集輸氣管道無人機應急集成的標準應用實踐

高玥 于林 汪洋 曾云帆 劉云剛(.中國石油西南油氣田分公司川東北氣礦，四川 達州 635000；.重慶慶云石油工程技術有限責任公司，重慶 400)

0 引言

無人機技術是當前遙感控制技術與無人機人性技術結合發(fā)展的產(chǎn)物，對于社會的發(fā)展有很大的促進作用。無人機技術在當前社會中的應用也非常廣泛，如軍事領域、地質(zhì)探測領域以及油氣化工領域。

在油氣工業(yè)生產(chǎn)和輸送工作中，利用無人機智能性和遠程控制的特點，可以對氣田集輸氣管道應急工作提供很好的幫助。

1 無人機技術在油氣行業(yè)的應用

1.1 應用技術原理

無人技術在油氣行業(yè)當中應用，其應用標準技術原理包括以下幾點內(nèi)容：

(1)無人機在油氣集輸氣管道當中應用，主要應用了嵌入式工作原理，其主要技術實施都是在無人機技術當中嵌入檢測檢查系統(tǒng)，如氣體檢測中，嵌入氣體檢測設備。自動點火中嵌入點火裝置。而全面泄露檢測中也嵌入了定位遙感技術。通過各種技術的嵌入式應用，根本上提高了無人機的應用范圍，也最大程度上提高了無人機在油氣行業(yè)中的應用效率。

(2)無人機在油氣集輸氣管道當中應用，也應用了智能化技術原理，現(xiàn)代智能化技術在無人機集輸氣應急系統(tǒng)當中應用最大程度上提升了無人機的控制效率。

1.2 無人機技術應用現(xiàn)狀

當前，油氣化工行業(yè)中應用無人機技術主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)氣田地面工程建設應用。氣田地面工程包括氣田集輸系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)等內(nèi)容，通過無人機技術的應用可以進行地面工程勘察測量、工程施工建設監(jiān)督等多項工作。

(2)氣田行業(yè)事故緊急處理中應用，氣田工業(yè)生產(chǎn)中，油井、管道的生產(chǎn)安全性非常重要，直接決定了氣田工業(yè)的安全生產(chǎn)。但是，由于氣田生產(chǎn)中不安全因素較多，所以很容易爆發(fā)油氣泄露、失火問題。

而應用無人機技術，可以完成危險的搶險工作或者問題探測工作，為后續(xù)的工程搶修工作打好基礎。另外，利用無人機技術可以完成油井和集輸管道系統(tǒng)的安全巡邏檢查，做好管道安全實時監(jiān)測，預防安全事故發(fā)生。

2 集輸氣管道無人機應急集成系統(tǒng)實踐標準

2.1 集輸氣管道無人機應急集成系統(tǒng)標準化構建

2.1.1 無人機搭載平臺構建

集輸氣管道無人機應急集成系統(tǒng)工作包括管道檢測、氣體監(jiān)測、遠程點火等多項功能，所以為了能夠有效的完成無人機功能設計，應該建立無人機搭載平臺，在搭載平臺中，通過不同的智能設備搭載，使無人機能夠完成集輸氣管道應急集成工作。當前，在無人機搭載平臺構建的過程中主要搭載有視頻攝像設備、油氣氣體監(jiān)測設備、紅外熱成像技術設備以及遠程電話設備等，通過無人機平臺與各種設備的綜合運用完成無人機集成工程建設。另外，在平臺搭建設計過程中，應該合理考慮無人機的續(xù)航能力、搭載設備重量等因素，保證無人機集成功能能夠良好實現(xiàn)。

2.1.2 無人機通訊系統(tǒng)設計

無人機集成系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)構建是十分關鍵的內(nèi)容，在對無人機進行遠程控制的過程中，要求無人機保持良好的通訊功能。而對于無人機通訊技術的研究，也是無人機技術研究非常關鍵的內(nèi)容。當前，我國無人機通訊系統(tǒng)設計研究主要包括三個方面：

(1)應用4G通信信號技術。4G通訊技術信號技術也是當前我國通訊技術中常用的技術之一，其穩(wěn)定性有所保證。通過4G技術的設計應用。可以保證無人機通訊系統(tǒng)的通訊距離在5～8km范圍。而對于信號偏弱的山區(qū)地帶，4G無人機通訊系統(tǒng)的通訊控制距離在3～5km范圍內(nèi)。

(2)無人機通訊。華為與中國移動通訊公司聯(lián)合打造了支線物流無人機蜂窩通訊試驗網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡通訊技術正在研究當中，一旦研究成功將對無人機的通訊技術功能提供有效的幫助。

(3)5G網(wǎng)絡技術應用。5G網(wǎng)絡技術是當前移動通訊技術最為先進的技術，其網(wǎng)絡信號傳輸效率是4G技術的百倍，并且5G技術的延遲率也要比4G技術低。所以，應用5G技術在無人機通訊系統(tǒng)中，可以有效的提高傳輸效率。

2.1.3 無人機遠程控制模塊設計

集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)中，無人機遠程控制模塊是系統(tǒng)的核心模塊，主要功能就是發(fā)送無人機控制命令、發(fā)出功能實施質(zhì)量等內(nèi)容[1]。在無人機遠程控制模塊進行控制應該包括通訊鏈路模塊設計、集中控制系統(tǒng)設計以及電源系統(tǒng)設計三個部分。無人機遠程控制模塊是無人機操控人員的重要工具，其系統(tǒng)設計直接關系到無人機操控功能。

2.2 集輸氣管道無人機應急集成系統(tǒng)具體應用

2.2.1 集輸氣管道氣體監(jiān)測應用

集輸氣管道在實際的工作中，很有可能發(fā)生氣體泄漏的問題，集輸氣管道發(fā)生氣體泄漏問題不僅會影響到氣體運輸安全，更是直接造成了資源浪費。傳統(tǒng)的人工集輸氣管道氣體監(jiān)測浪費人力，并且檢測危險性比較高，而應用無人機應急集成系統(tǒng)可以有效的解決氣體監(jiān)測工作。在集輸氣管道氣體監(jiān)測應用中，無人機搭載平臺選擇搭載可燃性氣體監(jiān)測設備。

如甲烷激光監(jiān)測設備，甲烷激光監(jiān)測設備分為開放式激光監(jiān)測設備和吸入式激光監(jiān)測設備兩種。其中開放式是指通過激光發(fā)射來完成氣體監(jiān)測，具體監(jiān)測過程中，開放式吸入激光設備通過內(nèi)部芯片和可調(diào)諧二極管激光設備可以完成激光束發(fā)射，激光束發(fā)射后穿過管道泄漏氣體團射入到目標點后形成漫反射、而激光通過漫反射被回收，同時激光射入到氣體團是對甲烷氣體進行吸收，回收后可以對吸收氣體進行分析。而利用開發(fā)式激光設備最遠測量距離為120m左右。另外，吸入式激光氣體監(jiān)測設備是指將管道泄漏氣體進行吸入，并利用內(nèi)部激光監(jiān)測技術對氣體各項數(shù)據(jù)進行計算分析。使用吸入式激光監(jiān)測設備的主要優(yōu)勢是檢測精度高，其響應精度可以達到0.5ppm。

2.2.2 無人機在遠程點火應急工作中應用

在集輸氣管道發(fā)生泄漏問題時，需要進行遠程點火，保證點火的安全性。而應用無人機應急集成系統(tǒng)可以有效的完成遠程點火工作[2]。在當前無人機遠程點火平臺搭建過程中，主要包括遙控噴射點火裝置以及激光點火裝置等，其中遙控噴射點火裝置是在無人機搭載平臺中應用的常見點火裝置。其具有射火焰較猛，點火溫度較高，點火效果也較好的特點。而激光點火裝置的遠程控制點火效果相對比較差，但是與遙控噴射點火裝置相比，激光點火裝置更便于攜帶、體積也比較小。

2.2.3 集輸氣管道無人機熱成像系統(tǒng)應用

在無人機搭載平臺中應用到紅外熱成像儀器，可以構建遠程無人機熱成像系統(tǒng)，在集輸氣管道集成工作中，無人機熱成像工作系統(tǒng)應用能夠?qū)崿F(xiàn)對管道各部分溫度進行紅外熱成像分析，從而分析到管道泄漏位置[3]。當前，集輸氣管道無人機熱成像系統(tǒng)中主要包括紅外鏡頭、紅外探測器組件、內(nèi)部電子元件以及我外熱成像顯示組件等部分。另外，在集輸氣管道應急工作中，如果有設計到夜間進行檢測或者維修工作，也可以利用無人機熱成像集成系統(tǒng)完成相關工作。

2.2.4 無人機喊話器的應用

無人機喊話器也是集輸氣管道應急系統(tǒng)中經(jīng)常應用的技術系統(tǒng)。在集輸氣管道具體工作中，需要進行安全示警、喊話以及傳達工作。通過無人機喊話器的設計應用很大程度上提高了信息傳達的效率。

3 集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)的應用發(fā)展

首先，集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)模塊會進行優(yōu)化發(fā)展。通訊系統(tǒng)是集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸核心組件，也直接關系到工作指令的發(fā)送和接收，保證無人機應急系統(tǒng)能夠良好的運行。一方面，隨著5G技術的逐漸應用，無人機應急系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)一定會率先應用到5G技術，利用5G移動通訊技術數(shù)據(jù)傳輸速度快以及數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定的優(yōu)點，完成集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)的工作效率提升。另外一方面，集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)也會更多的應用到無線網(wǎng)絡技術，提升數(shù)據(jù)傳輸效率。

其次，集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)應該完成綜合化提升。當前，無人機應急系統(tǒng)通過搭載不同的功能平臺來完成全面的集輸氣管道監(jiān)控工作，雖然工作效率比較高，但是其工作模塊比較分散，影響整體應急工作的實施。所以，在未來集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)發(fā)展中，應急系統(tǒng)將綜合發(fā)展，囊括氣體檢測、成像技術以及自動點火等多項功能，從而保證一次無人機飛行能夠完成多項工作。

4 結語

文章對集輸氣管道無人機應急系統(tǒng)進行了詳細的分析，并從無人機喊話器、無人機熱成像技術、無人機管道氣體監(jiān)測技術以及無人機遠程控制點火技術四個多方面闡述了無人機應急系統(tǒng)在集輸氣管道中應用。希望能夠?qū)o人機技術的發(fā)展和應用有所幫助。