謝存昉 崔騰宇

國家管網集團東部儲運公司搶維修中心

摘要：油氣管道領域應急搶險作業難度大風險高。無人機技術可以在管道應急搶險中發揮重要作用，系留無人機、無人機激光氣體濃度檢測和紅外遙感影像具有明顯優勢。通過實際搶險作業表明，無人機用于管道應急搶險可降低作業難度，提高效率，應用前景廣闊。未來可在動力系統、正射影像系統、人工智能+VR技術+大數據+云計算融合等三方面進行提升。

關鍵詞：油氣管道搶險；系留無人機；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風險高、作業環境復雜、作業時間緊等特點[1]，搶維修作業難度較大。將無人機技術應用于搶維修作業，一方面能夠實現對事故現場的全面勘查，及時掌握潛在危險點，有效降低作業風險、提高作業效率；另一方面能夠實現對事故現場的實時監控，清晰了解現場情況，為制定應急搶險方案提供決策依據[2]；具有較高的應用價值，可成為保障受損管道快速恢復正常運行的重要技術手段。

1  無人機應用范圍

管道應急搶險工作分為預警、響應、啟動、處置、終止、評價與總結六大步驟，無人機可參與應急響應、處置、評價與總結三個環節，并發揮重要作用。在應急響應階段，直接采用無控技術獲取大區域事故現場影像及高清視頻，快速獲取宏觀信息，輔助制定應急疏散方案、搶險物資進入方案及搶險力量部署方案。在搶險處置階段，連續獲取事故現場及周邊危險地段正射影像、高清視頻及720度全景，監控現場搶險進度，對作業區域進行風險評估，并監控次生災害信息，優化選線。在評價與總結階段，提供解譯專題圖，結合事故發生前衛星遙感影像或者前期巡線成果，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  系留無人機的應用

（1）擴大通信覆蓋范圍。應急救援現場環境復雜，各種樓宇、山丘等的遮擋直接影響了現場的通信傳輸及組網覆蓋范圍，極大地限制了應急通信的傳輸效果。隨著無人機技術、通信組網技術的不斷發展和普及，使空中組網通信方式成為可能，有效擴大通信覆蓋范圍。系留無人機采用線纜供電，不受電池續航時間限制，可長時間滯空懸停飛行，為救援現場提供穩定的中繼鏈路。利用系留式無人機將中繼設備或基站升至 100 m～200 m 高空，形成空中組網及空中覆蓋，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 系留無人機單基站應用示意圖

（2）長時滯空視頻監控。普通旋翼無人機在空中停留時間過短，致使連通性、移動性和大容量之間相互矛盾，系留多旋翼無人機小巧輕便，在100 m高度系留懸停時仍有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，沒有續航時間限制，而且開設迅速、無需空域申請、操作保障簡單，是一個非常好的監控通訊平臺。有效地解決搶險救援中覆蓋、移動和大容量之間的矛盾。其結構如圖 2所示。

圖 2 無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，但是該種方法無法解決高空氣流產生的不利干擾，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，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

使用無人機對搶險現場進行熱紅外遙感成像，可有效顯示管道沿線的地表熱量分布與差異信息情況，因其不受復雜的光學紋理特征的干擾，能夠直觀、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。同時也可在爆炸火災現場為搶險隊員提供危險點與撤離位置等信息，大大提高了搶險救援的安全保障。

2  應用案例

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

3  結語

無人機技術用于管道應急搶險，將會朝著以下幾個方面發展。

（1）動力系統的升級。不斷優化太陽能電源技術與無人機技術結合，充分利用可再生能源，實現動力能源無需替換，保證無人機在應急搶險過程中能夠長時間工作，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人機系統中，可實現坐標查詢、山體地物體積和坡度/坡向等計算，向更加豐富的實景3D模型轉化，有利于更加全面掌握應急搶險現場情況。

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

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. 無人機在油氣管道安全領域中的應用探討[J]. 石化技術，2018，25(10)：284.

作者簡介：謝存昉，1988年生，本科，油氣管線安裝工技師，主要從事搶維修現場前期偵檢工作。聯系方式：18552923081，232606952@qq.com。