搜索
西气东输管道公司无人机巡线方案新疆云翼智航智能科技有限公司二〇一六年五月一、公司简介新疆云翼智航智能科技有限公司是注册于克拉玛依的一家高新技术企业，致力于无人机的技术研发和应用服务。利用无人机技术广泛开展灾害监测、国土测绘、气象探测、农业植保、线路巡检等行业服务，提供空间信息数据采集、处理和应用全流程解决方案，包括测绘航空摄影及数据处理、摄影测量与遥感数据处理及应用、软件研发及行业信息化建设。公司拥有专业的研发团队，针对油气管线巡检、电力巡线、灾害监测、道路桥梁巡检、国土测绘等推出了巡检和测绘系列无人机专业软件，满足专业巡检、测绘及数据处理的需求。公司依托深圳迪奥普无人机公司，现已推出多款高安全度轻型无人机。无人机以新型材质为机身，设计独特，具有安全、抗摔、易操作的特点，配合自研发无人机数据后处理软件，可满足各种专业项目的要求。公司依托山西迪奥普公司基于云计算建设的空间信息大数据平台，可提供空间信息数据采集、处理和应用全流程解决方案，可开展空间信息大数据服务。二、项目概述当前，管道保护以人工巡查为主，受人为和地理区域因素的影响，如复杂地理环境下的管线以及人力无法达到达区域的场所巡检困难。同时，由于长输管道线路长，人工巡检投入人力大，巡检时效性和效率成为管道企业进一步提升管理水平的瓶颈。调研发现，我国多家无人机单位正在积极探索无人机在长输管道巡护的研发与应用。西气东输管道工程横贯我国东西，起点是新疆塔里木的轮南，终点是上海市西郊的白鹤镇。管道干线自西向东途径新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏和上海等九个省区直辖市。干线管道全场3900KM，支线管道总长2000KM，向我国东部四省一市供气。西气东输管道的大型用户共有四十家，涉及工业、民用和发电，管道距离长、范围广、途经复杂地貌多。许多埋设于险要地段的管道,由于受环境险要、交通不便、管道出现自然地质灾害以及其他事故人员无法及时赶赴现场等诸多不利因素影响,制约了抢险时机进行,给管道定期巡检带来困难,导致许多隐患不能及时发现。无人机具备高空、远距离、快速、自行作业的能力，可以穿越高山、河流对输气线路进行快速巡线，对管道周边环境进行调查，查看管道材质是否遭到破坏，对架空油管等进行全光谱的快速摄像和故障监测。基于无人机输油巡线采集数据的专业分析，为油网管理和维护提供数据支持。在陕甘宁西气东输管道中,无人机遥感技术首次应用于管道巡线,补充了传统人工巡线方式,通过对获取的影像进行处理,能快速定位到管道位置,以及通过视频拍摄技术为管道保卫提供支持。三、无人机巡线需求分析GB32167《油气管道完整性管理规范》中指出危害管道安全的外部因素主要包括机械损伤和自然与地质灾害两大类。日常巡护通常要求如下：机械损伤防控：对管道两侧100米范围内第三方各类作业行为，主要包括土地平整、修路、挖塘、清淤、建房、烧荒、钻孔、爆破，以及第三方施工设备占压管道，如铲车、推土机、打夯机等行为进行识别，并进行有效管理防止外力。自然与地质灾害防控：识别出地质灾害（如滑坡、山洪）迹象，做到提前预控，防止灾害进一步扩大。基于上述管道巡护需求以及管道保护过程中基础数据收集的需求，提出了以下三类无人机巡护需求，一是管道周边环境调查；二是管道应急抢险支持；三是管道日常巡线。1、管道周边环境调查管道周边环境调查是指利用无人机搭载高清摄像机拍摄管道左右200m范围（管径大于762mm，压力大于6.9MPa，拍摄范围按照管道潜在影响半径确定）内的地形地貌、社会环境情况，形成影像资料，影像资料中标注出管道位置，帮助管道运行企业了解管道周边环境变化情况。建立影像资料查阅索引，将影像资料保存在移动硬盘等存储介质中，便于后期使用及周边环境变化对比。如有可能，可将影像资料纳入A4系统。管道周边环境调查一般需要周边环境出现明显变化时才有意义。因此，管道周边环境调查频次不宜过高，借鉴油气管道完整性管理规范对高后果区识别时间间隔的要求，并结合公司管道地处人类活动频繁地区的特点，建议周边环境调查以每年一次为宜。搭载设备相关技术指标如下：1）地面物体分辨率：50mm2）静态图片的合成：地面实景长度2公里；3）摄像机拍摄时间及存储容量：可高清像素录制并存储视频达6小时。2、管道应急抢险支持管道应急抢险支持是指当管道出现自然地质灾害以及其他事故，人员无法及时赶赴现场时，利用无人机抵达现场，传回实时画面，掌握现场情况，必要时可搭载高音喇叭，进行高空预警，为应急抢险提供支持。鉴于应急抢险的特殊性，无人机应具备悬停功能，以便后方人员能够从不同角度通过调焦看清现场情况，更好的指导抢险工作。管道应急抢险支持属于突发性需求，要求无人机及相关设备便于携带至现场周边。搭载设备相关技术指标：1）实时传输半径：不低于15km2）图像实时传输：拍摄宽度为100米时，实时传输高清信号分辨率为60mm；拍摄宽度为200米时，实时传输高清信号分辨率为110mm3）图像信息传输及处理响应时间：小于5秒4）高音喇叭工作时长：30min3、管道日常巡线管道日常巡线是指利用无人机在管道上方巡逻，识别管道周边机械损伤和自然与地质灾害风险，及时制止威胁管道安全的施工行为，及时发现地形地貌变化，以便能够采取措施防止管道损坏。日常巡护所需识别的两种风险，存在本质区别。第三方施工具有临时性、偶发性，且许多施工周期短。而大多数自然与地质灾害的形成，往往经历灾害应变产生、应变能累积、应变能释放到灾害平复的过程，历时时间相对较长。因此，可将识别管道周边机械损伤和自然与地质灾害风险的任务进行分解执行。1）管道周边机械损伤防控巡护由于第三方施工具有临时性、偶发性，且许多施工周期短，单次飞行经过管道上方时间短，不容易发现管道周边第三方施工迹象。针对这一情况，本方案设计了以下三种巡线方式。①每天巡线1次，优化巡线时间管理经验表明，上午8:00至11:00，下午14:00至17:00管道周边第三方施工最频繁。在上述时段开展无人机巡线，提高发现第三方施工的概率。该种巡线方式的优点在于能够克服复杂条件下的管线以及人力无法达到达区域巡检，巡检费用相对较低；缺点在于仍然存在大量的巡检空白时间，存在不确定性风险。由于站间距普遍较远，无法实现图像实时传输，需要巡检完成后，通过下载分析录像，识别管道周边是否存在第三方施工风险。因此，无人机巡线时，需要提供能够快速识别第三方施工风险及其位置的手段。另一方面，该种巡护方式下需增设信息员数量、提高宣传质量和效率，降低依靠巡线获取第三方施工信息的比率。②每天多次巡线，减少巡检空白本巡线方式通过增加巡线频次，降低巡检空白时间，提高发现第三方施工风险的频率。每天拟采取4次无人机巡线，即上午巡线2次，下午巡线2次，达到发现第三方施工信息的目的。该种巡线方式的优点提高了第三方施工发现可能性，但该方法巡线费用较高，与现有巡线方式相比哪种更加经济需要进一步核算。该种巡线方式同样存在由于站间距远，无法实现图像实时传输，需通过下载分析录像，识别管道周边是否存在第三方施工风险的问题。由于巡检频率高，该种巡护方式可适当增设信息员数量、提高宣传质量和效率，降低依靠巡线获取第三方施工信息的比率。③光纤预警系统辅助飞机巡线本巡线方式是针对已有光纤预警系统的管段，采取光纤预警系统辅助飞机巡线，即正常情况下以光纤预警系统实时监测管道周边的第三方施工风险，当光纤预警系统发出警报后，出动无人机进行现场核实信息。无人机抵达现场后，需具备悬停和高空喊话功能，要求施工方及时停止施工，并及时派员赶赴现场处理。无人机图像实时传输距离无法超过一定距离，一旦第三方施工与站场之间的距离超过该距离，只能待无人机返航下载分析录像识别管道周边是否存在第三方施工风险，巡检效率较低。2）管道自然与地质灾害防控巡护洪水、滑坡、泥石流等自然与地质灾害往往与降水有着密切的关系。因此，管道自然与地质灾害防控无人机巡护可采取每月1次，汛期每半月1次的巡检频率。暴雨过后，可及时启动无人机巡线，对山区、丘陵、黄土塬等地段查看，以便及时发现管道周边的地质灾害风险。管道日常巡线搭载设备相关技术指标如下：1）地面物体分辨率：50mm2）摄像机拍摄时间及存储容量：可高清像素录制并存储视频达6小时。3）实时传输半径：不低于15km4）图像实时传输：拍摄宽度为100米时，实时传输高清信号分辨率为60mm；拍摄宽度为200米时，实时传输高清信号分辨率为110mm5）图像信息传输及处理响应时间：小于5秒6）高音喇叭工作时长：30min四、无人机巡检系统作业模式SV360无人机通讯半径为30公里，巡检系统作业模式分为四种：固定翼单独工作模式、任务机加空中中继机模式、任务机加地面固定中继模式、任务机加多点地面固定中继模式。巡检系统主要由SV360无人机、高清图传收发设备、地面中继塔架、高清图传中继设备、天线、馈线、天线自动跟踪器（可选）、信息终端组成。石管线巡查结构图1、SV360固定翼单独工作模式在本方案中，无人机投放后直接与车载地面终端进行相关数据及控制指令的实时互传。同时，地面端相关人员可以视情况进行机动，保证信息传输的可靠性。但由于地面端交通工具的限制，人员及设备数量有限，对回传信息的分析效率较低，可能存在误判或者漏判。本方案适用于对整段管线中的部分管段进行重点巡查且对人员及设备要求较低同时又需要对所发现的问题快速反应时时采用。2、任务机+空中中继机模式该方案采用多架无人机协同作业的方式，使用最低两架无人机，其中一架为任务载机，其余载机则主要承担空中信号中继的任务，从而增大固定式地面站的有效巡视范围。该方案结构紧凑，任务多样，但是无人机的投放和回收工作繁琐复杂。适合对偏远地区或者地形复杂区域等车辆不易到达的环境进行巡视。3、任务机+地面固定中继模式此方案可在有限范围内增加无人机的控制距离，同时地面端的移动范围不再受制于无人机的相对距离，而是取决于地面端和中继天线之间的相对位置。地面端可在其与中继天线的有效传输范围内随时机动，实现对所发现问题的及时快速的处理。不过该方案同样受限于地面交通工具可搭载人员及设备的数量，不适合全区域巡视。4、任务机+多点地面站固定中继模式此方案在不考虑航时时，可以实现对整个区域的全面覆盖。由于地面控制端及信息终端位于室内，设备和人员可以按任务类型灵活配备，适合短时间内对大量数据的综合处理与分析。五、SV360无人机系统软件介绍SV360无人机巡检系统主要由航拍无人机系统、任务设备系统、数据处理系统等组成。能在气候条件较差、测区面积较小的情况下，采用低空无人飞行器进行航拍、快速获取测区大比例尺4D产品。公司研发的以无人飞行器为平台的低空无人巡检系统，用于石油管线的实时监测，为国土资源调查与管理工作提供及时、准确、直观的数据和资料，更好地服务于国民经济建设。该软件系统包含Pips空三云软件、Pips测图云软件、Pips正射影像图云软件、Pips并行云管理器软件等，组成了一整套功能强大的数据处理系统，满足各种项目的数据成果展现。无人机航测技术已经成为油气管网运行、监控、维护、地理图实时成像更新的有力工具，是一项体现石油管网运营单位自主创新能力的高科技项目，也是一次油气管网监控手段的重大革新。六、SV360无人机操作流程1、查看天气情况无人机航测，气象条件的好坏是前提。出发航拍之前，要掌握当日天气情况，并观察云层厚度、光照和空气能见度。2、到达起飞场地确定天气状况、云层分布情况适合航拍后，携带无人机、弹射架、数传、电脑等相关设备赶赴航拍起飞点。通常需要提前对起飞点进行考察，要求现场比较平坦，无电线，高层建筑等，并提前确定好航拍架次及顺序。3、测定风速以及风向到达现场后，测定风速及风向。迪奥普SV360测绘无人机可抗5级风速，零下20°C～60°C低温。4、架设弹射架为保证飞机起飞平稳，弹射架一般逆风架设。迪奥普SV360采用采用一体弹射架的配置，对场地要求小，对地形适应性强，相较于其他产品的弹射绳设计更符合方便快捷的理念，同时最大程度的保证了操作人员的安全性。同时本款无人机还可以手抛起飞，提高了对地形的适应性。5、链接数传及天线数传