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行业应用

加飞航院—无人机在石油管道巡检中的应用

石油管道运输领域的难点就是输油管线的日常检修工作。石油管道巡检是指设备安检部门对其厂内设备、管道进行的定期巡视、检查,以保证石油输送的安全。长期以巡检工作一直沿用“一表制”的工作方式。巡检人员按照巡检路线检查设备和管道,然后在表格上选择运行情况,返回管理处统计巡检情况。由于巡检人员责任心不强、天气情况等因素,有时候巡检人员偷懒,谎报巡检情况,使得安全巡检工作质量大打折扣。


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以往的巡检方式
人工巡护: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: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,为指挥中心提供决策。
无人机自动巡检的应用和优势
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。
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。
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