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案例 | 油气管线自主巡检:以全自动机场为载体,结合AI与无人机实现管道全流程值守无人化
案例 | 油气管线自主巡检:以全自动机场为载体,结合AI与无人机实现管道全流程值守无人化

图片 云圣智能通过其自主研发可网格化部署的“全自主无人机巡检系统”,融合“AI、数字孪生管控、物联网、云计算”等行业先进技术,可为油气管网打造高频次、常态化、无人值守化自主巡检模式,有效协同油气管网数字化转型,减轻人员投入压力,实现降本增效,整体系统可实现: ①对异常现象场景(人、车、静物占压、施工、可见漏油等)识别; ②巡检过程中进行异常现象的实时报警; ③对异常场景中目标信息(人脸、车牌号等)取证; ④对证据信息(图片、视频)的回传、分析; ⑤基于大数据分析形成管道区域的风险分级报告。 中国能源行业:人工巡检油气管道任务重、困难大,亟待智能技术提高效能 在国家新基建战略部署下,传统能源行业的信息化和智能化转型升级已经成为企业发展的重心和方向。特别是随着5G、大数据、物联网、云计算、人工智能等高新技术的不断发展和应用,油气管道的运维工作已经由传统管理模式逐步向“无人化”运维模式发展。“无人化”运维当前已成为油气管道企业数字化转型、智能化发展、强化本质安全、提高系统效率、控降运营成本、实现高质量发展的关键支撑。 我国地域辽阔,地形复杂,油气管道穿越公路、河流、沙漠、农田,线路长,覆盖范围广、地理环境特殊,通过巡检及时掌握管网运行状况及周边环境变化,发现管道缺陷和安全隐患,是保证油气管网安全运行的基础。然而当前油气管道巡检现状却多以人工运检为主,这给当前油气管道的巡检带来了诸多安全隐患与困难。 1. 线路管网维护任务重:对长输油气管道经常要求“短平快”巡检,测量周期短、任务重、要求严;管网自身结构存在诸多薄弱环节,随周边环境影响,如巡检维护不及时,极易加快管道的老化。 2. 传统人工巡检不全面:管道覆盖范围广、地理环境复杂,穿越无人区如沙漠戈壁、森林、高山等,有时人员和测量仪器无法到达。 3. 高后果区易发次生灾害:对于潜在影响医院、集市、学校等人群疏散困难场所和周边有化工厂、加油站、油库等易燃易爆场所的管道,难以进行高频次的巡查,突发风险只能被动应对。 4. 险要地带易发地质灾害:管道大多分布在野外,特别是险要地段难以实现巡检管理监督,防控自然和地质灾害损毁困难、安全隐患排查不及时。 5. 管道泄漏隐蔽性高:传统石油、天然气泄漏检测依靠人工嗅觉、地面仪器、地表植被观察分析等,存在局限性;巡检不及时危险性高。 6. 打孔盗油现象频繁:管道分布的复杂性和隐蔽性导致非法盗油现象时有发生,不仅给管道带来破坏,也会引发油气泄漏导致的安全事故。 无人机油气管线智能巡检应用案例解析:以云圣智能打造全自动无人机巡检系统为例 云圣智能深度分析当前油气管道安全运维发展存在的现状和问题,为解决当前行业痛点问题,助力国家管网公司落地“实施市场化、平台化、科技数字化和管理创新“四大战略,加快建设“全国一张网”,着力打造“智慧互联大管网、构建公平开放大平台、培育创新成长新生态”的战略,云圣智能提供了在油气管道场景下打造立体全息物联网络的系统规划,推出油气管道全自主无人机巡检系统,整体系统以“工业无人机+全自动机场”作为数据采集载体,融合数字孪生、人工智能,物联网等先进技术,实现油气管道场景下的高频次、常态化和无人值守的巡检工作,足不出户,统揽全局。 1. 方案设计思路 全自主无人机巡检系统由虎鲸工业无人机、虎穴全自动机场、虎视四维全息管控平台、智能识别软件以及平台云系统构成,通讯方式采用移动通讯网络传输。接到巡检任务后,工作人员可在虎视四维全息管控平台中一键远程下达飞行指令,千里之外的虎鲸工业无人机即可从虎穴全自动机场中自动起飞,整体系统可覆盖以全自动机场为中心,12km直径范围内的油气管道巡检,无人机巡检画面可实时回传至四维全息管控平台,实现全流程无人机值守化巡检。 虎视四维全息管控平台作为数字孪生式管控平台,可三维数字化复现油气管道真实世界场景,基于物联网技术,可接入油气管道内多项物联传感设备,结合全自主无人机巡检系统,实现管道数据的全方位感知。 图片 系统作业流程图 2. 智能识别软件基于深度学习实现目标检测 系统智能识别方面,云圣智能采用“端边云”一体化协同识别,基于无人机端侧AI识别功能,可对油气管道周边异常现象进行实时识别报警取证,采集后整体图片、视频证据信息将通过移动通讯网络实时回传至云平台进行分析,产出风险报告。 无人机自动巡检系统采用卷积神经网络深度学习算法对巡检过程中拍摄的图像进行目标检测,在无人机端侧即可实现巡检对象的智能识别,采用语义分割技术设立管道高风险区域电子围栏,精准识别目标物,并实时显示目标物的类别和数量,发现异常实时报警。海量巡检数据也可同时上传云平台,基于云计算进行大数据分析与存储。 图片 图片无人机端侧AI识别 3. 全自主无人机巡检系统各项功能: 全自主无人机巡检系统可实现航线规划、自主飞行、自动更换电池、自动更换吊舱、人工智能识别、智能管控和操作管理等功能: 航线自主规划:基于激光点云和倾斜摄影技术融合的三维实景模型,工作人员可通过虎视四维全息管控平台自主规划无人机油气管网巡检航线,航线可进行多次编辑,可根据巡检需要增加或删减拍照点位,制定灵活。 图片 全自主飞行、支持蛙跳式巡检:通过虎视四维全息管控平台,工作人员可远程对虎穴全自动机场中的虎鲸工业无人机一键启动控制,实现巡检自主飞行和全地形覆盖;结合全自动机场,实现多任务协同巡检如蛙跳式巡检,形成区域网格化巡视网络。 图片 自动更换电池:虎穴全自动机场可为虎鲸工业无人机自动更换电池,更换下的电池可在虎穴全自主机场中充电,无人机自换电到再次起飞仅需3分钟,此功能有效解决无人机飞行中的能源问题,是实现无人机全自主智能巡检的必要环节。 图片 自动更换、配置多元传感器吊舱:虎鲸工业无人机可根据作业需求,自主搭载、自动更换吊舱,解决了飞行中能源问题和工具问题,是实现无人机全自主智能巡检的必要环节。搭载可见光吊舱和红外热成像吊舱,配合使用具有昼夜监控能力,可对管道及其周边5m安全距离内静物占压、违章施工、大车碾压、地下渗油(白天)、打孔偷油行为(夜间)等场景进行智能识别和实时报警与预警。搭载高音喊话器,对占压人群进行劝导驱离,保障输油管线安全。 图片 系统自主化智能管控:全自主无人机巡检系统可从巡检任务的制定、巡检全过程实时监控,到巡检成果的汇总,形成工作闭环,实现油气管道巡检的综合管控。 系统后台管理:虎视四维全息管控平台提供完善的后台管理,口令验证及权限验证功能,使所有操作有详细记录,并存入历史数据库。每个远程用户的登录时间、用户名及修改系统配置、控制设备运行等操作均可完整记录,高级系统管理员可以随时检查每个用户所作的操作。 图片系统管理平台 应用效果 部署并应用全自主无人机巡检系统,不仅大大降低了人工巡检所带来的安全隐患和难度,而且显著提升了输油管线的巡检效率和精细度。无论是对油气管线的定期普查,还是突发事故的应急巡检处理,特别是需要加强巡护的高后果区,系统均可实现7*24小时不间断的日夜守护。用全自主、可视化、智能化的巡检系统方案,开辟了解决油气管道巡检痛点难点问题的新路径,促进了油气管线智能化的管理升级,从而实现安全、成本、效能总体最优。 图片现场应用部署 在国家对能源需求越来越大的今天,在数字化、智能化变革的浪潮中,云圣智能将充分运用AI、大数据、物联网、云计算等使能技术,不断创新产品和解决方案,与行业客户及合作伙伴携手共进,为油气能源的安全运输保驾护航,为国家管网公司实现数字化、智能化的转型升级助力。图片