无人机智能巡检技术在油气管道完整性管理中的应用策略研究

1 无人机智能巡检技术应用背景

近年我国油气管网加速建设，《中国天然气发展报告 (2025)》显示，2024 年全国新建长输管道里程超过 4000 千米，长输天然气管道总里程超过 12.8 万千米。辽河油田油气集输公司管理近千公里油气管道，跨六市且途经苇塘、山区等复杂地貌。人工巡检按 “长输管线日检 1 次、集输管线周检 2 次” 执行，但存在三大挑战：一是需沿管道徒步，全线巡检耗时久、效率低；二是部分管段受季节影响人员难通行，形成盲时盲区；三是依赖肉眼观察，视角固定、主观性强且无影像记录，易漏检误判，不利于追溯。

2021 年，该公司探索无人机技术应用，组建专业巡检队伍，采用 “人巡＋机巡” 空地一体化模式。截至目前，无人机覆盖 400 余公里重点管段，累计巡飞 14 万余公里，及时处理泄漏、违章占压等问题 300 余处。

无人机管道智能巡检通过搭载通信、传感设备，实现管道周边问题自动检测、数据采集与同步监控，相较人工巡检具经济、高效、精准、可视化等优势。

3 无人机管道常规巡检模式策略

3.1 巡检主要机型

当前主流机型为多旋翼无人机与垂直起降固定翼无人机。短管道及需悬停抓拍、红外测温等精细化巡检需求，优先选多旋翼无人机；单架次航程超 20 公里的长距离管段（如海底管道），推荐垂直起降固定翼无人机；60 公里以上长输管道，建议二者协同：

常规段用垂直起降固定翼广域覆盖，精细化段用多旋翼定点检测。同时，需依现场电磁环境动态调整垂直起降固定翼单架次航程，优化通信监测阈值，规避 “盲飞” 风险。

3.2 巡检流程及内容

基于辽河油田实践，建立 “任务接收 - 现场勘查 - 航线规划 - 空域报备 - 管道巡检 - 报告分析” 六阶段闭环体系，通过 PDCA 循环持续改进：

任务接收：依托 GIS 获取管段坐标，结合管道完整性评价，编制含机组配置、机型选择等的标准化方案；

现场勘查：验证管道路由，检测高耸构筑物等风险要素，建立飞行安全数据库；

航线规划：三维建模构建管廊数字孪生体，用蚁群算法优化路径，生成符合CCAR-92 部要求的任务包；

空域报备：通过 UOM 系统查空域、报计划，管制空域需提前 24 小时申请，获审批后方可进行巡检任务；

管道巡检：用 RTK 定位实现厘米级航迹跟踪，实时回传影像数据，主要巡检内容见表 1；

报告分析：结合计算机视觉智能识别影像，生成含缺陷定位、风险评级的标准化报告。

表1 油气管道无人机主要巡检内容

4 无人机管道智能巡检模式策略

2025 年辽河油田实施无人机场建设，油气集输公司作为试点，推进无人机场网格化部署，开发 “天网” 管理平台，结合单兵模式创新 “机场 + 单兵” 混合巡检体系。机场实现无人机自动起降与数据传输，单兵负责应急响应及甲烷检测，二者互补提升监控实时性与精准度。

4.1 无人机场智能巡检实施策略

公司基于大疆机场 3 代构建网格化方案，依托 “天网” 平台（集成 BIM+GIS 双引擎，含设备管理、任务调度、数据分析三层模块），在盘锦管道密集区建 4 节点无人值守网络，实现任务部署、计划执行等智能功能。实践表明，该模式覆盖 240 公里管道全天候自主巡检，可替代原有单兵日常巡检；应急时可调度就近机场无人机，用高清及红外镜头侦察并回传画面，效率较单兵提升 3.2 倍。

4.2 单兵智能巡检实施策略

单兵巡检侧重精细化操作与应急响应，配备便携无人机及专业设备，主要应用方向如下：

管道精细化巡检：搭载可见光 + 红外 + 激光测距云台，日间广角扫描 100 米范围，发现问题切换变焦镜头抓拍标定；夜间用 640×512 分辨率红外热像仪识别盗油及泄漏。气管道巡检可加气体检测模块，规划蛇形或手动飞行，速度≤5 米 / 秒，低飞提升精度，超限点自动声光报警并记录数据；

管道地表环境监测：用全画幅云台获取厘米级正射影像，定期建模对比，结合 AI 分析违章施工等变化，预判风险；

管道埋深动态监测：丘陵沙漠等区域，无人机搭载激光雷达测绘仪，定期巡测生成LAS 三维模型，比对埋深数据，超阈值自动分级报警 [3]。

5 无人机管道智能巡检的提升建议

5.1 强化运行资质合规管理

2024 年 1 月 1 日《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》实施，要求企业获运营合格证、人员持 CAAC 资质证书。需提前储备操作人员，避免 “黑飞”，同时加强无人机多元化挂载技术培训，推动巡检高质量发展。

5.2 加强飞行过程风险控制

主流工业级无人机避障系统存在盲区及失效问题，遇镜面反射、细障碍物（树枝、线缆）易识别失效。巡检前需做三维环境建模与风险评估，建立障碍物数据库及动态路径算法，规避设备及人员风险，符合《民用无人驾驶航空器系统安全性要求》。

5.3 加强管道信息安全管控

定期扫描系统漏洞修复风险；无人机设单北斗导航模式；管理平台私有化部署，数据传输时加密管道信息，防止泄露。

6 结束语

无人机智能巡检技术在油气管道日常巡检、应急响应等领域优势显著，可提升效率、降低成本、保障安全。但目前在合规、飞行及信息安全方面仍需完善。随着科技进步，该技术将应用于更多场景，为国家能源安全提供支撑。

参考文献

[1] 段云跃，谢德俊。无人机巡检技术在长输管道高后果区管理中的探索与应用 [J].石油库与加油站，2020,29 (1):7.DOI:CNKI:SUN:YKJY.0.2020-01-002.

[2] 张秀璋。无人机在城市高压燃气管道巡检中的应用 [J]. 能源研究与管理，2020(3):5.DOI:CNKI:SUN:HXLY.0.2020-03-026.

[3] 龙彬。无人机测绘技术在管线埋深巡查方面的应用 [J]. 中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术，2021 (5):2.