孙牧驹 殷朋 甘宇

中国石油西南油气田分公司输气管理处

摘要：针对传统人工巡检在油气长输管道管理中存在的效率低、风险高、全覆盖难等问题，本文以西南油气田某作业区为试点，提出并构建了一套基于无人机巡检与人工处置维护相结合的管道巡护新模式。详细介绍了无人机智能巡检体系及其巡检作业流程，并重点对其巡检效能进行了分析。通过对比巡检体系实施前后的巡检数据与人员配置，结果表明，新型巡检方式下风险发现数量是人工巡检的1.9倍，巡检人员总数缩减84人，显著提升了管道安全管控水平与运行效率，可为油气行业数字化转型及无人机巡检技术的深化应用提供实践参考。

关键词：油气长输管道；无人机智能巡检；效能分析；数字化转型

西南油气田某作业区管理着3条总长513.88公里的长输天然气管道，沿线设6座站场和23个阀室。管道多位于自然环境复杂的川东大山深处，外部运行条件恶劣。日常管理模式主要依赖传统人工巡检，辅以局部视频监控方式。然而，人工巡检不仅工作强度大、危险程度高，还存在着巡检间歇空档期长、视野受限等问题，特别是在山区、河流、滑坡地带以及冰雪、高温等恶劣天气下，难以及时发现威胁管道安全的第三方施工、地质灾害等隐患，巡检质量和效率难以保证。随着地方经济建设发展与管道安全保护的矛盾加剧，以及企业数字化转型的深入推进，作业区通过构建无人机智能巡检体系，以期引入新型巡检技术以弥补传统巡检方式的不足，全面提升管道安全管控水平。

1  无人机智能巡检体系概况

（1）巡检体系架构

整体采用分层架构设计，通过空、天、地一体化的数据采集与智能分析，构建完整的无人机智能巡检体系（图 1）。

图 1 无人机智能巡检体系分层架构设计

第一层（数据采集层）： 由无人机自动机库、无人机单兵巡检系统及人工地面巡检组成，负责对管道沿线进行多源数据采集。

第二层（平台层）： 部署无人机智能巡检云平台（风险管控中心），集成飞行控制、数据传输、AI图像识别、任务调度等功能，对采集的数据进行高效汇聚与智能分析。

第三层（应用层）： 面向终端用户，提供巡检任务管理、飞行轨迹可视化、隐患预警推送、巡检报告自动生成等服务，并实现与处级管道管理平台的数据交互。

（2）无人机机型选择

用于管道巡检的无人机主要有固定翼、多旋翼、复合翼等类型。考虑到川渝地区山高谷深、地势起伏大的特点，固定翼无人机因飞行仰角限制，难以实现地形跟随飞行，无法满足高陡坡地段的精细化巡检需求。而多旋翼无人机机动灵活、可悬停，能有效进行地形跟随，并在必要时抵近观察。因此，最终选用多旋翼无人机作为核心巡检设备，以确保巡检效果与安全性。

（3）  巡检方式选择

根据管道沿线地理环境与社会依托条件的差异，采用“自动机库+单兵小组+人工补充”的复合巡检方式。

无人机自动机库： 部署在管道集中、交通不便、人员难以到达的区域，如输气站场或附近民房楼顶。单个机库可覆盖半径约7公里的管道，共部署7套自动机库，实现全天候、全自主化巡检。

无人机单兵小组： 适用于交通条件相对较好的管段。每个小组配备无人机、车辆及单兵AI分析系统，单日最大巡检里程可达50公里以上。

人工地面巡检： 主要用于禁飞区等法律法规限制区域，同时对无人机发现的风险进行现场确认、跟踪与闭环处置，巡检频次根据风险等级动态调整。

2  巡检作业流程（图 2）

图 2 巡检作业流程示意图

自动机库巡检流程。任务设计→系统定时下发指令→无人机起飞作业（实时直播+AI识别）→降落返库→上传巡检视频→人工与AI双重审核→隐患截图与确认→生成巡检报告→推送至相关人员现场处置。

单兵系统巡检流程。任务设计→飞手领受任务→起飞作业（实时直播）→落地后连接单兵系统进行AI二次识别→飞手审核并截图隐患→推送至巡检平台→生成报告并推送至APP→相关人员现场确认处置→返回驻地后上传原始视频。

人工巡检流程。沿用传统地面巡检方式，重点负责无人机盲区及风险点的复核与处置跟踪，并通过手持终端完成过程记录与风险销项。

3  巡检体系效能分析

巡检效能对比。智能巡检体系投运一年以来，无人机自动机库与单兵小组累计作业28 000余架次，总飞行里程达17.7万公里，通过“人工审核+AI智能识别”，共有效发现管道威胁隐患800余起。以体系前三个月的运行数据为例：无人机巡检共发布风险预警1189次，经去重与核实后，有效信息533条；而同期传统人工巡检发现的有效风险信息仅为278条。无人机巡检的风险发现数量是人工巡检的1.9倍，巡检效果显著提升。

人力效能优化。新型巡检方式的应用带来了显著的人力优化效果。如表 1所示，巡检人员总数由原来的125人缩减至41人，净减少84人，降幅达67.2%。目前仍处于巡检方式转换期，随着管理流程的进一步成熟和体系智能化水平的提升，人员配置仍有优化空间。人员数量的大幅压减，不仅降低了企业的人工成本，也从根源上减少了巡线员暴露于野外高风险环境中的安全风险。

表 1 巡检方式及人员数量对比表

应急响应效能。在模拟应急测试中，单兵小组接到距起飞点5公里外的紧急施工取证任务后，仅用15分钟准备即迅速起飞，无人机飞抵目标点上空悬停取证，并将现场高清影像实时回传至后端平台。整个过程中，无人机在5G网络支持下，可实现航线飞行与手动操作的灵活切换，展现了其在应急场景下的快速响应与灵活机动优势。此外，无人机还可挂载喊话器、探照灯等设备，进一步拓展了应急处置能力。

综合优势总结。相较于传统人工巡检，无人机智能巡检在以下方面展现出明显优势。

巡护合规度：严格按照预设路径飞行，无漏巡、绕行现象，轨迹实时上传。

巡护效率：巡检速度达36～54公里/小时，单日最大巡检里程远超人工方式。

管理便捷性：通过云平台实现多设备云端管理、任务一键下达与状态实时监控。

巡检精细度：搭载高清传感器，可反复查看细节；结合AI辅助分析，减少人为描述误差。

视角与视野：提供“空中视角”，视野宽广，可覆盖管道两侧各100米范围，全方位监测管道及周边环境。

4  结论与展望

无人机智能巡检体系成功构建并实践了“无人机巡检+人工处置维护”的油气长输管道安全管理新模式，并经实践证明，在提升风险发现能力、优化人力资源配置、强化应急响应效率等方面成效显著，为管道安全管控的数字化转型提供了有力支撑。但在实际应用中也发现了一些不足，如复杂天气（雨雾）对光学传感器的影响、多旋翼无人机续航能力的限制等。未来，可沿着以下方向持续创新。

提升环境适应性：应用具备防尘防水功能的新型无人机，并融合热成像等技术，增强在雨雾等恶劣天气下的巡检能力。

增强续航能力：探索采用碳纤维等新型轻质材料，优化机体结构，以延长多旋翼无人机的续航时间。

深化智能分析：发展机载AI自识别算法，将风险识别与标定前置，减少对数据传输和后端人工审核的依赖，提升预警效率。

拓展通信技术应用：结合5G等实时通讯技术，提升图像传输速度与质量，但在应用中需考虑偏远地区的网络覆盖问题。

随着技术的不断进步和应用场景的持续拓展，无人机必将在油气管道巡护领域发挥更加全面和深入的作用，为行业高质量发展注入新动能。

作者简介：孙牧驹，1990年生，本科，工程师，管道保护三级工程师，主要从事长输天然气管道运营及建设工作。联系方式：15198199920，sunmuju@petrochina.com.cn。