摘要：随着我国快速进入现代化发展阶段，我国各行业发展非常迅速，本文通过油气管道安全管理的特点和现状，分析无人机在油气管道安全领域的管道巡检、应急处置、施工管理、隐患排查等方面的应用前景，并对未来的进一步应用提出了展望。
关键词：无人机；油气管道安全领域；应用
引言
时代的进步，科技的发展，使我国经济建设有了更大的发展空间和发展机遇。当今时代，在社会发展中，最离不开的就是能源，而石油和天然气则是现代社会发展中最重要的两种能源，因此近年来我国与油气相关的行业发展都正越来越迅速。随着我国油气田开发规模的不断扩大，油气产量可谓是逐年升高，相应的油气运输需求也在不断提高。为了满足油气运输需求，近年来我国建设了许多长输油气管道，而长输油气管道的管理却是一项棘手问题。无人机在油气管道管理中的应用，为管道安全管理提供了有力的保障，大大提高了管道管理效率。
1石油和天然气管道的安全运行对无人机系统的需求
油气输送管道具有距离长，范围广的特点，在穿越过程中不可避免地会遇到大面积的水域、河流、湖泊和山坡等，难免会出现山体滑坡等地质灾害。由于地理位置的特殊性，巡检人员很难对这些地区进行定期检查。石油行业法规规定：管道保护应由专业人员管理，定期巡检线路。由于管道系统庞大，检查人员很难做到全面观察。目前，宏观监测，特别是遥感，成了一种有效的管道监测手段。常用的遥感手段包括卫星，有人和无人飞行器。卫星轮换周期较长，无法做到全天候监测，难以对突发事件进行紧急监测。有人机飞行器风险大、成本高、操作繁琐，不易适用于实时监控。无人机具有成像分辨率高，使用灵活，机动性好，易于紧急调度的优点，可以对突发事件进行定期和紧急检查，特别适合管道系统的监测。
2无人机概况
（1）概念，无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机系统一般由飞行设备（包括飞行平台、飞控设备、GPS、地面监控站等）、遥感设备（包括随机携带的数码摄像机、红外扫描仪、光谱成像仪等）、软件系统（包括飞行任务规划系统、地面监控系统、数据后处理系统、GIS系统等）、通讯系统（卫星通讯系统、无线网络通讯系统等）等模块组成。（2）政策法规，目前各国对无人机的监管标准不一，执行尺度也不尽相同。譬如在无人机重量限制及操作监控方面，欧洲航空安全局技术意见为所有无人机均需小于130kg，允许符合风险缓解规程的超视线操作；美国联邦航空安全局建议小型无人机需小于25kg，只允许视线内操作；中国民航部门和空军的监管制度对重量无限制，允许超视线操作。我国已在无人机任务审批、飞行管理、空域管理等方面逐步规范化。（3）发展现状，无人机市场已从最初的军用领域逐渐扩展到民用领域，在农业、石油、电力、检灾、林业、气象、警用、国土资源、测绘、城市规划、影视拍摄、海洋水利等行业得到了广泛应用。预计到2020年，中国民用无人机产品销售市场规模将达到265亿元。
3在安全领域中的应用
3.1应用无人机技术代替传统人工巡线
在油气管道巡线管理中，传统巡线方式的补充巡线乃是一项重要的内容，为了切实保障油气长距离运输安全，必须要进行周期性地现场巡线。不过，长输油气管道本身的路线非常长，并且分布范围也十分广，仅依靠人工巡线是很难保证不出现问题的。而若应用无人机技术代替传统人工巡线，则可以在大大节省人工劳动力的同时，达到人工巡检所达不到的高精度巡线，特别是对于一些险要地段的巡线工作，都可以依靠无人机遥感技术来有效完成，这大大避免了巡线漏洞问题的出现。与此同时，应用无人机技术巡线与传统人工巡线相比，还可以更加节省巡线时间，提高工作效率，因为无人机仅一个起降的巡查工作量，就可以抵得上几十个人的工作量。再者，应用无人机进行管道巡检，还能够减少受地形条件和自然气候的限制，尤其是对于高海拔、灾害严重等不方便人员到达现场的地区，通过无人机来进行巡线既方便又安全。
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3.2无人机在油气管道运行期的应用
（1）管道运行监护，在管道运行阶段，无人机可搭载微型单反、微光夜视、红外等设备，按照规定航线实现管道线路的日常巡检、巡护，解决苇塘、沼泽、稻田等复杂地段巡护难题，也可实现可疑目标的航拍跟踪；同时也可以搭载激光气体检测仪，用于输气管道泄漏检测、泄漏点定位，及时组织抢险。（2）管道应急抢修，无人机对管道的破坏情况进行无死角监控，这一技术在管道抢修中十分重要，并通过无线传输设备与生产指挥系统进行对接，为管理层制定抢修方案提供决策依据；可搭载探照灯、喊话喇叭用于抢修现场补光、指挥，也可搭载抛投装置、救生衣、绳索等工具辅助管道河流区域泄漏的快速抢修。
3.3施工管理
油气管道施工作业可利用无人机辅助施工单位了解施工现场的地形、交通、周围环境，帮助选择施工进场道路。利用无人机不定期对施工现场进行抽查，了解施工进度、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，解决甲方安全监管人员不足及监管难度大等问题，在减低人工成本，提高监管效率的同时，保障施工的顺利进行。
3.4应用无人机技术侦查打孔盗油事件
在长输油气管道管理中，打击盗油、保卫管道也是一项十分重要的工作。在现实中，经常会有不法分子私自在管道上打孔盗油，而这样的现象一旦发生，油气公司所损失的不仅仅是被不法分子盗走的那部分油气，因为管道上的盗孔一旦形成，若无人发现，没有及时修补，就会源源不断地泄漏油气，从而既造成了大量的油气资源浪费，又污染了周边环境，以及还降低了管道使用寿命。但是，在传统的管道管理工作中，仅依靠人工管理是很难完全杜绝盗油事件的，因为打孔盗油具有隐蔽性，总有人工侦查不到的地方，并且近年来不法分子们的反侦察能力也在不断加强，这使得他们的行为更难以被发现。但是，如果应用无人机遥感技术来进行侦查的话，则能够及时有效地发现打孔盗油事件。无人机本身具有体积小、声音轻等优点，用它进行侦查，很难被不法分子发现。并且无人机可以将视频拍摄到的内容实时传回来，以便工作人员及时发现问题，及时进行打击。
3.5应急管理
油气管道发生事故容易引起爆炸和火灾，有毒有害气体弥漫，且现场情况负责多变，人员靠近极度危险。如在应急处理中使用无人机进行事故现场勘察，能清晰地辨识现场情况，并能做到定点跟踪，第一时间掌握潜在危险地点，减少能源浪费、环境污染甚至可避免灾害的发生。在管道应急维抢修作业中，通过无人机拍摄的遥感影像，对发生破坏管段的位置、破坏程度进行评估，对现场进行实时监视，监控事故的具体情况，及时制定维抢修方案，可将灾害的影响降到最低。
4无人机应用存在的风险
（1）操作失误，无人机在天上飞行，需要靠地面操作人员来指挥与操控，无人机的自动驾驶航迹都完全遵循地面控制人员的指令。为避免错误操作而引起的事故，一方面需要飞控操作系统更加智能，有对误操作的报警功能。另一方面，提高操作人员的水平也是必由之路。（2）机械故障，无人机的飞行是在与重力做抗争，飞行的每一分钟都是在风中行走，机械故障非常致命，所以无人机对机体可靠性的要求非常高。操作者需要认真保养与检查无人机，“不带问题上天”同时是有人机与无人机地勤人员的信条；（3）链路干扰，无人机在起飞降落段一般采用2.4G遥控器控制，而更远距离则使用频率几百兆的微波电台下达飞行指令。电台的安全性不会出现问题，是因为调频电台，机载的电台与地面电台不间断的改变对接频率，一一对应的关系不会被其他信号识别和干扰，也不担心失锁。
5结论与建议
1）无人机系统具有使用方便、分辨率高、传输距离远等优点，并且可实时回看拍摄的照片和视频，一体化设计，可靠性较高。2）无人机机身轻巧可靠，结构紧凑、性能卓越，使用不受地理条件、环境条件限制，特别适合在复杂环境执行任务，可定期对其油气管线进行巡查，确保运行安全。3）根据人工、无人机等巡检手段的特点，建议开展不同巡检手段之间的协调。使用无人机系统低空观察管道系统中不易观察的部分，夜间配备红外成像仪，监测管道周围的可疑分子。
结语
综上所述，随着我国油气产业的发展，油气管道建设也越来越迅速，但若想做好油气管道管理却并非一件易事。通过应用无人机技术，大大方便了油气管道管理工作的开展，提高了巡线效率，有效保证了油气运输安全。
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[3]欧新伟，周利剑，冯庆善，李祎，李振宇.无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用[J].科技创新导报，2011（15）：77-78.
论文作者:姜飞
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第14期
论文发表时间:2019/1/25
标签：无人机论文; 管道论文; 油气论文; 遥感论文; 系统论文; 操作论文; 技术论文; 《建筑细部》2018年第14期论文;