錢建華 杜威 牛徹

國家管網集團華東分公司

背景

國家管網集團華東分公司蘇南成品油管道南京—鎮江段長85 km，沿線城市、集鎮密集，丘陵、農田、水網遍布，施工作業活動頻繁，安全風險突出，分公司研究運用5G和無人機技術提升管道巡檢質量，保障管道安全運行。

做法

（1）技術原理。應用了移動互聯網5G技術、無人機技術、大數據分析技術和人工智能技術，通過管道沿線的5G基站構建覆蓋管道的5G無線傳輸核心網絡，由無人機掛載5G處理終端開展管道巡護業務，將飛行過程中拍攝的視頻影像數據通過5G網絡發送到云平臺中，進行實時展示、分析和處理。同時，借助5G網絡高速率、低延遲的特性，操作人員通過云平臺控制無人機飛行軌跡（圖 1）。

圖 1 5G無人機巡檢架構設計和數據傳輸示意圖

（2）技術要點。5G移動網絡超高帶寬、超低時延的端到端數據通訊，保障了無人裝備控制和遠程即時交互滿足工業現場級互聯要求，測控數據時延低至50 ms，視頻數據時延低至300 ms。統一的無人化數據管理，將系統分為裝備、資源、作業任務三個層次，對各種無人載具、傳感載荷以及執行載荷統一管理，協調作業區域/路線、資源，避免發生沖突。便捷的遠程操控，使無人機運行數據和實時畫面通過專用APP便捷地分發到其它遠程跨專業和跨地域人員的計算機、手機等終端，隨時隨地獲得專家指導和遠程協助（圖 2）。

圖 2 無人化數據管理層級圖和遠程操控及指導機制

（3）技術措施。針對管道巡檢的5G專網開展建設方案設計，在南京～鎮江段管道建設了6處5G基站，搭建了5G低空專用網絡，實現了5G信號在85 km管道的全覆蓋。選用符合起降場地條件要求、無燃油（安全）、單程100 km航程、搭載多種高分光電載荷和無人機專用5G數據接入終端，支持全天候、多類型數據采集，電動固定翼輕小型長距傾轉旋翼5G網聯無人機系統。

（4）取得效果。2020年以來，已經執行飛行任務75架次，航程超過3000 km、飛行時長達91小時。通過無人機航拍，發現并處理險情18處，開展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。通過云平臺和人工智能的訓練，完善了管道中心線實時疊加、異常目標自動識別，開發了管道地形變化檢測3種算法。

啟示

5G和無人機的聯合使用成為管道巡護管理的有效補充，其實時傳輸、主動分析、自動預警特性，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，提高實際管理的時間效益和經濟效益。

多種技術的交疊使用和創新融合往往能發揮出“1+1>2”的效果，促進管道管理提質增效，也為制定符合油氣管道行業需要的技術規范提供可靠依據。

作者簡介：錢建華，正高級工程師，博士研究生，現任國家管網集團華東分公司副總經理，曾獲國家科技進步獎二等獎一項、中國石油、中國石化科技進步一等獎、二等獎和三等獎多項。聯系方式：13685199166，qjh4077@163.com。