无人机助力国家管网数字化智慧互联-智慧管网智能化油气管道技术交流讲座课件

无人机助力国家管网数字化智慧互联概要●管网无人机应用现状分析●应急抢维修科技数字化应用●站场及管道运行管理手段提升●管道工程实景BIM全球油气应用发展国内海外炼化厂站场的巡检及泄露检测/应急为主以管道巡检/应急为主欧洲中国典型使用单位•道达尔：••••典型使用单位•国家管网华南•••••俄罗俄罗斯斯国燃气家集团石油挪威得克国家尼普石油国家国家管管网网新西气管道气东输中石中石化胜化西利北油田油田中石油工程公司北美•典型使用单位壳牌•••BV等MarathonpetroleumOccidentalpetroleum(Oxy)东南亚中东典型使用单位•马来西亚国油典型使用单位：•••印尼HGIS国油沙特阿美海外油气无人机应用沙特阿美独立的无人机部门统一进行机器人、无人机的应用探索、规范及采购计划部门应用场景视频实时回传无人机侦测火炬塔巡检环境检测IT部门InspectiondepartmentNorthGhawarProduction全球最大的传统油田SouthGhawarProduction阿美最大的炼化厂RasTanuraRegineryEngineeringYanbuNGLNARegionalPowerOperationSARegionalPowerOperationBerriGasPlantEast-WestPipelineDepartment巡检测绘建模甲烷泄露检测安全巡逻甲烷泄露检测安全巡逻海外油气无人机应用壳牌顶层设计考虑多业务融合VeSurveysgetationMonWildLifeitoringEmissionDetectionEnvironmentalShorelinesurveysFinFansRemoteVisualFloodSimulationFlareTipsInspectionSheenDetectionRoofInspectionElectricalLinesInspectionFaçadeTransformersSprinklerSystemsPipelineHeadersHVACPipeRacksCableTraysAwaSituarentionaesslJettyMooringInspectionLiSolarPanelsnes/DolphinsPondInspectionRealEstateInvestigationAccidentSupplierDamgaCladdingged/MissinPeopleFindingPlatformsOilSpillResponseVolunteerRescueMarineSimFloodulationStandingWaterMutualOtherSitesAidtoDrainsTankFarmInspectionEmergencyCommandFireMonitoringLocalControlHomeWorkerOperationsSupervisorSealCorrosion/HolInspectionMoMaterialnitoringDrones&RobotPilotsGroundesLogisticsRoutinePatrolRobotsOnMaintenancepreparationwork-HSSEManagerBermSlumpingElevationCmonitoringonstructionBarrierTruckIntrusionRoofVariousSiteTankBulgingTAPlanningMoStartupnitoringInspectionAssetsCosnupstreurctionvisorVegetationSocialTempDistancingeratureInspectorProjectPlanningSiteSecurityChecksGoal:Reducetravellingexperts,EliminateConfinedSpaceEntriesandWorkatHeight海外油气无人机应用法国燃气实际应用常态化管道GIS化分级管理法国燃气•依托无人机公司对管道进行二维信息数字化周期性采集实景辨识标注管道高风险段落•国内油气无人机应用现状管道本体、外破巡检，偷油盗油监控主要应用于集输管道，部分应用于长输管道中石化胜利油田油田日常巡检华北油田集输管道站场应用管道防偷油巡查中石化西北油田智慧站场国家管网北京天然气管道天然气管道综合管理应用现状•抢维修应急视频回传、管道施工及环境巡检、管道信息化采集油田培训中石油长庆油田炼化厂数字化巡检应用镇海炼化国家管网西气东输天然气长输管道巡检•应用频率：非常态化应用或采购无人机服务中石油工程建设西南分公司直投项目工程设计应用•大多数处于关注、试点阶段炼化厂应用中海油炼化厂巡检应用国家管网新气管道韶关分部长输管道工程建设国家管网华南公司试点无人机整体应用长输管道运维巡检油气产业无人机应用场景|管网是核心应用场景场景管道巡检设施巡检抢维修施工监理泄漏检测安保巡逻壁厚检测罐内检测勘探运输技术成熟度应用频次目标⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐✔⭐⭐⭐⭐✔•无人机不可替代性工作无人机应用的价值创造应用频率及规模技术产品方案的成熟度⭐⭐⭐⭐⭐✔•⭐⭐⭐⭐⭐✔•⭐⭐⭐⭐✔•⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐管网无人机应用的核心价值科技数字化管理创新决策层数字可视化综合判断一体化管控数据管三线桩坐标一牌航线任务限实飞时空域解禁飞实时行状态图像二景三模维实型施工信息预控自动模型分析设飞备行状态日志维保护险售后数据管理手段提升••••数字化可视化多维度所见即所得高实时性传输通道光纤5G自组网卫通存储卡感知载体人员车辆船只多旋翼固定翼混合翼降低运行建设成本•••无人化自动化发现风险点工程核算感知设备阴保检测内腐蚀检测应力检测内外检测气体检测OGI/TDLAS倾斜相机红外热成像相机高分辨率相机激光雷达施工建设管道运维抢维修站场管理应用场景场地勘察拆迁管理夜巡穿跨越设施巡检现场调度水域分析锁定管线工程规划数字化三维模型自动巡检泄漏检测施工质量超挖超占超期外供电线路巡检打孔盗油壁厚检测进度管理救灾抢险二维信息化巡检应急维抢修数字化应用

应急维抢修数字化智慧化痛•点一：应急预案文档多现场难应用决策指导有限现有应急预案文档复杂，分支多，现场无法快速查阅；应急预案文档一般以图片文本形式展现，不直观，单纯通过查阅文档很难从宏观层面把控应急预案整体；应急事件需要详细建筑设计信息、地形地貌信息来辅助应急决策，但传统方式往往无法提供该类信息；应急事件发生后，信息量巨大，而且这些信息往往都包含有地理位置，传统的应急预案很难把各种实况信息集成起来，提取、分析信息，提升信息价值；•••痛•点展开救援二行动时，：传统GIS地现图不能反场映现场真地实情况;图细节缺失管道走向水域判断难•埋地管道的现场识别，周边地势影响情况，涉及水域预估系统分析困难•••救援力量的科学调度部署需要基于准确反映现场的地图；现场感知设备获取到的人员位置，火情位置等信息未能穿透分发传递到指挥一线作战的指挥员；一线作战队伍也需要准确掌握己方和火情的位置，以便有针对性地调整进攻撤退策略；传统地图信息老旧救援现场的实际情况情况发展多变地面视角难以把握全局痛点三：抢维修的安全监察进度质量管控•••天然气管道现场施工放气安全监控；施工范围、开挖深度宽度评估及监控难以量化；每日进度管理，数据留存困难；超挖超占超期开展大范围救援行动需要基于对火点/火线的准确定位石油石化应急应用流程01实景预案作战规划02视频回传情报获取前线触达指挥联动03地理建模灾情掌控04灾后复盘数据管理•对事故现场进行精细化二维或三维建模，记录现场受灾情况并存档，用于灾后评估及战术复演可在二维或三维模型中标记，并测量出灾害现场的面积、体积、距离等信息••侦察无人机采集高精度模型实景模型提供各类实时信息方便•前突单兵无人机迅速将现场视频画面传回前方指挥部或后台指挥中心•采用航测无人机+软件对灾害现场快速二维实时建模，供后台指挥人员研判灾情应急救援人员进行指挥决•事件发生后提供各类实时信息方便应急救援人员进行指挥决策快速分享给前来增员的救援人员，还没到达现场也能够整体了解•基于地理模型，进行热点、核心区域以及人员位置标记，掌控现场态势，制定战法•获取并回传现场以及周围环境，风速风向，气温，着火区域以及火势走向等信息侦察无人机+多传感负载识别信息，为作战提供行动指引••••指挥中心下发目标到前线作战队员，实现科学高效指挥调度持续监控，排查隐情，避免二次复燃或爆炸•应急预案提升：实景沙盘构建实景三维模型罐体装置单体化附加设施状态应急方案路线标绘应急信息推演应急现场无人机态势感知•对灾害现场全面准确的感知，及时掌握灾情的第一手信息是开展科学精准高效的救援行动的必要保证。高空视角3分钟快速回传多传感器感知目标锁定现场态势感知•••全面及时准确指挥决策组织•••科学精准高效救援力量调度应急现场无人机态势感知现场指挥平台地图显示目标点现场指挥平台多画面显示无人机打点上报目标点坐标夜间管道巡检••70米高度可清晰可见管道两侧各5米区域单架次可巡查1.3公里区域硬件配置M300RTK+H20TZ15SpotlightDJIPILOT1-2m/s70m-100m1.3km-90°~-75°2倍软件飞行速度飞行高度单点起降航线长度云台俯仰角度变焦相机倍率(探照灯关闭)（探照灯开启）（未开启夜景模式）（开启夜景模式）管道应急抢维修案例7月14日7月15日7月16日-某山区涉河管段2小时完成二维管线图辅助施工决策1.2.远程航线规划下发现场采集管线正射影像回传3.4.重建标注云端同步现场浏览分析管道精准位置锁定开挖1.2.管线走向叠加二维开挖量计算/三维模型，准确定位管线位置周边地势识别设备车辆部署1.2.完整点云重建索系离线三维巡检规划重复精准度可满足连接件巡检级别3.巡检结果通过平台进行标注及原图关联持续监控河流水域分析采样规划实现自动化巡检，作业人员仅需启动执行航线即可6公里已全部完成二维重建及标注道潜在影响区域是发展趋势。TheJanuarynewedition1,2020,includingofDirective060themethanecomesintoreductioneffectonElectricalLines气体检测OGI/TDLASMoMaterialnitoringFloodSimulation可完成管道支座索系连接处巡检482follows:-1athrough60.前突单兵无人机迅速将现场视场快速二维实时建模，供后台指LocalControl数据拷贝重建/导出/上传MarathonpetroleumDraftrequirementswerereleased航高仿地150米，重叠率95%，航速8m/sOilSpillResponse应急维抢修数字化智慧化区，其他可飞行区域781.更为严格的泄露检测要求站场管理手段提升•站内无人机自动设施巡检•泄露检测站场设施智能化巡检生产设施保温层巡检应用红外热成像对LNG站场低温泄露检测罐区巡检罐区顶部外侧区域视野盲区巡检补充影响生产部分设施需要停工才能靠近进行巡检效率提升人工攀爬巡检效率低，且巡检难以全覆盖有死角盲区，有漏检风险站场巡检巡检轨迹全程记录自动重复巡检飞行|精准自动化飞行巡检高精度三维模型•采用精灵4RTK与大疆智图重建高精度三维实景模型，精度优于2mm/pixcel离线三维巡检规划•点击三维模型所需巡检位置自动计算并生成巡检航线及负载相机动作精准巡检•经纬M300可进行AI巡检目标锁定，高精度飞行轨迹复飞及负载相机AI校正，实现螺栓级巡检目标精准采集自动化飞行•巡检轨迹可记录实现半自动化巡检作业降低人员学习成本站场自动化巡检样例更为严格的泄露检测要求法国加拿大ApproachtoMethaneReduction美国§60.485aTestmethodsandprocedures.60.8(a)In,theconductingownerortheoperatorperformanceshalluseastestsrequiredinreference§ceduresthetestmethodsinappendixAofthispartinthissection,ceduresas§60.8(b).specified(b)Theowneroroperatorshalldeterminecompliancewiththe60.483a,andstandards60.484ain§§as60.482follows:-1athrough60.482-11a,(1)leakingsources.TheMethod21shallbeusedinstrumentshallbecalibratedtodeterminethepresenceofbeforeuseeachdayofitsusebytheproceduresspecifiedinMethod21followingcalibrationgasesshallbeofappendixused:A-7ofthispart.The(i)Zeroair(lessthan10ppmofhydrocarboninair);andconcentrationno(ii)Amixtureofmethaneornmorethan2,000-hexaneandairppmgreateratathantheleakIfthedefinitionconcentrationmonitoringinstrument'sdesignallowsoftheequipmentformultiplemonitored.calibrationwithacalibrationgasscales,thenthethatisnohigherlowerscaleshallbecalibratedthan2,000ppmhighestscaleshallbecalibratedabovetheconcentrationspecifiedwithasaacalibrationleak,andthegasscaleonanthatisapproximatelyequalinstrumentwillbeusedduringmonitoring,to10,000ppm.Ifonlyonewillthenotbeusedduringowneroroperatorneednotcalibratethatday'smonitoring.thescalesthatTomeetthegoalsetoutbytheGovernmentofAlberta,wedevelopedregulatoryrequirementswithinUpstreamPetroleumIndustryFlaring,Incinerating,andDirective060:Venting,andDirective017:MeasurementRequirementsforOilandGasOperationsforpubliccommentinApril2018,andinDecember,2018,.Draftrequirementswerereleasedwereleasedtherevisededitions.TheJanuarynewedition1,2020,includingofDirective060themethanecomesintoreductioneffectonrequirements.TheneweditionofDirective017iseffectiveimmediatelyfollowingitsrelease.Therequirementsaddresstheprimarysourcesofmethaneemissionsfugitiveemissionsandventing,whichincludesemissionsfromAlberta’supstreamoilandgasindustry:pressors,dehydrators.Therequirementsalsopneumaticdevices,andglycolfocusonimprovedmeasurement,monitoring,andreportingemissions.Companiesmayrequesttouseanofmethanealternativeprogramprocesses(Altoutlined-FEMP)inDirective060.todeviatefromtheThetechnologiesanAERhasddevelopedanindustryontheseAlt-FEMPchecklisttypesofrequests.toprovideguidanceto泄露检测人工作业危害安全LNG站低温冻伤引发爆炸事故破坏环境处罚严厉出台严格法规，对泄露处罚难定位难测量人工巡检受地势及遮挡限制，难定位泄漏点及计算泄露区域设备昂贵检测效率低接触式检测效率低一套设备数万美金站场无人机泄露检测的现状与发展智能场站泄漏检测空中智能化融合多传感器泄露检测••效率提升锁定位置••预先设定检测区域，快速气体泄漏扫描检测OGI定性分析U10激光检测仪搭载在经纬M300RTK飞行一个架次30分钟即可完成对整个场站工艺区近7万平方米的泄漏检测传统人工排查同面积2至3个小时，无人机效率提升将近6倍。无人机同时挂载OGI及TDLAS自动飞行检测数字化存储•TDLAS定量检测浓度自动生成巡检报告，回传浓度数据。数据验证及完整性评估DraftrequirementswerereleasedCmonitoringonstructionCmonitoringonstructionGB/T38710油气输送管道地理信息系统建设指南全区线/生成三桩标注/道潜在影响区域是发展趋势。OperationsSupervisor《油气输送管道完整性管理规范》频画面传回前方指挥部或后台侦察无人机采集高精度模型BerriGasPlant顶层设计考虑多业务融合基于GIS开展高后果区识别因涉及到管道中心线数基于地理模型，进行热点、核心(1)leakingsources.DraftrequirementswerereleasedCompaniesmayrequesttouseanofmethanealternativeMarathonpetroleumrequirements.顶层设计考虑多业务融合生产运行无人机应用全国一张网构建国家管网华南柳州龙江河悬索跨自动巡检管网当前运行管理的难点‣‣‣‣‣‣‣‣‣复杂地形难以巡检偷油盗油地质变化自然灾害三方施工违法占压管道腐蚀老化泄露测量动火全面实时监控巡检频次不足管道数字化程度沼泽戈壁数据管理严重落后于国际化管道企业泄露爆炸偷油盗油国家管网无人机应用现状初析巡检工具空中信息化数据采集平台二三维数据软件提供商《油气输送管道完整性管理规范》（GB32167―2015）•高后果区识别方式包括现场识别和基于GIS识别，但目前主要以现场识别为主。•基于GIS开展高后果区识别因涉及到管道中心线数据保密等原因，实施范围受到一定的限制。•但是基于GIS识别管道高后果区，确定高后果区管道潜在影响区域是发展趋势。*信息来源：中油管道管道GIS应用|管道二维信息化巡检•平均6分钟/公里二维采集及重建•采集重建中心线两侧各75米二维影像，较传统多旋翼作业提高2-3倍作业效率传统多航带规划传统算法单航带二维重建失败管道中心线/5米线/50米线/三方施工标注优化前优化前：：存在黑块合成无法合成片段失难超败区域2公里•二维单航带航线规划重建算法突破，解决重建2km以上失败，区域过窄，黑块等问题，稳定重建20km以上单航带采集影像二维重建管道标注大疆智图单航带二维重建优化实验室单航带规划优化后：单次重建长度可超30公里标注与分析(第三方)二维重建算法突破飞行规划采集管道二维信息化巡检|3000公里作业0事故••••••二维信息化应用：二维重建图覆盖管道中心线两侧各75米航高仿地150米，重叠率95%，航速8m/s地面分辨率5.17厘米（GSD）标注中心线、两侧5米线，两侧50米线、桩号类型及编号根据航段拆分各标注二维图•••完成1030公里管线二维采集、重建及标注；其中实际管道覆盖846.6公里，重复二维重建183公里；广东输油二部总管道长度914公里，其中132.4公里为禁飞区，其他可飞行区域781.6公里已全部完成二维重建及标注实际管道覆盖广东输油二部781.6公里，广东输油一部65公里；采集方式多旋翼M300采集504公里，固定翼采集343公里累计完成近100架次，0事故•••管道二维信息化巡检|施工预控分析比对无人机采集数据和实际施工预控记录数据进行比对管线标注完善•••桩图标，桩类型，桩号显示中心线/5米/50米走向线描绘全管线桩同时显示优化施工及预控核实•••无人机采集的1100km数据，对应日期的施工预控