謝存昉 崔騰宇

國家管網(wǎng)集團東部?jì)�運公司搶維修中心

摘要：油氣管道領(lǐng)域應急搶險作業(yè)難度大風(fēng)險高。無(wú)人機技術(shù)可以在管道應急搶險中發(fā)揮重要作用，系留無(wú)人機、無(wú)人機激光氣體濃度檢測和紅外遙感影像具有明顯優(yōu)勢。通過(guò)實(shí)際搶險作業(yè)表明，無(wú)人機用于管道應急搶險可降低作業(yè)難度，提高效率，應用前景廣闊。未來(lái)可在動(dòng)力系統、正射影像系統、人工智能+VR技術(shù)+大數據+云計算融合等三方面進(jìn)行提升。

關(guān)鍵詞：油氣管道搶險；系留無(wú)人機；激光氣體檢測；紅外遙感影像

油氣管道應急搶險工作具有作業(yè)風(fēng)險高、作業(yè)環(huán)境復雜、作業(yè)時(shí)間緊等特點(diǎn)[1]，搶維修作業(yè)難度較大。將無(wú)人機技術(shù)應用于搶維修作業(yè)，一方面能夠實(shí)現對事故現場(chǎng)的全面勘查，及時(shí)掌握潛在危險點(diǎn)，有效降低作業(yè)風(fēng)險、提高作業(yè)效率；另一方面能夠實(shí)現對事故現場(chǎng)的實(shí)時(shí)監控，清晰了解現場(chǎng)情況，為制定應急搶險方案提供決策依據[2]；具有較高的應用價(jià)值，可成為保障受損管道快速恢復正常運行的重要技術(shù)手段。

1  無(wú)人機應用范圍

管道應急搶險工作分為預警、響應、啟動(dòng)、處置、終止、評價(jià)與總結六大步驟，無(wú)人機可參與應急響應、處置、評價(jià)與總結三個(gè)環(huán)節，并發(fā)揮重要作用。在應急響應階段，直接采用無(wú)控技術(shù)獲取大區域事故現場(chǎng)影像及高清視頻，快速獲取宏觀(guān)信息，輔助制定應急疏散方案、搶險物資進(jìn)入方案及搶險力量部署方案。在搶險處置階段，連續獲取事故現場(chǎng)及周邊危險地段正射影像、高清視頻及720度全景，監控現場(chǎng)搶險進(jìn)度，對作業(yè)區域進(jìn)行風(fēng)險評估，并監控次生災害信息，優(yōu)化選線(xiàn)。在評價(jià)與總結階段，提供解譯專(zhuān)題圖，結合事故發(fā)生前衛星遙感影像或者前期巡線(xiàn)成果，完成土地滅失、道路橋梁損毀等信息識別，為應急搶險工作評估提供數據支撐。

1.1  系留無(wú)人機的應用

（1）擴大通信覆蓋范圍。應急救援現場(chǎng)環(huán)境復雜，各種樓宇、山丘等的遮擋直接影響了現場(chǎng)的通信傳輸及組網(wǎng)覆蓋范圍，極大地限制了應急通信的傳輸效果。隨著(zhù)無(wú)人機技術(shù)、通信組網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，使空中組網(wǎng)通信方式成為可能，有效擴大通信覆蓋范圍。系留無(wú)人機采用線(xiàn)纜供電，不受電池續航時(shí)間限制，可長(cháng)時(shí)間滯空懸停飛行，為救援現場(chǎng)提供穩定的中繼鏈路。利用系留式無(wú)人機將中繼設備或基站升至 100 m～200 m 高空，形成空中組網(wǎng)及空中覆蓋，從而使通信傳輸距離及覆蓋范圍擴大10倍以上。如圖 1所示。

圖 1 系留無(wú)人機單基站應用示意圖

（2）長(cháng)時(shí)滯空視頻監控。普通旋翼無(wú)人機在空中停留時(shí)間過(guò)短，致使連通性、移動(dòng)性和大容量之間相互矛盾，系留多旋翼無(wú)人機小巧輕便，在100 m高度系留懸停時(shí)仍有10 kg以上的載荷搭載能力，并且采用地面電源持續供電工作，沒(méi)有續航時(shí)間限制，而且開(kāi)設迅速、無(wú)需空域申請、操作保障簡(jiǎn)單，是一個(gè)非常好的監控通訊平臺。有效地解決搶險救援中覆蓋、移動(dòng)和大容量之間的矛盾。其結構如圖 2所示。

圖 2 無(wú)人機系留系統結構示意圖

1.2  激光氣體濃度檢測

目前多數無(wú)人機采用吸入式半導體檢測儀檢測氣體濃度值，但是該種方法無(wú)法解決高空氣流產(chǎn)生的不利干擾，檢測效率低。而激光氣體檢測儀器是一種非接觸式的氣體濃度檢測技術(shù)，具有較高的魯棒性和使用周期，依據光干涉法獲取的干涉條紋強度變化量，能夠獲取直觀(guān)的氣體濃度顯示值，檢測效率高、范圍廣，對氣體的選擇性高。無(wú)人機采用激光氣體檢測儀克服了傳統檢測方法存在的缺陷，提高了氣體檢測精度，具有廣泛的應用前景。

1.3  紅外遙感影像應用

使用無(wú)人機對搶險現場(chǎng)進(jìn)行熱紅外遙感成像，可有效顯示管道沿線(xiàn)的地表熱量分布與差異信息情況，因其不受復雜的光學(xué)紋理特征的干擾，能夠直觀(guān)、快速提取不同熱量的目標輪廓，尤其是管道、河流、建筑等規則性狀目標。同時(shí)也可在爆炸火災現場(chǎng)為搶險隊員提供危險點(diǎn)與撤離位置等信息，大大提高了搶險救援的安全保障。

2  應用案例

2022年，公司某外管道發(fā)生泄漏，事故地點(diǎn)位于農耕地中央部位，過(guò)油面積較大且地形復雜土質(zhì)松軟，大型車(chē)輛難以進(jìn)場(chǎng)。應急搶險小組攜帶偵檢設備第一時(shí)間趕赴泄漏現場(chǎng)，在距離泄漏點(diǎn)1000 m處啟用無(wú)人機進(jìn)行航空偵檢。使用攜帶的激光氣體檢測儀檢測現場(chǎng)硫化氫等氣體濃度，是否符合作業(yè)標準要求，以確定是否具備進(jìn)場(chǎng)條件。利用無(wú)人機航拍高清圖像判斷作業(yè)坑位置，同時(shí)規劃進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)。大大節約了人工尋找進(jìn)場(chǎng)路線(xiàn)的時(shí)間，為盡快完成搶修恢復生產(chǎn)節約了寶貴的時(shí)間。

3  結語(yǔ)

無(wú)人機技術(shù)用于管道應急搶險，將會(huì )朝著(zhù)以下幾個(gè)方面發(fā)展。

（1）動(dòng)力系統的升級。不斷優(yōu)化太陽(yáng)能電源技術(shù)與無(wú)人機技術(shù)結合，充分利用可再生能源，實(shí)現動(dòng)力能源無(wú)需替換，保證無(wú)人機在應急搶險過(guò)程中能夠長(cháng)時(shí)間工作，有利于獲取更多的信息。

（2）正射影像系統的配置。將正射影像系統配置于無(wú)人機系統中，可實(shí)現坐標查詢(xún)、山體地物體積和坡度/坡向等計算，向更加豐富的實(shí)景3D模型轉化，有利于更加全面掌握應急搶險現場(chǎng)情況。

（3）人工智能+VR技術(shù)+大數據+云計算的融合。將四大模塊的高科技技術(shù)融合于無(wú)人機技術(shù)中，并集成不同算法，可實(shí)現無(wú)人機操作控制、飛行軌跡及處理復雜任務(wù)的自動(dòng)化、數字化和智能化，有利于在應急搶險過(guò)程中快速完成現場(chǎng)作業(yè)。

參考文獻：

[1]朱永鵬. 油氣管道泄漏應急搶險的安全監督[J]. 安全，2017，38(1)：38-40.

[2]李晶，毛華. 無(wú)人機在油氣管道安全領(lǐng)域中的應用探討[J]. 石化技術(shù)，2018，25(10)：284.

作者簡(jiǎn)介：謝存昉，1988年生，本科，油氣管線(xiàn)安裝工技師，主要從事?lián)尵S修現場(chǎng)前期偵檢工作。聯(lián)系方式：18552923081，232606952@qq.com。