滑坡等突發(fā)自然災害中，無人機可以全天候全天時拍攝遙感影像，并進入受災現場勘查管道受損位置、受損情況及周邊次生災害情況，還可掛載相應設備進行掃描測繪，生成現場三維圖像，利用數據鏈將信息傳回檢查站和指揮中心，為制定維護搶修方案提供情報支撐，同時定位引導后續(xù)救援維護，最大程度降低災害。（紫燕無人機在直徑70公里的范圍內巡檢油氣管道示意圖）無人機的種

8、類和選擇在實際應用中，由于無人機的種類多種多樣，比如固定翼無人機、垂直起降固定翼或傾轉旋翼無人機、多軸飛行器、無人直升機等等，這些種類的無人機各有優(yōu)勢和不足，應面向行業(yè)應用做取舍，選擇最合適的無人機類型?？紤]到巡檢站一般在幾十公里的范圍內進行輻射，且要穿越山川峽谷等復雜地帶，并需要超低空飛行和懸停貼近事故點做詳細檢查和拍攝，由此，要求無人機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據鏈、通訊設備，并具有除任務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

9、帶，并且四季多雨、高溫或是極低溫環(huán)境中，所以對無人直升機的動力也有特殊要求。由于油動無人直升機在高海拔和極低溫環(huán)境中難以順利運轉及油料本身易燃屬性，所以在油氣資源巡檢中需要仔細考慮，而電動無人直升機似乎不存在這些問題。電動無人直升機雖然在續(xù)航力上不及油動無人直升機，但迅速反應能力、環(huán)境適應性、操控性、使用壽命、易維護性、采購成本都更具優(yōu)勢。目前，電動無人直升機可以輕易對幾十公里范圍內的管路巡檢。以在新疆、西藏、遼寧、云南及東南沿海多次做任務飛行的紫燕800無人電動直升機為例，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分鐘內于高海拔低溫環(huán)境中迅速起飛，每分鐘爬升500m，并

10、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外的檢查點只要5分鐘。紫燕無人直升機能在-40到60的環(huán)境中，在高海拔、高濕、高鹽、大風（七級）和雨雪天氣等極端不利自然條件下順利執(zhí)行任務。（紫燕“RANGER穿越者”無人直升機）結語目前，工業(yè)級無人機技術已經日趨成熟，行業(yè)應用也越來越普及，采用消費級多旋翼航飛行器做巡檢將越來越邊緣化。無人機小型化智能化的發(fā)展，使無人機的使用將更加便捷，操控也越來越簡單。隨著任務載荷越來越多樣化，工業(yè)級無人機和遙感技術、全球定位技術、地理信息系統(tǒng)、地面感應檢測系統(tǒng)、互聯網絡高度結合成為必然趨勢，形成數字化、信息化的油田管道管理系統(tǒng)，助益工業(yè)生產活動和社會生活。無人機在石油天然氣行業(yè)的