九天无人机-天然气管道巡线技术方案

九天创新•天然气管道巡线技术方案

深圳市九天创新科技有限责任公司

二零一六年八月

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2.天然气管道巡线需求

为了保障天然气管道能够安全运行，巡查发现管道周围存在的

不安全行为及事故隐患能及时有效的得到处理，巡线工作应按照

“早发现、早沟通、早预防”的原则。

天然气管线巡线要做到：

对管线周边一定区域内是否有施工现象，如有施工应纳入重点巡

查区域，并进行预防性协调与沟通。对于可能交叉通过管道或在管道

中心线5米范围内的施工应提前告知相关部门，以便采取对应措施。

在气象灾害或地质灾害发生后，应立即对管线进行巡查，并做好

应对保障措施。

对天然气管线是否有管道老化、锈蚀、漏气等现象进行巡查，确

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保天然气管线能够安全、可靠的运行。

3.无人机巡线的意义

天然气管线一般呈线形分布，其线路长度通常达到上百公里，人

们在巡检作业中主要关注的是管线本身及其周边1公里范围内的环

境情况。因此，作为一种有效的监测手段，无人机技术可以实现对管

道沿线的宏观监测，对管道本身可实现重点、微观监测。

无人机具备高空、远距离、快速、自行作业的能力，可以穿越高

山、河流对输电、输油、输气线路进行快速巡线，对架空线的铁塔、

支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹及输油管道是否

有原油泄漏、气体泄漏、环境是否受到污染、管道材质是否遭到破坏

进行全光谱的快速摄像和故障监测。

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。

应用无人机对天然气管道进行巡线可以做到：

•大大提高天然气管线巡线效率，对于管线长度几十公里，甚

至上百公里的天然气管线，如果由巡检人员进行人工巡线，

需要大量的人力，花费十几天，甚至几十天的时间来完成，

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而由无人机进行巡线，几天时间便能完成数据获取和分析的

工作，完成巡线任务；

•降低安全隐患，对于沙漠、森林、山地等地形复杂的区域，

人工巡线时，巡检人员的安全不能够有效保障，将面临人身

安全威胁，使用无人机巡线可大大降低这些隐患；

•数据可有效存档，便于以后管道分析，通过无人机飞行获取

的巡线数据，可进行电子归类存档，可用于以后的分析工作；

•避免局部区域漏检的情况，由于受到复杂地形条件的影响，

有些区域，人工巡检不易或无法完成，而应用无人巡检便能

很好的解决；

无人机巡线的优点：

1、使用灵活

无人机通过不同航高可实现高空间、大面积巡线，也可实现

低空间较小范围精确监测，也可多架、多次同时对上万平方公里测区

进行巡查。通过多光谱分析，得到大面积测区的各项监测数据，以面

信息结合传统点信息，从而为整个线路检查提供依据。

2、高分辨率、处理速度快

无人机上搭载的摄像装备其影像分辨率可以达到0.02-0.2米,

分辨率优于目前国内外一些高分辨率卫星影像数据；数据采集和处理

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速度快，其采集能力能达到每天采集和处理近4000平方公里。

3、成本低、集成性强

兼具卫星影像的价格和航空影像的快速采集优势，采用高性能自

动处理技术，可完成数据的预处理、精加工及镶嵌及高程数据生成,

整体数据费用低。

4、安全、高效

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，能帮助获取管线周边的信息。

5、环境依赖小

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,

通过使用无人机代替巡线人员进行巡线。

二、我公司现有技术积累及产品

1.固定翼无人机系统

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固定翼无人机系统整机包括机体、动力系统、航摄系统及自驾系

统完全自主研发，并经过大量的飞行测试，性能稳定可靠。

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固定翼无人机采用EPO材料一体成型，结构稳定，内置的高清

晰度相机能够获取高质量的航拍影像。

固定翼无人机操作简单，实现了全自主起降，采用手抛起飞的起

飞方式，使无人机不受起飞场地的限制。地面站采用全中文操作界面,

易于操作。

自主研发无畸变测绘级无人机专用相机，配有专门用于无人机平

台的减震环境，整机重量不超过100克。

航拍专用相机

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相机畸变检校效果

与Sensefly公司的ebee无人机相比，我们的无人机拥有更长的

航时（ebee无人机的航时为45分钟），能够获取更多的影像数据；

整机一体成型，性能更加稳定；我们的无人机在空中直线飞行，在航

线上拍照，而ebee无人机在空中波峰式飞行，在俯冲关键点拍照，

主要是ebee无人机没有很好的解决机身的震动问题。

性能参数:

最大起飞重量980克

空机重量530克

任务载荷重量150克

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航拍传感器分辨率1600万像素

机长350毫米

翼展900毫米

定位导航方式高精度导航定位

动力类型电动

电池高性能锂聚合物电池

航时75分钟

巡航速度50-60公里/时

最大速度80公里/时

控制半径5公里

起飞方式手抛起飞

回收方式触地回收

任务高度100-500米

升限3000米

环境要求小于6级风，天气晴朗

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2.五相机四旋翼系统

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五相机四旋翼无人机机体采用全碳纤维复合材料腔体结构，一体

化成型，拥有更轻的重量和更高的强度。

五相机四旋翼无人机系统具有优秀的安全设计模式，即使通讯链

路丢失，也能够自动返回到起飞点。

五相机四旋翼无人机搭载的五相机传感器系统，可获取测区内多

个角度的影像，经过后期的数据处理，可得到更加直观的三维模型。

相机间夹角为45度，且相机像素数达到1亿像素。

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飞行与导航系统集成了三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁力计、气

压高度计等多种高精度传感器，同时采用卡尔曼滤波算法，使无人机

的操控更加安全、简单。

与安尔康姆的四旋翼无人机系统相比，我们的四旋翼无人机重量

更轻，载荷更大，且搭载的RTK差分导航定位系统，使无人机拥有更

高的飞行精度和更高的起飞降落精度，同时成果数据也有更高的定位

精度。

性能参数:

重量6800克

有效任务载荷2000克

轴距750毫米

动力类型电动

起降方式全自主垂直起降

航时55分钟（空载）

经济巡航速度30公里/时

最大速度40公里/时

定位导航方式RTK高精度导航定位

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控制半径10公里

传感器五相机倾斜摄影测量系统

任务高度50-500米

升限3000米

环境要求小于6级风，天气晴朗

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吊舱版四旋翼无人机，集成了高精度的RTK导航定位系统，可精

确定点悬停，搭载的可见光和热成像设备，可全天候执行任务，该机

操作简单，全自主起降。机体采用全碳纤维复合材料腔体结构，一体

化成型，安全可靠。

吊舱版四旋翼无人机系统具有优秀的安全设计模式，即使通讯链

路丢失，也能够自动返回到起飞点。

吊舱版四旋翼无人机搭载的可见光和热成像传感器系统，可同时

获取测区内的可见光个热成像数据，在夜间也能够观测目标区域，具

有全天候的监测功能。

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飞行与导航系统集成了三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁力计、气

压高度计等多种高精度传感器，同时采用卡尔曼滤波算法，使无人机

的操控更加安全、简单。

性能参数:

重量6000克

有效任务载荷2000克

轴距750毫米

动力类型电动

起降方式全自主垂直起降

航时55分钟（空载）

经济巡航速度30公里/时

最大速度40公里/时

定位导航方式RTK高精度导航定位

控制半径10公里

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传感器类型：CMOS；

传感器尺寸：1/2.3"CMOS；

像素数：2110万；

焦距（等效35mm焦距）：25-300mm；

可见光最大光圈：F3.6（广角）/7.0（长焦）

相机功能：具有自动拍照/混合式自动/P程

序/人像/自动快门/高速连拍/低光照等；

ISO感光度:自动,ISO80；ISO100-IS03200

视频:MP4［图像数据:H.264/MPEG-AVC］［音

频数据:MPEG-4AAeLC（单声道）］；

探测器类型：非制冷焦平面；

传感器波长范围：7.5~14um；

像素数：640X480；

像素尺寸：17um；

帧率：探测器采集帧率50Hz热成像仪输出

帧率25Hz；

热成像测温范围：-20~150℃；

热灵敏度：＜60mK；

焦距：25mm；

视场角：25。X19°；

角分辨率：0.68mrad；

最高温追踪：实时显示高温点的位置和温

度。

任务高度50-500米

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升限3000米

环境要求小于6级风，天气晴朗

三、应用案例

利用无人机遥感监测系统对西南丘陵地区的天然气管道进行巡

检。巡检长度约22公里，对输气管道沿线的整体建筑、地貌及周边

环境进行巡查，并拍摄了高清图片和视频。通过数据处理生成了管道

的无人机正射影像图。

天然气管道正射影像图

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天然气管道热成像视频图

根据管道安全的相关管理规定进行分析，得到以下结果：在距离

天然气管道75米的安全距离内，建筑用地总面积约为平方米；在距

离天然