无人机在石油管线巡检中的解决方案模板

年4月19日无人机在石油管线巡检中的解决方案文档仅供参考无人机在石油管线巡检中的应用方案60公里60公里上海华测导航技术有限公司中国上海目录1.公司简介 32.系统概述 82.1现状 82.2新技术应用 82.3无人机航摄简介 82.4无人机航测原理及系统 92.5低空飞行限制少 102.6自身性能 102.7成本低廉 102.8无人机系统构成 112.9无人机作业流程 133.华测无人机石油管线巡检方案介绍 143.1无人机车载地面终端模式 143.2任务机加空中中继机模式 163.3任务机加地面固定中继模式 173.4任务机加多点地面固定中继模式 193.5无人机航飞作业标准 203.6主要技术指标及工作流程 203.7结构图 224.无人机产品介绍 235.软件功能介绍 265.1地面导控软件 265.2数据处理软件技术指标 295.3控制电脑设备要求 295.4Pix4D数据处理软件 306.售后培训 376.1总则 376.2设备验收 376.3培训 376.4跟踪服务 386.5软件维护与硬件维修 386.6附则 381.公司简介华测是一家专注于国产GNSS研发、生产、销售于一体的高新技术产业集团。公司一直以“振兴中华，测绘天下”为己任，以“创国际领先水平”为目标。集团凭借规范的管理、精湛的技术、高质量的产品和完善的服务，致力于高精度GNSS产品在各领域的应用，为用户提供全球卫星定位系统及相关行业全方位、高技术的系统解决方案。我们的经营宗旨：采用最先进的技术生产高质量的产品提供更完善的服务我们的组成：汇聚业内人士600余人，其中硕士、博士和博士后等120多人，专业覆盖测量、GIS、电子、通信、导航、计算机、机械、工商管理、信息、外贸等诸多领域；并与国内外的知名大学、公司建立了广泛的联系与深厚的合作，跟踪国际前沿科技，并在此基础上推出了一系列世界一流的测绘、导航产品。生产研发中心——上海销售服务中心——上海销售服务机构——遍布全球的直销及代理销售网络技术支持机构——遍布全国的公司直属技术支持网络我们的产品：当前，公司主要为客户提供高精度测量型GNSS接收机、手持GIS终端、无线数传产品、水上测量产品、移动测绘产品系统集成产品和无人机航摄产品等。另外，公司自主开发的GNSS数据处理软件、野外测量软件、车辆、船舶监控/调度软件、GIS采集软件也深受用户欢迎。销售网络：当前华测在全国有三十个省级服务中心或代理机构，如下图所示：企业发展历程：，华测集团成立仅九个月，以自主研发的“GPS在码头调货中的应用”荣获本年度科技进步奖；，华测推出国内最轻的单频一体化接收机X20和国内首台最轻的分体RTK，在测绘行业引起轰动，标志着华测集团成为国产GPS的领跑者；，华测集团研发的双频一体化RTKX90，成功与国际GPS技术接轨；，华测自主研发的GPS变形监测系统成功应用润扬大桥的监测系统，填补了国内空白。，华测在大庆油田建成大型CORS系统。，华测被指定为“三江源头科学考察”的唯一GPS设备供应商；，华测研制出国内第一块具有自主知识产权的测量型GNSSOEM主板；，华测仪器随第26次南极科考队远征南极，经过了恶劣环境考验；，华测研制的国内第一款完全自主知识产权的测量型GNSS接收机经过权威专家鉴定；，华测X91经过法国VRS网络认证，是国产GNSS设备首次获得欧洲官方肯定；，上海华测打桩定位系统智能指挥龙源1号打桩船，定位系统水平误差打破世界纪录；，华测率先推出四星接收机，全面兼容北斗系统信号，支持三星解算，预留伽利略信号通道，国产GNSS接收机应用范围将获得井喷式扩展。，华测推出首款低空无人机系统平台。企业资质与荣誉：制造器具计量许可证计量器具型式批准证书中国全球定位系统技术应用协会会员证书国家重点新产品证书ISO9001:质量管理体系认证证书上海市科学技术奖证书上海市自主创新产品认证华测产品经过欧洲CE认证三江源科考华测成为国产GPS唯一供应商2.系统概述2.1现状对于石油管线的巡检项目，特别是长距离输油输气管道（长度在400km以内）、区域性油气田断块系统（面积在100km2左右）而言，这些项目经常要求“短平快”，测量周期短、任务重、质量高，区域内地形、地貌复杂多变，常常穿越无人区如沙漠戈壁、森林、高山等，有时测量人员、仪器设备无法到达。传统的石油管线巡检工作主要是经过安检员的定期巡查和上级督查部门的不定期抽查两种方式：在巡查地点或设备处放置一可拨动式表盘，安检员每到一个地方后，拨动表盘时钟指向巡查时间；还有的是经过投纸条，安检员把写有巡检时间的纸条放入纸箱内，以此来记录巡查情况。上级部门再对安检员的巡查情况进行抽查。由此能够看出，这种考核方式是很不科学的，很难核实时间，又很容易让某些安检员放松警觉，很可能因为一个小的操作失误就有可能导致灾难性的后果。这种测量方法，采用人工接触方式，其劳动强度大、作业程序复杂、资源配置臃肿繁多、工效低、周期较长，特别是在困难地段往往无法按时保质保量完成测量任务。2.2新技术应用测量新技术给上述测量工作带来了极大便利，航空摄影测量及卫星遥感技术很快就渗透了进来，卫星遥感技术适合于可研阶段测量需要，受到空间卫星遥感平台受轨道的限制，每天过顶的时间固定，无法实现应急观测；航空载人摄影测量受到天气、空管、高成本等多方面影响，适合于上千千米线路管道、上千平方公里大型油气田开发项目，不适合于中短程管道线路测量、中小型油气田开发项目。无人机航空摄影是以获取低空高分辨率遥感影像数据为应用目标，集成了无人驾驶飞行器、遥感及GPS导航定位等高科技产品和技术，建立起来的一种高机动性、低成本、小型化、专用化的航测系统。非常适合于中短程管道测量、中小型油气田开发项目，非常适合应急处理及巡查。2.3无人机航摄简介无人机低空航拍摄影技术作为一项空间数据获取的重要手段，具有续航时间相对长、影像实时存储传输、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，特别适合于应急侦察与高危地区勘测，是载人机航空摄影测量与卫星遥感有力补充，在国外已得到广泛应用。近几年来，随着中国信息化建设和科学技术的不断提升，无人机航测研究得到了快速推进和发展，生产制造和实际应用能力有了长足的进步，现阶段国家测绘地理信息局、各省测绘地理信息局、其它有实力测绘单位基本上装备了无人机航测设备，使得无人机低空航测在国家地理信息、基础测绘、城市规划、应急抢险、重点工程项目等方面发挥越来越大的作用。2.4无人机航测原理及系统无人机(UnmannedAerialVehicle，UAV)是利用无线电遥控设备和自备的过程控制装置操纵的不载人飞机。无人机航测遥感系统是高分辨率及高精度遥感影像获取和处理的崭新技术。它以无人驾驶飞行器为飞行平台，负载数码相机、数码摄录机等数字遥感设备进行拍摄和记录，经过遥感数据处理技术进行影像的同步传输，以实现对地理信息的实时调查与监测。无人机遥感系统以获取高分辨率遥感数据为应用目标，经过3S技术在系统中的集成应用，达到实时对地观测能力和遥感数据快速处理能力。要使其成为理想的遥感平台，选用的遥感传感器应具备数字化、体积小、重量轻、精度高、存储量大和性能优异等特点。遥感传感器的控制系统要能够根据预先设定的航摄点、摄影比例尺、重叠度等参数以及飞行控制系统实时提供的飞行高度、飞行速度等数据自动计算并自动控制遥感传感器的工作，使获取的遥感数据在精度、比例尺、重叠度等方面满足遥感的技术要求。对于抗风能力弱、飞行稳定性差的无人机，应给遥感设备加装三轴稳定平台，以保证获取稳定的、清晰的高质量影像，遥感传感器的位置数据和姿态数据最好能够实时记录并存储，以便用于遥感数据的处理，提高工作效率。无人机低空摄影测量系统所采用的无人机是按照国际上通用标准设计，而且其研制的目的主要是作为遥感平台。在进行航空立体成像时，飞机携带相机沿飞行线（或条带）获取垂直航空像片。由于实际应用中多选用航空像片的立体像对。因而成功的飞行，航向重叠应为55%-65%，至少50%，一般为60%，旁向重叠大致30%。像片重叠意味着，在相隔一定距离的不同位置拍摄同一目标。存在视差能够构成立体像对，并可进一步获得立体模型。然后经过内业的数字测图软件能够制作高精度的各种地形图。下面是无人机低空摄影测量的平台框图和运营系统结构：图1无人机低空摄影测量的平台框图和运营系统结构2.5低空飞行限制少国家有关部门对1000m以下空域实行登记备案制度，空域申请便利，不实行强制管制。无人机降低了对气象条件的要求，可依据成图比例尺、地面分辨率低空飞行，完成大比例尺地形图航测任务。飞行系统对起降场地要求不高、升空准备时间短、运输便利，可迅速到达测区，完成云下飞行，具有快速机动反应能力。2.6自身性能可获取超高分辨率数字影像和定位数据，并可针对特殊监测目标搭载全色波段、单波段、多波段等传感器，并可进行多角度摄影，能够获取高重叠度的影像，增强了后续处理的可靠性。在局部信息获取方面有着巨大的优势。2.7成本低廉无人机低空摄影测量相对于载人机成本较为廉价，实施便利、运输维护、作业成本较低。基于上述特点，不但能够完成长输管道、油气田领域内可行性研究、初设、施工图各阶段测量工作，还能够开展管道监测与维护工作。能够省去耗时耗力的人工测量，航测成图速度快，信息反馈及时，提高工作效率。2.8无人机系统构成无人机空间信息采集完整的工作平台可分为五个部分，飞行系统部分、航电系统部分、任务设备系统部分、起降系统部分和地面保障系统五个部分。动力系统动力系统控制面操作系统机体结构资料传输装置飞机姿态仪飞行控制电脑感应器自动起降系统回收装置弹射启动机构地面追踪天线资料传输装置地面控制电脑夜间摄影（红外线）日间摄影（可见光）无人飞机系统飞行系统航电系统任务设备系统起降系统地面保障系统图2无人机低空摄影测量结构框图图3华测无人机系统-P700实物图2.9无人机作业流程无人机摄影测量一般一个小组配备三人左右即可，航拍任务结束后对数据进行检查，合格后即可进行后续的数据处理工作。接受任务接受任务设计任务设计任务场地选择场地选择无人机组装测试无人机组装测试风向风速测定及飞前检查风向风速测定及飞前检查飞行实施飞行实施飞行航拍（自动飞行）飞行航拍（自动飞行）数据检查和预处理降落数据检查和预处理降落图4无人机作业流程图3.华测无人机石油管线巡检方案介绍采用无人机进行石油线路巡检作业能极大地降低管道故障率，降低失窃率，降低石油线路运营成本，提高管网维护工作效率，变故障处理为隐患控制。因此，该技术必将成为石油管网运行、监控、维护、地理图实时成像更新的有力工具，是一项体现石油管网运营单位自主创新能力的高科技项目，也是一次石油管网监控手段的重大革新。3.1无人机车载地面终端模式无人机配合车载地面终端可近距离、通视、快速巡视。该模式主要是执行巡线任务的任务机距离地面测控车较近，且没有障碍物遮挡，任务机能够经过无线链路直接与地面车载设备进行数据通信。任务机和吊舱拍摄到的视频信号和遥测数据经过任务机终端压缩和调制等处理后，传输到地面车载终端。地面车载终端的遥控数据也直接发送到任务机终端，控制任务机的工作状态。3.1.1系统组成系统主要由固定翼无人机、高清图传收发设备、天线、馈线、天线自动跟踪器（可选）、车载信息终端组成。3.1.2系统性能指标项目参数描述续航时间(h)4抗风能力>6级有效载荷(kg)6~8巡航速度(km/h)80~140通讯中继设备无中继3.1.3图传技术参数参数参数描述产品型号PXW-208G调制方式COFDM、16QAM工作频率50M-2.5G可调信道带宽2M-8M（步进1M可调，8M为全高清）输出功率0.5W-2W可调向前纠错

1/2、2/3、3/4、7/8保护间隔1/32、1/16、1/8、1/4视音频输入HDMI接口：支持HD108060P；108050P；108030P；108025P；108024P；108060I；108050I；72060P；72050P；视频压缩符合H.264技术标准音频格式MPEG-2@ML4:2:0加密方式AES加密128位射频接口SMA母头工作电压DC7.2-14.8V工作温度

-20℃～75℃产品重量300g产品尺寸110*62*34mm适用范围(km)最大定向40公里，全向8公里

3.2任务机加空中中继机模式无人机（任务机）+空中中继（固定翼/旋翼无人机）模式。该模式的中继机采用固定翼无人机，利用固定翼无人机续航时间长、抗风能力强、成本低、飞行和控制操作简单等特点，有效提高中继的灵活性。该模式可用于石油管道与车载地面终端较远的环境。3.2.1系统组成系统主要由无人任务机、无人中继机、高清图传收发设备、高清图传中继设备、天线、馈线、天线自动跟踪器（可选）、车载信息终端组成。

3.2.2系统性能指标项目参数描述续航时间(h)4抗风能力>6级有效载荷(kg)6~8巡航速度(km/h)80~140通讯中继设备1台中继图传技术参数见第1.3节3.3任务机加地面固定中继模式无人机（任务机）+地面中继基站模式。该模式适用于任务机无法直接与地面测控车进行数据通信的情况，即任务机距离地面测控车距离超过直视范围，或任务机与地面测控车之间有障碍物阻隔，如下图所示。任务机采集到的图像和遥测信号首先经过无线链路发送给塔架中继终端，中继终端再转发给地面测控车载终端，地面测控车的控制指令也经过塔架中继终端转发给任务机终端，控制任务机的工作状态。3.3.1系统组成系统主要由无人机（固定翼或旋翼）、高清图传收发设备、高清图传中继设备、天线、馈线、天线自动跟踪器（可选）、中继塔架、车载信息终端组成。3.3.2系统性能指标项目参数描述续航时间(h)4抗风能力>6级有效载荷(kg)6~8巡航速度(km/h)80~140通讯中继设备地面固定中继图传技术参数见第1.3节

3.4任务机加多点地面固定中继模式任务机+多点地面固定中继模式。该模式适用于任务机远距离飞行。如下图所示，任务机采集到的图像和遥测信号首先经过无线链路发送给塔架中继终端，经过多点塔架中继转发给监控中心。监控中心的数据也经过多点塔架中继的无线链路转发给任务机终端，控制任务机的工作状态。工作人员只需要在监控中心即可实现远程遥控与跟踪。3.4.1系统组成系统主要由无人机（固定翼或旋翼）、高清图传收发设备、地面中继塔架、高清图传中继设备、天线、馈线、天线自动跟踪器（可选）、信息终端组成。3.4.2系统性能指标项目参数描述续航时间(h)4抗风能力>6级有效载荷(kg)6~8巡航速度(km/h)80~140通讯中继设备多点中继图传技术参数见第1.3节3.5无人机航飞作业标准序号标准代号规范名称1GB/T19294-航空摄影技术设计规范2GB/T7931-1:5001:10001:地形图航空摄影测量外业规范3GB/T7930-1:5001:10001:地形图航空摄影测量内业规范4CH/T8021-数字航摄仪鉴定规程5CH/Z3001-无人机航摄安全作业基本要求6CH/Z3002-无人机航摄系统技术要求7CH/Z3003-低空数字航空摄影测量内业规范8CH/Z3004-低空数字航空摄影测量外业规范9CH/Z3005-低空数字航空摄影规范10GB/T18316-数字测绘成果质量检查与验收3.6主要技术指标及工作流程3.6.1主要技术指标（1）所获取影像为真彩色数字影像。（2）按20cm地面分辨率进行技术设计。（3）航线按图廓中心线敷设。（4）航片倾角不大于5°最大不超过12°，数码相机旋偏角不大于15°。3.6.2工作流程本次无人机数码航空摄影测量采用基于GPS辅助空中三角测量的摄影测量方案，具体流程见下图。到达现场到达现场根据卫片评估起降条件，确认无人机的机型和相应的配套设备。正式飞行作业：1.对航高、航速、飞行轨迹的监测；2.对发动机转速和空速、地速进行监控；3.随时检查照片拍摄数量。利用提供的路网图，结合CMOS在拍摄区域内寻找起降场地，确定航拍架次及顺序。判断作业当天的天气条件，包括光照、能见度、风速。人员和设备到达指定拍摄区域，休息，安装检查机调试设备。起降场地选择原则：1.比较平的土路或石子路；2.周边无高压线及高层建筑；3.与风向平行；4.无人员车辆走动。降落后，对照片数据及飞机整体进行检查评估，结合贴线率和姿态角判断是否复飞。继续完成附近区域的航拍任务或转场，理论上一个起降点的飞行控制范围为300平方公里。具体技术指标：1.空速：60公里/小时2.航高：300米3.航线间距：300米4.拍摄间隔：GPS地面等距间隔180米；5.发动机转速：6500转/分6.贴线率均值：1米7.最大航时：2小时8.单航次拍摄面积：40平方公里9.飞机俯仰和横滚角小于6度如由于飞机调整不当，可进行临时测试，测试后达到飞行标准，可进行复飞；如由于风力过大，或其它不可抗力因素导致姿态变化大，则延期飞行。完成飞行任务；任务总结，整体评估；发送数据至后期。图6无人机低空摄影测量具体作业流程3.7结构图图7石油管线巡查结构图4.无人机产品介绍华测无人机系统简介华测无人机系统-P700采用先进的模块化设计，经过大量重复地形测试，能够在艰难的环境下完成高品质的飞行、航摄任务，产品品质可靠、稳健，深受许多用户的肯定。华测无人机系统-P700具有高耐久性、高稳健性的特点，能够获取高品质、高分辨率的航空卫片，同时，还能够选配及时视频传输系统进行即时监控、指挥和调度。产品特色90-100分钟超长续航时间双无刷电动马达，超强劲，更安全全自动驾驶重量4.5kg，飞行更加平稳，能够抵抗复杂气候，提高空中摄影品质2470万相机画素，数据成果品质更高便捷的弹射起飞，安全的降落伞着陆多功能应用，既可进行普通航拍，也可进行即时视频传输高耐久性，采用独家专利高强度的碳纤维蜂巢结构设计，能够着陆在较坚硬的地面，减少场地的限制技术规格重量4.5kg尺寸160x103x35cm翼展1.60m机翼面积48dm2飞行速度巡航速度：64km/h，最大速度：81km/h飞行高度离地高度：100-4500m滞空时间90-100分钟天气风：6级以下

雨：中雨以下

温度：-20°C～60°C起飞弹力绳或弹射架（选配）回收降落伞降落半径250m材质碳纤维蜂巢结构，采用真空辅助树脂转注成型技术动力350W双无刷电动达，前拉式电池锂聚合物电池11.1V，0mAh(动力)＆5000mAh(航电)传输频率434/868/912MHz(选项)，19200bps，半双工，8频道传输距离可达到5km(全向型天缐)，10km(指向型天缐)地面设备(1)讯号控制盒(全向型天缐)

(2)手持控制器和电池系统架设时间10分钟自动驾驶全自动起飞和回收

自动导航

自动快门

自动启动安全措施相机SONYRX-1数位相机空中拍摄面积6km2(GSD5cm)，9km2(GSD8cm)，13km2(GSD12cm)

75%前后重叠率，50%左右重叠率，60分钟飞行时间，快门3秒包含地面控制站软体选项(1)讯号控制盒(指向/全向型天缐)

(2)备份电池（选配）（3）笔记型电脑（选配），兼容当前主流航测软件5.软件功能介绍华测无人机系统软件介绍低空无人飞行器的测绘遥感系统主要由航拍无人机系统、任务设备系统、数据处理系统等组成。在气候条件较差、测区面积较小的情况下，采用低空无人飞行器进行航拍、快速获取测区大比例尺4D产品已经成为一种高效、低成本的遥感测绘方式。为了研发以无人飞行器为平台的低空无人测绘遥感系统，用于石油管线的实时监测，为国土资源调查与管理工作提供及时、准确、直观的数据和资料，更好地服务于国民经济建设。上华测导航技术有限公司与国内知名科研院校合作，为“低空无人飞行器的测绘遥感系统”提供了地面导控软件和数据处理软件的系统解决方案。5.1地面导控软件地面导控软件提供与空中载具双向通讯完整的人机沟通界面，包含飞行影像与资料的即时显示，并具有各种飞行机酬载控制命令上传。地理图资系统整合GoogleEarth，可提供全球详细卫星地图及地形地貌，且包含道路、桥梁、建筑物、河流、山区等各式地理资讯，可给予使用者完整的地理资讯以供任务规划及图资比对。地面导控软件提供任务规划(MissionPlan)、飞行控制(FlightControl)及任务归询(PlayBack)等3项涵盖飞行前、中、后的操作功能。图8主操作功能选择界面图9任务规划显示主界面图10飞行控制显示主界面图11归航显示主界面5.2数据处理软件技术指标1）能实现全自动相对定向，全自动空三转点，自动化程度高，处理速度快，能快速得到整个测区的DEM、DOM和DOM镶嵌，能实现数字线划图（DLG）采集。2）成图比例尺：1：1000，1：的数字高程模型（DEM）、数字正射影像图（DOM）、数字线划图（DLG）。5.3控制电脑设备要求推荐配置：CPU：E8400(CORE2DUO3.0G6M)主板：G41硬盘：500G内存：2GDDR31333集成显卡DOS特配电源：310W7200/SATA2/DVDROM/SATA 5.4Pix4D数据处理软件Pix4D软件是当前市场上独一无二的集全自动、快速、专业精度为一体的无人机数据和航空影像处理软件。无需专业知识，无需人工干预，即可将数千张影像快速制作成专业的、精确的二