（陕西省天然气股份有限公司 陕西西安 710016）
摘要：随着科学技术的发展，无人机技术取得了巨大的发展。无人机可以进行远距离快速作业，所以在石油和天燃气领域发挥着重要的作用，其可以对油气管道进行无人化巡检工作，不仅提高了巡线的效率，还大大降低了工作人员的工作量，维护着油气管道的安全运行。本文研究了国内外无人机在油气管道巡线技术上的发展现状，结合工作特点，提出了一些建议，以期促进我国无人机油气管道巡线的发展。
关键词：无人机；油气管道巡线；发展现状；建议
引言
我国在油气的运输方式上通常是依靠管道运输，为了保障运输的稳定性和安全性，需要对管道的运行情况进行巡检。因为通常油气管道都非常的长，而且分布范围广，如果通过人工进行巡检，需要消耗大量的人力和时间，而且巡检效率也得不到保障。随着无人机技术的发展，将无人机应用到管线巡检工作中，不仅解放了大量的人力，还提高了工作的效率，有效的保障了油气管线的安全运行。
1、无人机巡线系统地发展现状
无人机技术在20世纪末获得了快速的发展。无人机油气管道巡线系统涉及了很多的方面，包括电子通信技术、航空航天技术、地理信息以及传感识别等很多的高精尖技术，无人机可以在高空进行远距离的快速作业，所以不论是军事领域还是民用领域，都得到了广泛的应用。通过在无人机上搭载一些遥感传感设备，就可以实现无人机对油气管道进行自动巡检。和人工巡检相比，无人机巡检更加的安全可靠，而且大大提高了效率。
2010年，英国首先研制出无人机检查系统，这项技术可以帮助运行商在设备运行的情况下，开展零风险的巡检作业。通过无人机检查系统，工作人员可以连续监测关键部位，提高了维护的效率，保障设备的正常、稳定的运行。这项技术的出现激发了人们对无人机的研究，英国在2012年专门建立了一个部门用来研究无人机巡检系统。
过去几年，无人机获得了巨大的发展，被广泛应用到常规远程监测中，其发展前景是不可估量的。比利时已经在北海部署了一部分无人机，携带各种传感器在高空检测海洋石油泄漏。如果油田发生漏油事件，不仅会污染海洋环境，还会危害到人类的生命，造成巨大的损失。利用无人机检测系统对油田情况进行监控，一旦出现问题，可以在第一时间通知到工作人员进行补救。美国空军研究所在2000年就开始研发LIDAR查分激光雷达管线巡线系统，其原理是在高空对石油天然气的管线进行巡检，然后通过激光回波的原理来检测空气中的油气浓度，并将所检测到的数据传送到地面的实时监控站。
我国的无人机技术通常应用在电力巡线系统中，研究的热点也是无人机的自主巡线以及故障诊断。在石油、天燃气领域，无人机技术还处在发展的起步阶段。我国西部的兰成渝管道是第一次进行无人机巡检实验地方。2016年，上海禾塞光电科技有限公司研发出了世界上首套全自动飞行四旋翼无人机CH4遥测系统，将其应用到天燃气泄漏检测中，可以大大提高检测效率。中国石油和深圳科比特航空有限公司进行合作，开发了多光谱无人机油气巡查系统，该系统目前还在实验测试阶段。
2、无人机巡航系统的组成
在石油和天燃气领域中，和其他机器人技术相比，无人机巡线系统配备了GPS以及惯性传感器，可以进行自主导航，将采集到的信息远程发送到地面的监控站，然后工作人员进行处理，整个流程不会影响到管线的正常运作。在无人机巡线系统中，基本分为五大部分，分别是硬件平台、地面控制站、飞行控制系统（图1）、传感器以及无线通信系统，这五大部分共同协作，各自发挥着作用，缺一不可，组成了无人机巡航系统。
2.1硬件平台
无人机飞行平台的选择需要从任务需求出发，设计自身的结构框架与运动学和动力学参数。其自身的结构和参数决定了无人机的重量、体积、速度、控制机制和物理结构，不同功能的无人机选择不同类型的结构设计。按照无人机的动力产生原理可以将其分为固定翼和多旋翼两类。
2. 2 地面控制站
无人机地面控制站由三部分组成:一是计算机通讯系统，二是软件监控系统，三是飞行控制系统。
2. 3 飞行控制系统
飞行控制系统(FCS)由惯性导航系统(INS)、全球定位系统(GPS)、大气数据航迹推算系统、无线电导航系统和多普勒航向参考系统等组成。
2. 4 传感器
传感器是自动检测系统必不可少的一部分。陀螺仪惯性导航系统(INS)利用三个正交的加速度计、三个正交的陀螺仪和 GPS 数据结合进行综合分析，得出无人机速度、姿态、位置等信息。
2.5无线通信系统
设计油气管道数据传输网络，对保障管道安全运行具有重要的现实意义。2013 年，中国石油设计并实现了能够适应野外工作环境特点的具有良好功率发射性能和较高接收灵敏度的无线网络节点，用于监控油气管道数据。
图 1 无人机飞行控制系统
3、无人机油气管道巡线系统发展建议
无人机巡线系统的发展，给石油、天燃气领域的油气管道巡检工作带来了重大变革，相比于人工巡检方式，无人机巡检可以更好地进行巡检，而且效率更高，检测数据更加准确。但是这项技术目前在推广应用中还存在着一些问题，下面对其提出几点建议，希望可以促进无人机巡检技术的发展。
首先要注意控制无人机系统的成本，可以研发一些续航能力较强、荷载较大的小型无人机。其次是对无人机平台以及自主导航飞行控制系统进行改造和优化升级，现有的平台或者控制系统还不够稳定，可能会影响到无人机的正常运作。要开发配套的稳定性能更高的自动导航飞控技术，也要不断发展遥感信息无线网络快速传输技术。再然后就是研发针对小型无人机平台进行巡检所配套使用的设备，诸如用来获取泄露信息的传感器以及传感器的远程控制系统和多光谱图像采集系统等，为进行管道维护工作提供更加精确的决策依据。最后一点就是要研究巡线数据的后处理方法，研究数据的校正算法、管线管理快速决策支持算法以及管线信息的快速提取等方面，争取开发出实时性更高的管线管理决策支持系统。通过以上方法来提高我国无人机巡检技术的水平。
4、结语
在我国油气管道巡检工作中，传统的人工巡检方式不仅效率低，而且受制因素较多，无法保障油气管线的安全运行。本文通过阐述无人机巡检工作的发展现状，简述了无人机巡检系统的基本组成部分，并对无人机更好地开展对油气管道的巡检工作提出了一些建议。
参考文献：
[1]无人机遥感在油气管道巡检中的应用[J]. 李器宇,张拯宁,柳建斌,郭峰,李明. 红外. 2014(03)
[2]无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用[J]. 欧新伟,周利剑,冯庆善,李祎,李振宇. 科技创新导报. 2011(15)
[3]无人机遥感发展与应用概况[J]. 金伟,葛宏立,杜华强,徐小军. 遥感信息. 2009(01)
论文作者:廖泽辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
标签：无人机论文; 油气论文; 管道论文; 系统论文; 管线论文; 技术论文; 控制系统论文; 《电力设备》2017年第22期论文;