引言

　　我国油气管道包括原油管道，成品管道和天然气管道具有地理区域跨度大、建设年代跨度大、安全事故多发等特点，且管道总里程呈持续增长的趋势，加强管道的安全巡护与管理的需求更为紧迫。然而常规巡检显然已无法满足高、精、准的要求，需要采用更科学的技术手段进行油气管线检测。现在采用无人机巡检逐渐成为国内外油气行业的应用趋势。

　　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到12万公里，是1978年的14.5倍。据多位业内专家预测，中国将在“十三五规划”中增加油气管道历程近六成。

　　油气管道由于长期埋设在地下，会受到管道自身长期或超期使用导致的性能下降、内外壁腐蚀；遭受自然灾害损毁、第三方人为破坏等各种不确定因素的影响，对系统安全运行带来潜在威胁。一旦发生泄漏或者爆炸事故，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，需要采用更科学技术手段进行管理。

（无人机应用于石油行业成为趋势）

　　目前管道巡护工作主要采用人工、光纤或电子感应、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，一般依靠巡护人员徒步观察和检查线路情况并作记录，地形空旷而平坦的区域尚可使用交通工具进行巡检，但在大多数情况下，管路都在地形复杂崎岖的地域，不可避免的对人工巡检制约。在恶劣气象条件下、极端地理环境和自然灾害中，容易造成管道因外在因素的损毁和故障。在人工成本高、工作量大、受限条件多，则体现出人工巡检的内在局限性。

　　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，不适合范围广，距离长的输管道监测，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

　　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扫描传输数据、图像，并进行数据处理，及时提供区域的地理、空间信息，为油气管道选线阶段提供可靠的参数依据。

　　管道施工

　　利用无人机提供的数据对施工现场的地形、交通、周围环境进行分析，便于施工人员及设备快速进入施工阶段；同时，利用无人机随时查看施工现场的进度、设备布置、管道走向等，及时调整方案，以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、红外双光吊舱、昼夜监控设备，可在指定目标上空悬停进行查看；利用任务吊舱获取管路周围土壤、天气、管路温度等信息进行分析，发现可疑情况后即可定位报警，锁定和跟踪地面目标探查细节，配合远程喊话器，及时发现、制止破坏管线、盗油的行为。 对于气田管网存在管线长、巡检点多、巡检难度大等难点，尤其是桁架、悬索跨等巡护危险性较高的巡护段，无人机巡检优势对比以上两种巡检方式非常明显。

（夜间红外图像）

　　利用无人机对石油管道进行巡查的优势，不仅可以通过规划航线进行自动巡查，也可以切换到手动操控模式进行特殊情况的巡查，提高了巡护作业的自动化程度。不仅保证了高效率，更保证了巡护人员的人身安全，降低人工的巡查成本和意外风险。

　　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，无人机可以通过遥感拍摄远程影像，并进入灾害现场进行勘查，了解管道的受损位置、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，生成灾害现场三维图像，利用数据链将信息传回指挥中心，为抢修方案提供信息支撑，最大程度降低灾害损失。

（紫燕无人机在直径70公里的范围内巡检油气管道示意图）

　　无人机的种类和选择

　　在实际应用中，在无人机多样性的选择上，管道行业应用应采取先分析后选择的方法，择取最优化无人机。

　　考虑到巡检站的辐射范围长，地型复杂，且需要超低空飞行和悬停以贴近事故点做详细拍摄和勘察，由此，要求无人机具有高速度、空中悬停、贴地或超低空飞行、快速爬升、较高的载荷能力、抛投能力。在繁重复杂的要求中，只有无人直升机能完全满足以上要求。

（中国将在“十三五规划”中增加油气管道历程近六成）

　　结合国情来看，我国油气资源多集中在西部、西南、西北等高海拔荒漠地带，并且处于四季多雨、高温或是极低温环境中，所以对无人直升机的动力也有进一步的要求。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行且因油料的易燃属性存在爆炸的潜在危险，油动无人机则具有其本身的缺陷性。对比油动无人机，电动无人直升机则不存在以上问题。电动无人直升机具有迅速的反应能力、高度的环境适应性、高效的操控性、长寿命、易维护性等优势。

　　紫燕无人直升机优势

　　目前，紫燕电动无人直升机可以在几十公里范围内完成管路巡检的任务。已在新疆、西藏、辽宁、云南及东南沿海多个省市做过多次飞行任务的紫燕800无人电动直升机为例，工作载荷在5-15公斤，可以平稳地进行离地面两米的贴地飞行；在5分钟内于高海拔、极低温环境中以每分钟爬升500m的速度迅速起飞，并轻松完成70公里长航线飞行；在最高时速145km/h，巡航速度110km/h的条件下，从起飞点到距离起飞点10km外的检查点只需5分钟。紫燕无人直升机亦能在-40℃到60℃和高海拔、高湿、高盐、大风（七级）和雨雪天气等极端不利的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，行业应用也逐渐普及，采用消费级多旋翼航飞行器做巡检任务将被趋于边缘化。无人机的小型化，智能化的发展，使无人机的操作更加便捷，简单。随着任务的多样化，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以形成数字化、信息化的油田管道管理系统，助力工业生产活动和社会生活。无人机在油气管道巡检的应用将使人工巡护智能化，提高监控质量和巡护效率，从根本上解决人工和电子、光线巡检的周期长、成本高、局限性等问题。