无人机在石油管线巡检的应用

《无人机在石油管线巡检的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无人机在石油管线巡检的应用（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、弓I言：我国油气管道具有运行总里程长、建设年代跨度大、安全事件和事故多发 的特点，并且管道总里程呈高速增长趋势，加强管道的安全巡护管理，形势更加严峻。而依 赖常规巡检显然无法满足要求，需要采用更科学的管理办法和技术手段。采用无人机巡检技 术，已经成为国内外石油行业的应用趋势。无人机在油气管线巡检的应用林亦栋2016年1月19日，国家发改委印发石油发展“十三五”规划显示，在“十三五” 期间，成品油管道里程将从2.1万公里提高到3.3万公里，增长57%；天然气发展“十三 五”规划显示，天然气管道里程将从6.4万公里提高到10.4万公里。截至2015年底，除 台湾省外，全国已建成的油气管道总里程已达

2、到12万公里，是1978年的14.5倍。多位业 内专家预计，到“十三五”末，仅中国长输油气管道总里程将超过16万公里。油气输配管网长期埋设在地下,会受到管线自身长期或超期服役而导致本体强度等力学 性能下降、管道自身的内外壁腐蚀、自然和地质灾害损毁、打孔盗油、第三方人为破坏等各 种不确定性因素的影响，对系统安全运行带来潜在的巨大危害。一旦发生泄露或者爆炸事故， 将严重威胁人民群众的生命和财产安全。常规巡检已经无法满足要求，需要采用更科学的管 理办法和技术手段。（无人机应用于石油行业成为趋势）（到“十三五”末，仅中国长输油气管道总里程将超过16万公里）目前管道巡护工作主要采用人工巡护、光纤或电子感

3、应巡检、无人机巡护三种方式。人工巡护及其局限性 人工巡护，作为最基本的巡护方式，通常由管道管理单位实行专人专岗，把管道分成不同的 段区由不同的巡线人员巡护，而其又分为普通巡护和特殊巡护。一般依靠巡护人员徒步观察 和检查线路情况并作记录，地形空旷平坦的区域尚可驾驶交通工具实行巡检，大部分时候， 管路都在地形复杂崎岖的地域，由此，不可避免的对人工巡检产生制约。在高寒、高海拔、 高温、雨雪、大雾、沙尘暴等恶劣气象条件下；在山地、河流、沼泽、峡谷、湖泊、森林、 沙漠、冰川雪原等极端地理环境中，以及洪水、滑坡、地震、泥石流、冰雪灾害等特殊突发 情况下容易造成的管线损毁和故障，通常的人工巡检就体现出极大的

4、局限性和不足，受以上 三大因素影响，人工巡检不仅工作量大，条件艰苦而导致人力成本高、效率较低，而且很多 情况下不能及时、安全的执行巡检任务，也不可能完成常态化、全天候全天时的巡检。光纤或电子感应巡检及不足 利用靠近管道布设的光纤传感器，通过检测光信号在分布式传感器的变化对管道周边的震动 进行分析预警，以及管道泄露和温度变化产生的信号波动来检测管路是否遭到破坏。目前光 纤和大部分外设的电子感应装置普遍存在误差高、作用距离短，成本较高，不适合长输管道这类范围广、里程长的管道监测，如果对旧管道铺设感应系统，会存在改造成本太高,耗时太 多的问题,而且光纤或电子感应巡检并不能获取事故点的实时图像，为指挥

5、中心提供决策。无人机自动巡检的应用和优势管道运用过程方案36工.邀检.无人机逾检敢率明E磴岛应急监测管道巡检管道誕工勘矗线（管道运用过程方案）勘察选线传统的管道线路选择采取人工实地勘察测算、手工地图标绘的方式，这种方式不 仅人力物力成本高，且数据单一、时效性差、处理工作量大，不能适应当前管道建设的需要。利用无人机全面、快速地了解目标地形地貌、水文气象等信息，可以为管道选线提供依据。 搭载高分辨率航拍相机和测绘吊舱对任务区域进行测绘拍摄，并进行数据处理及时提供区域 的地理、空间数据信息，为油气管道可行性研究阶段的线路选择提供指导。管道施工首先利用无人机了解施工现场的地形、交通、周围环境，便于施工

6、人员及设备快 速进入现场开展施工，同时，利用无人机随时查看施工现场的进度、安全生产的问题、设备 布置、管道走向、及对周围环境的影响等，及时调整方案，保证按设计要求顺利施工。管道巡检 无人机可以高效地完成大范围的常规巡检。搭载可见光和红外双光吊舱，具有 昼夜监控能力，可进行全天候、全天时的监控，并可在指定目标上空悬停详查，利用任务吊 舱获取管路周围土壤环境、天气、管路温度等信息，发现情况即可定位报警，可以锁定和跟 踪地面目标探查细节，配合远程喊话器，及时发现、威慑、制止破坏管线和盗油行为，并做 现场取证。对于气田管网存在管线长、巡检点多、巡检难度大等诸多难点，尤其是桁架、 悬索跨等巡护危险性较高

7、的巡护段，无人机巡检的优势非常明显。利用无人机对石油管道进 行巡查，不仅可以通过规划航线自动巡查，也可以切换到手动操控进行特殊情况的巡查，提 高了巡护作业的自动化程度，不仅效率高效果好，而且保证了巡护人员的人生安全，降低巡 查成本和风险。应急监测 在遭遇洪水、泥石流、地震、山体滑坡等突发自然灾害中，无人机可以全天候 全天时拍摄遥感影像，并进入受灾现场勘查管道受损位置、受损情况及周边次生灾害情况, 还可挂载相应设备进行扫描测绘，生成现场三维图像，利用数据链将信息传回检查站和指挥 中心,为制定维护抢修方案提供情报支撑，同时定位引导后续救援维护,最大程度降低灾害。（紫燕无人机在直径70公里的范围内巡

8、检油气管道示意图）无人机的种类和选择在实际应用中，由于无人机的种类多种多样，比如固定翼无人机、垂直起降固定翼或倾 转旋翼无人机、多轴飞行器、无人直升机等等，这些种类的无人机各有优势和不足，应面向 行业应用做取舍，选择最合适的无人机类型。考虑到巡检站一般在几十公里的范围内进行辐 射，且要穿越山川峡谷等复杂地带，并需要超低空飞行和悬停贴近事故点做详细检查和拍摄， 由此，要求无人机具有较高的飞行速度、航程、空中悬停、贴地飞行、超低空飞行、快速爬 升和较大的载荷能力去挂载多功能吊舱和数据链、通讯设备，并具有除任务载荷以外空投一 定物资的能力，因此，综合考虑，只有无人直升机完全满足以上要求。而我国油气资

9、源多集 中在西部、西南、西北高海拔或荒漠地带，并且四季多雨、高温或是极低温环境中，所以对 无人直升机的动力也有特殊要求。由于油动无人直升机在高海拔和极低温环境中难以顺利运 转及油料本身易燃属性，所以在油气资源巡检中需要仔细考虑，而电动无人直升机似乎不存 在这些问题。电动无人直升机虽然在续航力上不及油动无人直升机，但迅速反应能力、环境 适应性、操控性、使用寿命、易维护性、采购成本都更具优势。目前，电动无人直升机可以轻易对几十公里范围内的管路巡检。以在新疆、西藏、辽宁、云 南及东南沿海多次做任务飞行的紫燕800无人电动直升机为例，工作载荷在5-15公斤，可以非常平稳地做离地两米的贴地飞行，在5分钟

10、内于高海拔低温环境中迅速起飞，每分钟爬 升500m，并轻松完成70公里航线飞行，最高时速145km/h，巡航速度110km/h，从起飞到距 离10km外的检查点只要5分钟。紫燕无人直升机能在-40C到60C的环境中，在高海拔、 高湿、高盐、大风（七级）和雨雪天气等极端不利自然条件下顺利执行任务。（紫燕“RANGER穿越者”无人直升机）结语目前，工业级无人机技术已经日趋成熟，行业应用也越来越普及，采用消费级多旋翼航飞行 器做巡检将越来越边缘化。无人机小型化智能化的发展，使无人机的使用将更加便捷，操控 也越来越简单。随着任务载荷越来越多样化，工业级无人机和遥感技术、全球定位技术、地 理信息系统、地面感应检测系统、互联网络高度结合成为必然趋势，形成数字化、信息化的 油田管道管理系统，助益工业生产活动和社会生活。无人机在石油天然气行业的管道巡检将 使人工巡护智能化，提高隐患监控质量和巡护效率，根本上解决人工巡检花费周期长、人力 成本高、巡护有盲区的问题。无人机在山区管道巡护、高原和沙漠油管巡护、桁架和峡谷油 管巡护、人员聚居区管路周边活动和占压调查、近海油气管道监控、灾后次生灾害评价、泄 露和盗油定位巡查、环境污染的监测和预测事故的应用上都有巨大应用价值。