錢(qián)建華 杜威 牛徹

國家管網(wǎng)集團華東分公司

背景

國家管網(wǎng)集團華東分公司蘇南成品油管道南京—鎮江段長(cháng)85 km，沿線(xiàn)城市、集鎮密集，丘陵、農田、水網(wǎng)遍布，施工作業(yè)活動(dòng)頻繁，安全風(fēng)險突出，分公司研究運用5G和無(wú)人機技術(shù)提升管道巡檢質(zhì)量，保障管道安全運行。

做法

（1）技術(shù)原理。應用了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)5G技術(shù)、無(wú)人機技術(shù)、大數據分析技術(shù)和人工智能技術(shù)，通過(guò)管道沿線(xiàn)的5G基站構建覆蓋管道的5G無(wú)線(xiàn)傳輸核心網(wǎng)絡(luò )，由無(wú)人機掛載5G處理終端開(kāi)展管道巡護業(yè)務(wù)，將飛行過(guò)程中拍攝的視頻影像數據通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到云平臺中，進(jìn)行實(shí)時(shí)展示、分析和處理。同時(shí)，借助5G網(wǎng)絡(luò )高速率、低延遲的特性，操作人員通過(guò)云平臺控制無(wú)人機飛行軌跡（圖 1）。

圖 1 5G無(wú)人機巡檢架構設計和數據傳輸示意圖

（2）技術(shù)要點(diǎn)。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )超高帶寬、超低時(shí)延的端到端數據通訊，保障了無(wú)人裝備控制和遠程即時(shí)交互滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)級互聯(lián)要求，測控數據時(shí)延低至50 ms，視頻數據時(shí)延低至300 ms。統一的無(wú)人化數據管理，將系統分為裝備、資源、作業(yè)任務(wù)三個(gè)層次，對各種無(wú)人載具、傳感載荷以及執行載荷統一管理，協(xié)調作業(yè)區域/路線(xiàn)、資源，避免發(fā)生沖突。便捷的遠程操控，使無(wú)人機運行數據和實(shí)時(shí)畫(huà)面通過(guò)專(zhuān)用APP便捷地分發(fā)到其它遠程跨專(zhuān)業(yè)和跨地域人員的計算機、手機等終端，隨時(shí)隨地獲得專(zhuān)家指導和遠程協(xié)助（圖 2）。

圖 2 無(wú)人化數據管理層級圖和遠程操控及指導機制

（3）技術(shù)措施。針對管道巡檢的5G專(zhuān)網(wǎng)開(kāi)展建設方案設計，在南京～鎮江段管道建設了6處5G基站，搭建了5G低空專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現了5G信號在85 km管道的全覆蓋。選用符合起降場(chǎng)地條件要求、無(wú)燃油（安全）、單程100 km航程、搭載多種高分光電載荷和無(wú)人機專(zhuān)用5G數據接入終端，支持全天候、多類(lèi)型數據采集，電動(dòng)固定翼輕小型長(cháng)距傾轉旋翼5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機系統。

（4）取得效果。2020年以來(lái)，已經(jīng)執行飛行任務(wù)75架次，航程超過(guò)3000 km、飛行時(shí)長(cháng)達91小時(shí)。通過(guò)無(wú)人機航拍，發(fā)現并處理險情18處，開(kāi)展22級數字正射影像圖（DOM）測繪6次、建設三維水工保護模型1處。通過(guò)云平臺和人工智能的訓練，完善了管道中心線(xiàn)實(shí)時(shí)疊加、異常目標自動(dòng)識別，開(kāi)發(fā)了管道地形變化檢測3種算法。

啟示

5G和無(wú)人機的聯(lián)合使用成為管道巡護管理的有效補充，其實(shí)時(shí)傳輸、主動(dòng)分析、自動(dòng)預警特性，提升了管道巡護的技防水平和處置效率。

AI算法和大數據分析的組合能夠有效提升險情識別效率，降低了巡檢中和巡檢后資訊處理的人工參與度，提高實(shí)際管理的時(shí)間效益和經(jīng)濟效益。

多種技術(shù)的交疊使用和創(chuàng )新融合往往能發(fā)揮出“1+1>2”的效果，促進(jìn)管道管理提質(zhì)增效，也為制定符合油氣管道行業(yè)需要的技術(shù)規范提供可靠依據。

作者簡(jiǎn)介：錢(qián)建華，正高級工程師，博士研究生，現任國家管網(wǎng)集團華東分公司副總經(jīng)理，曾獲國家科技進(jìn)步獎二等獎一項、中國石油、中國石化科技進(jìn)步一等獎、二等獎和三等獎多項。聯(lián)系方式：13685199166，qjh4077@163.com。