集输气管道无人机应急集成的标准应用实践

高玥 于林 汪洋 曾云帆 刘云刚(.中国石油西南油气田分公司川东北气矿，四川 达州 635000；.重庆庆云石油工程技术有限责任公司，重庆 400)

0 引言

无人机技术是当前遥感控制技术与无人机人性技术结合发展的产物，对于社会的发展有很大的促进作用。无人机技术在当前社会中的应用也非常广泛，如军事领域、地质探测领域以及油气化工领域。

在油气工业生产和输送工作中，利用无人机智能性和远程控制的特点，可以对气田集输气管道应急工作提供很好的帮助。

1 无人机技术在油气行业的应用

1.1 应用技术原理

无人技术在油气行业当中应用，其应用标准技术原理包括以下几点内容：

(1)无人机在油气集输气管道当中应用，主要应用了嵌入式工作原理，其主要技术实施都是在无人机技术当中嵌入检测检查系统，如气体检测中，嵌入气体检测设备。自动点火中嵌入点火装置。而全面泄露检测中也嵌入了定位遥感技术。通过各种技术的嵌入式应用，根本上提高了无人机的应用范围，也最大程度上提高了无人机在油气行业中的应用效率。

(2)无人机在油气集输气管道当中应用，也应用了智能化技术原理，现代智能化技术在无人机集输气应急系统当中应用最大程度上提升了无人机的控制效率。

1.2 无人机技术应用现状

当前，油气化工行业中应用无人机技术主要体现在以下几个方面：

(1)气田地面工程建设应用。气田地面工程包括气田集输系统、供水系统、供电系统以及通讯系统等内容，通过无人机技术的应用可以进行地面工程勘察测量、工程施工建设监督等多项工作。

(2)气田行业事故紧急处理中应用，气田工业生产中，油井、管道的生产安全性非常重要，直接决定了气田工业的安全生产。但是，由于气田生产中不安全因素较多，所以很容易爆发油气泄露、失火问题。

而应用无人机技术，可以完成危险的抢险工作或者问题探测工作，为后续的工程抢修工作打好基础。另外，利用无人机技术可以完成油井和集输管道系统的安全巡逻检查，做好管道安全实时监测，预防安全事故发生。

2 集输气管道无人机应急集成系统实践标准

2.1 集输气管道无人机应急集成系统标准化构建

2.1.1 无人机搭载平台构建

集输气管道无人机应急集成系统工作包括管道检测、气体监测、远程点火等多项功能，所以为了能够有效的完成无人机功能设计，应该建立无人机搭载平台，在搭载平台中，通过不同的智能设备搭载，使无人机能够完成集输气管道应急集成工作。当前，在无人机搭载平台构建的过程中主要搭载有视频摄像设备、油气气体监测设备、红外热成像技术设备以及远程电话设备等，通过无人机平台与各种设备的综合运用完成无人机集成工程建设。另外，在平台搭建设计过程中，应该合理考虑无人机的续航能力、搭载设备重量等因素，保证无人机集成功能能够良好实现。

2.1.2 无人机通讯系统设计

无人机集成系统的通讯系统构建是十分关键的内容，在对无人机进行远程控制的过程中，要求无人机保持良好的通讯功能。而对于无人机通讯技术的研究，也是无人机技术研究非常关键的内容。当前，我国无人机通讯系统设计研究主要包括三个方面：

(1)应用4G通信信号技术。4G通讯技术信号技术也是当前我国通讯技术中常用的技术之一，其稳定性有所保证。通过4G技术的设计应用。可以保证无人机通讯系统的通讯距离在5～8km范围。而对于信号偏弱的山区地带，4G无人机通讯系统的通讯控制距离在3～5km范围内。

(2)无人机通讯。华为与中国移动通讯公司联合打造了支线物流无人机蜂窝通讯试验网络，其网络通讯技术正在研究当中，一旦研究成功将对无人机的通讯技术功能提供有效的帮助。

(3)5G网络技术应用。5G网络技术是当前移动通讯技术最为先进的技术，其网络信号传输效率是4G技术的百倍，并且5G技术的延迟率也要比4G技术低。所以，应用5G技术在无人机通讯系统中，可以有效的提高传输效率。

2.1.3 无人机远程控制模块设计

集输气管道无人机应急系统中，无人机远程控制模块是系统的核心模块，主要功能就是发送无人机控制命令、发出功能实施质量等内容[1]。在无人机远程控制模块进行控制应该包括通讯链路模块设计、集中控制系统设计以及电源系统设计三个部分。无人机远程控制模块是无人机操控人员的重要工具，其系统设计直接关系到无人机操控功能。

2.2 集输气管道无人机应急集成系统具体应用

2.2.1 集输气管道气体监测应用

集输气管道在实际的工作中，很有可能发生气体泄漏的问题，集输气管道发生气体泄漏问题不仅会影响到气体运输安全，更是直接造成了资源浪费。传统的人工集输气管道气体监测浪费人力，并且检测危险性比较高，而应用无人机应急集成系统可以有效的解决气体监测工作。在集输气管道气体监测应用中，无人机搭载平台选择搭载可燃性气体监测设备。

如甲烷激光监测设备，甲烷激光监测设备分为开放式激光监测设备和吸入式激光监测设备两种。其中开放式是指通过激光发射来完成气体监测，具体监测过程中，开放式吸入激光设备通过内部芯片和可调谐二极管激光设备可以完成激光束发射，激光束发射后穿过管道泄漏气体团射入到目标点后形成漫反射、而激光通过漫反射被回收，同时激光射入到气体团是对甲烷气体进行吸收，回收后可以对吸收气体进行分析。而利用开发式激光设备最远测量距离为120m左右。另外，吸入式激光气体监测设备是指将管道泄漏气体进行吸入，并利用内部激光监测技术对气体各项数据进行计算分析。使用吸入式激光监测设备的主要优势是检测精度高，其响应精度可以达到0.5ppm。

2.2.2 无人机在远程点火应急工作中应用

在集输气管道发生泄漏问题时，需要进行远程点火，保证点火的安全性。而应用无人机应急集成系统可以有效的完成远程点火工作[2]。在当前无人机远程点火平台搭建过程中，主要包括遥控喷射点火装置以及激光点火装置等，其中遥控喷射点火装置是在无人机搭载平台中应用的常见点火装置。其具有射火焰较猛，点火温度较高，点火效果也较好的特点。而激光点火装置的远程控制点火效果相对比较差，但是与遥控喷射点火装置相比，激光点火装置更便于携带、体积也比较小。

2.2.3 集输气管道无人机热成像系统应用

在无人机搭载平台中应用到红外热成像仪器，可以构建远程无人机热成像系统，在集输气管道集成工作中，无人机热成像工作系统应用能够实现对管道各部分温度进行红外热成像分析，从而分析到管道泄漏位置[3]。当前，集输气管道无人机热成像系统中主要包括红外镜头、红外探测器组件、内部电子元件以及我外热成像显示组件等部分。另外，在集输气管道应急工作中，如果有设计到夜间进行检测或者维修工作，也可以利用无人机热成像集成系统完成相关工作。

2.2.4 无人机喊话器的应用

无人机喊话器也是集输气管道应急系统中经常应用的技术系统。在集输气管道具体工作中，需要进行安全示警、喊话以及传达工作。通过无人机喊话器的设计应用很大程度上提高了信息传达的效率。

3 集输气管道无人机应急系统的应用发展

首先，集输气管道无人机应急系统的通讯系统模块会进行优化发展。通讯系统是集输气管道无人机应急系统的数据传输核心组件，也直接关系到工作指令的发送和接收，保证无人机应急系统能够良好的运行。一方面，随着5G技术的逐渐应用，无人机应急系统的通讯系统一定会率先应用到5G技术，利用5G移动通讯技术数据传输速度快以及数据传输稳定的优点，完成集输气管道无人机应急系统的工作效率提升。另外一方面，集输气管道无人机应急系统也会更多的应用到无线网络技术，提升数据传输效率。

其次，集输气管道无人机应急系统应该完成综合化提升。当前，无人机应急系统通过搭载不同的功能平台来完成全面的集输气管道监控工作，虽然工作效率比较高，但是其工作模块比较分散，影响整体应急工作的实施。所以，在未来集输气管道无人机应急系统发展中，应急系统将综合发展，囊括气体检测、成像技术以及自动点火等多项功能，从而保证一次无人机飞行能够完成多项工作。

4 结语

文章对集输气管道无人机应急系统进行了详细的分析，并从无人机喊话器、无人机热成像技术、无人机管道气体监测技术以及无人机远程控制点火技术四个多方面阐述了无人机应急系统在集输气管道中应用。希望能够对无人机技术的发展和应用有所帮助。