无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用

第一篇：无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 无人机遥感技术在长输油气管道管理中的应用

作者：欧新伟 周利剑 冯庆善 李祎 李振宇 来源：《科技创新导报》2011年第15期

摘 要:长输油气管道距离长,分布广,管道险要地段的巡线、管道保卫等一直是管道管理面临的难题。无人机遥感技术是一门多学科的综合技术,通过获取高精度影像数据,帮助管道运营公司进行管道日常维护,为管道的安全管理提供支持。本文详述了无人机遥感技术原理,并结合在兰成渝管道中的首次应用,论述了无人机在管道管理中的作用。

关键词:无人机遥感技术管道巡线管道保卫次生灾害评价

中图分类号:P694 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0077-02 1 引言

石油、天然气管道是国家的能源动脉,保证输油气管道的安全是社会和企业的一项重要责任。长输油气管道距离长、范围广、途经复杂地貌多,许多埋设于险要地段的管道,由于受环境险要、交通不便、徒步巡线无法到达等不利因素影响,制约了人工巡线的进行,给管道定期巡检带来困难,导致许多隐患不能及时发现,进而发展成事故的后果[1]。再者,目前打孔盗油现象较为频繁,并且其活动隐蔽,给管道安全保卫带来了重大的风险隐患。无人机遥感技术综合了无人机和遥感技术的特点,可以自动快速获取地貌的空间遥感信息,在国外无人机遥感技术在管道行业应用非常广泛,山区管道巡检、近海油气管道监视、灾后次生灾害评价,漏油和盗油点现场定位等。在兰成渝管道中,无人机遥感技术首次应用于管道巡线,补充了传统人工巡线方式,通过对获取的影像进行处理,能快速定位到管道位置,以及通过视频拍摄技术,能为管道保卫提供支持。2 无人机遥感技术原理

无人机遥感技术是融合了无人驾驶飞行器、遥感传感器、遥测遥控、通讯、GPS差分定位和遥感的综合技术,可以自动化、智能化、专题化快速获取土地资源和环境等的空间遥感信息,完成遥感数据处理、建模和应用分析,具有低成本、低损耗、可重复使用且风险小等诸多优势[2]。概括起来,无人机遥感技术是由空中部分、地面部分和数据后处理部分组成,如图1所示。其中空中部分由遥感传感器、遥感空中控制、无人机平台组成;地面部分由航迹规划、无人机地面控制以及数据接收显示部分组成。

空中部分的主要功能是:规划航线并上传到飞机上的控制器,飞行中监控飞机状态,在控制半径范围内能根据实际需要更改部分控制参数,并进行航空拍摄。地面部分的主要功能为设计和规划航道轨迹,并载入无人机航线控制模块,使无人机可以根据预定航线进行遥感影像数据采集

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 工作,以及无人机的实时控制与飞行姿态数据的实时接收和遥感影像的显示。影像后处理部分,是无人机遥感技术的一个关键环节,关系到影像的精度和分析的准确性[3]。3 无人机遥感图像处理

1)几何校正无人机在进行拍摄时倾角较大并且无规律,图像中必然引入了无规律的几何变形,所以对无人机遥感影像进行几何校正是必须的。通过理论分析,作者采用多项式法对无人机遥感影像进行几何校正。

多项式校正法不考虑成像过程中的空间几何关系,而直接对图像变形的本身进行数学模拟,以达到校正的目的。它把影像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲,以及更高层次基本变形的综合效果,因而校正前、后影像相应点之间的坐标关系,可以用一个适当的多项式进行描述。在多项式校正法中包括一次、二次、三次多项式几何校正,三次多项式几何校正虽然计算复杂,但是其精度较高,在定位精度要求较高的管道行业,使用三次多项式几何校正,能更好地满足需要。三次多项式几何校正法的变换方程为:(1)式中,x,y为某像元的原始图像坐标;X,Y为校正后同名点的地面(或地图)坐标;ai,bi为多项式系统。为了求得多项式的系数,需要使用控制点进行求解,一般选择控制点的最少数量为:(n+1)(n+2)/2,n为多项式次数。

当多项式系数求出后,就可以根据公式求解原始图像任一像元的坐标,同时还需要对变换后的像素亮度值进行重采样,以实现2个空间的灰度转换。

2)灰度插值对于求得坐标的像素,如果求得的位置为整数,则该位置处的像元灰度就是新图像的灰度值;如图不是整数,则通过对周围的像元值进行内插来求出新的像元值。灰度插值的方法很多,常用的如最邻近插值、双线性插值、双三次插值等。本文采用双线性插值。它的插值效果好于最邻近插值,产生的图像没有灰度不连续的缺点,同时运算量又极大地少于双三次插值。其缺点为双线性插值具有图像的平滑作用,会导致轻微的图像细节退化。

假定插值点位置的坐标为(x*,y*),灰度值为f(x*,y*),其落在(x,y),(x+1,y),(x,y+1),(x+1,y+1)之间,则灰度值为:(2)式(2)中:。

处理后的影像数据都具有坐标信息,目前处理后的坐标都是WGS84坐标,导入到浏览软件(比如ArcGIS)中,再加载管道中心线数据,能清楚地看到管道在影像上的走向和管道位置,以及管道附近的环境状况,能帮助进行管道巡线。图2即为处理前、后影像。

龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com 4 应用成果

兰成渝输油管道是我国最长的成品油输送管道,管道沿线地貌复杂多变,大部分地段地质、交通条件恶劣,不利于常规管道巡线工作的进行。通过现场应用,无人机在管道管理中发挥的作用主要有: 1)传统巡线方式的补充巡线作为管道管理的重要内容,需要巡线工周期性地进行现场巡线,是管道安全输送的保证。但是由于管道线路长,分布范围广等特性,每个输油站所管理的管段长、管道工数量少,难以满足正常巡线的需要。将无人机用于管道巡线,能代替人工进行巡线,尤其在一些险要地段,可以避免巡线漏洞。同时,与传统人工巡线相比,无人机一个起降所巡查的管道路线可以代替几十个巡线工的工作时,节省了巡线时间,提高了巡线效率。并且无人机巡线受自然气候、地形条件限制小,保证了使用的可能性。对于高海拔受地灾影响较大的地区,人员不方便到达现场进行巡线,并且人工徒步巡线风险较大,通过使用无人机代替巡线人员进行巡线,能帮助获取管线周边的信息,如图3所示。

2)管道保卫打孔盗油导致原油泄漏、环境受到污染、管道材质遭到破坏、降低管道使用寿命、危及管道安全运行。同时,打孔盗油具有隐蔽性,随着反侦察能力的加强,一些打孔盗油现象很难被发现,尤其在巡线工不方便到达的区域。无人机的体积和声音都很小,在进行巡线时很难被盗油人员发现。通过现场测试无人机视频拍摄技术,从实时传回的视频中,能动态地看清现场的实际情况,并且当发现可疑人员时,可做定点盘旋跟踪,。通过无人机在管道打孔盗油高发地段巡检,可以及时有效警示不法盗油分子,保障管道运营安全。5 结论与展望

无人机在管道作业中效率高,机动灵活,使用方便,可以承担高风险的飞行任务,为管道管理提供了一种新的选择。无人机遥感技术在管道巡线中,可获得管道沿线险要地段的数据,避免由于人工巡线无法到达造成数据遗漏,可补充传统人工巡线方式的不足;在管道保卫中,利用无人机实时传回的视频图像,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,为防止险情发生节约时间。

此外,无人机遥感技术在高后果区识别、灾害识别和次生灾害评估中也发挥着显著的作用。随着无人机技术的改进与发展,无人机管道管理系统将在管道管理中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] 孙泽民,王建宏.长输管道管理现状分析及其对策[J].储运安全,2007(7):37～38.[2] 金伟,葛宏立,杜华强,等.无人机遥感发展与应用概括[J].遥感信息,2009(1):88～92.[3] 吕厚谊.无人机发展与无人机技术[J].世界科技研究与发展,1998(6):113～116.龙源期刊网 http://www.xiexiebang.com

第二篇：2017输油气管道保护工作管理目标任务书 2

2017石油天然气管道

安全监管责任书

二O一七年一月

为认真贯彻《石油天然气管道保护法》，落实石油天然气管道安全监管责任，加强我县石油天然气长输管道安全监管工作, 促进石油天然气长输管道安全生产形势持续稳定好转。按照属地监管原则，各镇（便民服务中心）应加强对辖区内石油天然气长输管道安全监管，督促管道建设、运营单位落实安全设施建设责任，保障人民群众生命财产安全，根据县政府安排，特向你镇（便民服务中心）下达本任务书。

一、主要工作任务

（一）层层签订保护石油天然气管道安全责任书；与途经管道企业签订安全管理责任书，落实管道安全责任。

（二）不发生因监管不力造成的石油天然气管道损坏事故，全年实现零占压。

（三）禁止在石油天然气管道设施保护区域内规划建设影响管道设施安全的建（构）筑物。确属无法避让的，需征得管道企业书面同意后，在落实安全保护措施及费用的情况下再进行规划建设。

（四）在石油天然气管道沿线进行土地平整、区域治理及开挖作业时，严格遵守《石油天然气管道保护法》规定的审批制度，确保管道设施安全运行。

（五）深化辖区内石油天然气管道隐患排查治理工作，做好隐患排查、建档；实行重大事故隐患登记、整改、验收制度；对重大隐患实行挂牌督办；重大事故隐患整改率达到100%。

（六）对石油天然气管道生产安全事故，要及时向有关部门报告，协助事故抢险和救援工作，并配合事故调查处理工作。

（七）及时组织制止破坏、盗窃、哄抢石油天然气管道设施以及危害管道设施安全的行为，并向有关部门报告。

（八）会同石油天然气管道企业开展石油天然气管道安全保护法规知识的宣传教育活动，全年开展活动不少于两次。

（九）督促石油天然气管道企业增加管道标识和警示牌；监督检查管道企业加强巡线工作，全年组织管道安全检查不少于四次，并做好安全检查记录。

（十）积极参加省、市、县组织的石油天然气管道保护活动，及时报送有关管道运营信息。

二、考核奖惩办法

凡辖区出现因管护不力发生的管道停止供气或爆炸等影响石油天然气管道正常运营行为的镇（便民服务中心），将严肃追究镇（便民服务中心）主要领导的责任，并对该镇（便民服务中心）实行黄牌警告。

三、任务书期限

2017年1月1日至2017年12月31日。

靖边县工业经济局（盖章）镇（便民服务中心）（盖章）负责人（签字）负责人（签字）

年 月 日 年 月 日

第三篇：多轴旋翼无人机在管道巡护管理中的应用

多轴旋翼无人机在管道巡护管理中的应用

作者：董长歌

摘要：多轴旋翼无人机在管道巡护管理中的应用是一种应用于特殊条件下的高科技装备,为勘探崎岖困难的地形地貌下用,可以应用于条件有复杂的地理环境,庄稼生长繁荣时期的输油气管道检查工作。它可以使用视频和航拍两种成像模式进行监控,实时视频传输监控表面的动态变化等多种功能,巡航覆盖面积广泛,有巡航汇集的特点,监测手段多,有效地提高自动化水平的合理利用，检查最主要是可以进行地理环境复杂，管道巡护工作任务艰巨，为保证巡线人员人身安全，提高巡线工作效率等为输油气管道实时得到保护。关键词：多轴旋翼无人机；输油气管道；巡检；监控

前言：西南几家管道输油气公司在甘肃、四川、贵州、云南、广西等地,复杂的地理环境,管道巡逻工作的任务艰巨,为了保证巡逻人本身的安全及巡逻人员的提高工作效率,兰州分公司及西部甘肃转运站的输油气管道巡逻人员创业创新想法应用到输油气管道监管上,使用多轴旋翼无人机输油气管道的巡逻进行实时联机监控进行实时管理,这不仅有效管理输油气管道并且提高了输油气管道巡逻的工作效率。输油气管道是输油气生产和运输的生命线路,它的重要性是在生产上不言而喻的。为了确保国家能源安全的转移及避免这些管道的破坏必须进行定期检查。输油气管道检查工作已经是管道管理为重点对象。一方面这些输油气管道广泛分布在艰难崎岖的地方,通常通过人烟稀少的荒野地带,沼泽和崎岖,陡峭的山脉,人工巡视工作是非常危险的在这些领域中,巡逻人员安全没有保证;另一方面,这些管道的分布面积大,由人类和地面车辆检验效率很低,很难发现的各种安全隐患和潜在威胁没有被发现。多轴旋翼无人机在管道巡护管理中是应用于监督管理上弥补了不足的传统人工徒步巡逻及用巡逻车辆检查等。

1.多轴旋翼无人机的功能

多轴旋翼无人机系统是一个特殊的飞行工具对输油气地面指挥控制站进行合理监管,地面支持系统可靠,低水平、低速度、垂直起飞和降落,悬停稳定,体积小,多轴旋翼飞机平台能够携带不同用途的任务模块,空气多任务负载平台,便携式多光谱传感器,数码相机,强光手电筒,小交付设备,继电器比如步话机继电器等任务负载器。地面指挥控制站可以完成飞行控制中进行输油气管道的监管,导航控制、任务控制、数据处理和分析等。多轴旋翼无人机可以应用于沼泽,雪,冷,汛期,晚上等恶劣地貌的管道检测工作,可以把视频和航拍的两种成像模式传输给监管站经专人实时检查监控录像进行管理。2． 多轴旋翼无人机在输油气输送管道管理中的应用 2．1 多轴旋翼无人机指的是无人飞行检测器

多轴旋翼无人机的螺旋桨在旁边,由四个向量在旁边通过空气舵的嘴完成姿态控制和无人驾驶飞行器的监管任务。气动布局使无人机直升机和固定翼两种飞行模式，同时垂直起飞和降落等,既有直升机盘旋任务的特点和巡航任务,但也有固定翼飞机的优点等。可以在不同的水平面上多轴旋翼无人机巡航或盘旋,并可以提供高清视频和航拍照片。基于多轴旋翼无人驾驶飞行器可以安全可靠的完成任务,多轴旋翼无人机机身灵巧而无起飞和降落的空间限制和灵活的优点等,可广泛应用于输油气管道的管理及监控任务上。2．2 输油气输送管道领域的应用

根据多轴旋翼无人机在输油气输送管道管理中的应用特点,多轴旋翼无人机在结合管道管理工作的现实来看是很有必要的,可以广泛应用于管道管理领域。因为地理环境复杂，管道巡护工作任务艰巨，为保证巡线人员人身安全，提高巡线工作效率，兰州输油气分公司陇西输油站管道巡护人员集思广益，创业创新，利用多轴旋翼无人机进行巡线，实时关注线路情况，在保证巡线人员人身安全的情况也提高了巡线工作效率。输油气管道的巡护工作的同时又保证了巡护人员的人身安全。自从有了多轴悬疑无人机的巡护输油气管道得到了安全保障也给工作人员带来了方便。在人工巡线中遇到穿河点、重点水工地段雨天路滑，人工巡线有危险性，台地管线需攀爬查看危险，部分村庄路窄难行，需分段进入巡检，人工徒步，山高路陡，费时费力等困难不说还人身安全又得不到保章等，等有了多轴无人机输油气管道巡线，通过人为控制到达指定地点，保障巡线人员人身安全。高清摄像机航拍无死角得到数据很全面，空中一次监拍，省时省力，人为控制飞越航拍，节省工作时间，提高了工作效率又人身安全得到了保障。

2．2．1 多轴旋翼无人机在目标区域的勘察

多轴旋翼无人机在输油气管道巡护管理中输油气管道通过河流、地质灾害、阀室和其他高风险地区的调中得到图片或视频数据等,输油气管道管理指挥中心及时提供判断依据能够在关键时刻掌握能主动控制输油气管道的控制局面。多轴旋翼无人机在管道巡护管理中的应用红外探测系统可以根据输油气管道泄漏进行监测和温度特征进行判断。2．2．2 多轴旋翼无人机在应急抢险中的应用

输油气管道中的应急救援和整体环境的航拍视频实时传输的应急指挥中心进行分析,现场应急指挥整体把握的宏观信息的掌握并管道管理人员提供决策支持。在荒凉的应急救援现场通信信号弱多轴旋翼无人机在管道巡护管理中通信中继设备,填补中继通信的作用。多轴旋翼无人机能及时定位、定性管道突发事件,极端条件下,对多个车辆跟踪输油气管道泄漏的关键区域同时监测，输油气管道穿江河方式及相关情况的检测等,迅速掌握泄漏发展条件,可以大大缩短事故应急救援的时间,有效减少输油气泄漏,减少环境污染和经济损失等。2．2．3 航拍管道沿线影像图

多轴旋翼无人机在管道巡护管理中的应用在高分辨率摄像系统对架空管道沿线环境形象的航拍,获得重要输油气管道图像数据,用于紧急救援和映射图的管道管理措施等。3.多轴旋翼无人机在管道巡护管理中的应用成果

西南管道公司及几个输油气分公司输油气任务线路繁杂,巡逻的输油气管道管理面临的最大问题是很困难的地貌。这大大降低了劳动强度,降低管理风险。多轴旋翼无人机)在输油气管道管理效率高的特点,方便和灵活应用,随着技术的发展多轴旋翼无人机应用在输油气管道管理将越来越广泛。结论

多轴旋翼无人机巡逻有四大优势:高工作效率。通过悬停在短时间内迅速获得图像数据,获得清晰图像等,通过图像的分析和处理,来判断操作等,提高监管的效率等,二是受气候影响,环境因素很小。多轴旋翼无人驾驶飞机机身轻巧,可以很容易地穿过山脉,峡谷,河流,巡逻等工作任务;三是巡视的高质量。无人机可以关闭控制线路,检查无死角等、无盲区,可以准确地发现水毁,塌陷和其他线路隐患的处理;第四,安全性能高,无人机巡逻无人驾驶技术,适合执行特殊时期如雨后情况,雪后检查免除工作,比如人工巡逻等工作,以减少事故发生的概率和损失的风险。这不仅提高了工作效率又给输油气管道巡护人员的人身安全得到了保障。

参考文献：

[1]金开保.无人飞行器飞行控制系统半物理仿真研究[D].南京航空航天大学,2014.[2]武海彬.无人机系统在油气管道巡检中的应用研究[J].中国石油和化工标准与质量,2014,09:105-106.

第四篇：遥感技术在水环境监测中的应用

遥感技术在水环境监测中的应用

随着遥感技术的不断发展,遥感数据的时间、空间和光谱分辨 率将越来越高,生态监测的频次、监测内容和数据精度也会逐步提 高,为遥感技术在水环境监测中的应用提供了更坚固的保障。遥感技术是环境监测的重要技术手段，能够对大面积的水污染和大气污染事故进行实时监测，为制定科学、快速、准确、合理的应急方案提供技术支撑。在水环境监测中，遥感技术对水体的浑浊度、城市污水、水体热污染、水体富营养化、石油污染监测等方面都有重要作用。

首先,遥感技术对环境进行监测具有范围大和立体性特征。遥感技术对环境的监测范围较广,包括农、林、牧、水利、地矿、测绘、海洋、环境监测、灾害监测、气象、交通选线等等,并且其从空中大面积地进行宏观生态环境的研究,使其向着立体方向发展。地面点线监测的局限性和视野的阻隔由于航空相片提供的地面连续立体图像而被克服掉,对生态环境要素的研究可从整体上进行,有利于 监测大区域的生态环境及动态变化。

其次,能够获取大量的信息并且效率较高。遥感技术借助飞行工具可以获取图像和数据资料,因此,使得生态环境监测的进程得到大大的提高,这也是人们重视遥感技术的重要原因。另外,遥感 技术进行传导、接收、处理、解译和编图主要是通过电子光学仪器及电子计算机来进行,并使宏观生态环境监测工作实现了现代化。

再次,适应性强,可获取其它监测手段无法获取的信息。遥感技术之所以适应性强,主要体现在对人们无法进行常规监测、地面工作的地区进行监测,例如,原始森林、海洋生态环境的监测、高寒 山区、冰川、沙漠、沼泽、冻土的监测等。对于人们无法感觉和监测 的环境信息,可以利用遥感技术的穿透作用来进行获取,例如,穿 透植被覆盖和第四纪地层,提供一定深度范围内的环境和资源信 息。确定深部基岩裂隙地下水污染防护措施以及规划水源保护区等,可通过了解覆盖层厚度变化及下部基岩隆起、凹陷来进行,经 济而又实用。在海洋生态监测中,常常对赤藻类分布情况及近海污染进行监测。

最后,可用于动态监测。遥感技术可以取得精确的环境动态变化资料,其实现动态监测是通过周期性地对大范围的环境来进行。遥感技术实现动态监测在很多领域都是非常重要的,例如:自然环 境灾害,乱砍滥伐造成森林破坏,水体污染等检测。

遥感技术在水环境监测中的应用提供了其自身独特的优势,随着传感器技术的不断发展,为遥感技术在水环境监测中的应用提供了强大的保障。总而言之,遥感技术在水环境监测中的应用主要从以下几方面进行:(1)研究利用新型遥感数据；(2)提高水质遥 感检测精度；(3)对水质遥感检测模型空间扩展进行研究；

(4)综合 利用“ 3S”技术。

第五篇：遥感技术在地理科学中的应用

3.遥感技术的实际应用

3.1 遥感技术在地质灾害中的应用

遥感技术应用于大面积的地质灾害调查, 可达到及时、详细、准确且经济的目的。在不同地质地貌背景下能监测出地质灾害隐患区段, 还能对突发性地质灾害进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。为此，我国设立了专门的“地质灾害遥感综合调查”课题, 经过近20年的实践,已摸索了一套较为合理、有效的滑坡、泥石流等地质灾害遥感调查方法。在“5.12”汶川大地震的后续救援工作中，遥感技术就发挥了突出作用，第一时间提供了地质地貌变化情况，为政府作出正确决策提供了依据。

3.2 遥感技术在生态环境中的应用

伴随着社会的进步和发展，气候变化、环境污染成为了人类世界所面临的发展瓶颈。遥感技术应用于宏观生态环境要素的监测,具有视野广阔、获取的信息量多、效率高、适应性强、可用于动态监测等众多优点,同时其技术方法成熟。为此,采用卫星遥感这一面向全球的先进技术,是环境科学研究的必要途径,它不仅可以为我们提供大面积、全天时、全天候的环境监测手段,更重要的是能够为我们提供常规环境监测手段难以获得的全球性的环境遥感数据,这些数据将成为我们进行环境监测、预报和科学研究不可缺少的基础。

遥感技术应用于环境监测上既可宏观观测空气、土壤、植被和水质状况,为环境保护提供决策依据,也可实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,及时制定处理措施,减少污染造成的损失。其从空中对地表环境进行大面积同步连续监测,突破了以往从地面研究环境的局限性。

如赤潮遥感监测。1995年至1997年国家海洋局第二海洋研究所开展了“海洋水产养殖区赤潮监测及其短期预报试验研究” ,该项目成功地监测和预报了1997年11月发生在广东沿海和1997年7月发生在浙江的赤潮。开创了国内赤潮卫星遥感实时监测和预测的先河。

3.3 遥感技术在农业气象灾害中的应用

目前我国农业生产基础设施薄弱,抗灾能力差, 对气象环境的依赖性很大。农业气象灾害对国民经济,特别是农业生产造成了极为不利的影响。利用遥感技术，可以绘制更加清晰、形象的气象图；进行气候资源监测评价；气象灾害评估；气象灾害预警、气候分析评价等等气象服务；建设基于遥感技术和地理信息系统(geographic information system)GIS支持下农业气象灾害监测系统开发；利用气象数据,结合GIS背景资料对危害区域、危险程度、受害作物面积进行分析、计算、评估，预测洪涝灾害的演进规律，提供受灾区域、受灾人口与损失估算报告, 并根据已有的抗洪措施形成后期应急反应方案以及防灾系统建设方案。