王付超

摘要：本文對城市輸供水管線管理中采用無人機實施巡線的應用進行了分析論述。文章通過對無人機在城市供水領域巡線應用可行性分析，以及不同場景環(huán)境下選用相適宜的無人機機型和結合供水企業(yè)實際選擇合適的應用模式的論述。得出通過使用無人機實施輸供水管線的巡線工作，可以極大的提高巡線效率和質(zhì)量，對有效落實管線管理工作保障城市供水安全具有積極的技術推動作用。

關鍵詞：輸供水管線;巡線管理;無人機巡線;管線巡檢;管線巡視;管線巡查

引言：城市輸供水管線的巡線工作一直是管線維護管理工作中的重要部分，同時也是日常管理中耗費人力物力最多的部分，長期以來管線巡線往往需要克服大量車輛和人員難以穿越和進入的復雜地理環(huán)境去落實管線巡線工作，所以以往的輸供水管線巡線工作（特別是野外長距離管線）大都存在有工作難度大、效率低、成本高、盲點多的情況。城市輸供水管線是城市的生命線，城市主管線的巡線監(jiān)護不到位極易造成停水或水質(zhì)污染等安全生產(chǎn)事故，容易造成嚴重的不良社會影響。因此結合輸供水管線的實際情況，采用新技術新思路克服難點保障供水安全是當前各地供水企業(yè)的共同期望。文章對輸供水管線運行管理工作中采用無人機實施巡線工作，并采用相適宜的無人機設備和巡線方式，實現(xiàn)高效率巡線的目標進行了論述，以期望對管線巡線工作帶來些許幫助。

1無人機優(yōu)點和分類

1.1無人機的優(yōu)點

1.1.1巡線效率高速度快，可避開大量地面障礙（圍墻、河道、各類樹林、菜園、玉米地等等）偏遠的山林地區(qū)和一些人員很難到達的區(qū)域。

1.1.2無人機巡線相對人工或車輛巡線無人機經(jīng)濟性更強，同時能降低人員在野外的隱患風險。

1.1.3在應對輸供水突發(fā)事件中無人機具有更迅速的應急響應速度，能及時到達事件現(xiàn)場提供現(xiàn)場資料情況便于決策指揮。

1.1.4無人機巡線可實施進行航測并完成管線附近的現(xiàn)狀三維建模，可為管線維修、維護、升級改造或者可遠程專家診斷等提供實時現(xiàn)場資料，極大方便管線運行管理工作。

1.1.5部分無人機特有功能實現(xiàn)管線管理中的特殊功能，例如：無人機熱成像技術在特定的時間段的特定條件下可及時發(fā)現(xiàn)潛在漏水。

1.1.6巡線航拍記錄可以保留并可以隨時調(diào)閱，可用于管線附近違法違章作業(yè)行為的取證或績效考核管理等方便管線管理。

1.1.7目前的無人機自動化程度較高，部分條件下完全可實現(xiàn)全自動巡線，具有很高的實用性。

1.2無人機分類

用于巡線作業(yè)的無人機，若按照巡線應用和機翼的類型可分為三大類，即固定翼無人機、旋翼無人機和可垂直起降固定翼無人機，各類機型優(yōu)缺點如下：

1.2.1固定翼無人機

優(yōu)點：續(xù)航時間長（0.7-6小時）、飛行距離遠（50-600公里）、飛行高度高、飛行速度快;缺點：不能實現(xiàn)空中懸停、航拍穩(wěn)定性差、空中飛行靈活性差、起降對場地和人員的要求高。主要攜帶照相機和攝像機等進行長距離巡線，適用于巡查管線范圍內(nèi)管道漏水、附屬設施損壞、違章作業(yè)等長距離管線的巡線作業(yè)。

1.2.2旋翼無人機

優(yōu)點：可實現(xiàn)空中懸停、航拍穩(wěn)定性高、空中飛行靈活性高、起降對場地和人員的要求低;缺點：續(xù)航時間短（0.2-0.7小時）、飛行距離近（3-50公里）、飛行高度低、飛行速度慢。主要攜帶照相機、攝像機或航測相機等進行局部精細巡線或執(zhí)行航測任務，適用于對管線人員難以到達的局部位置的對象巡視。

1.2.3可垂直起降固定翼無人機

優(yōu)點：相對于普通固定翼具有可以實現(xiàn)空中懸停和場地限制小的優(yōu)點;相對于旋翼無人機具有續(xù)航時間長（0.6-5小時）、飛行距離遠（30-500公里）的優(yōu)點;缺點：無人機造價高、尺寸相對較大、相對于普通固定翼續(xù)航時間短和飛行距離近、相對于旋翼無人機航拍穩(wěn)定性差和靈活性差。可垂直起降固定翼無人機同時具有固定翼無人機和旋翼無人機的優(yōu)點可應用于長距離復雜管線環(huán)境的場所。

2應用模式分析

綜合考慮供水行業(yè)現(xiàn)狀，對于無人機在管線管理中的應用，可通過以下三種應用模式實施。

2.1自主運營

購買無人機等相應設施設備，培訓或招聘具備無人機駕駛操作能力的管線巡線人員，設備自主管理，數(shù)據(jù)自主處理。實現(xiàn)完全自主的無人機巡線的運營。

2.2外包運營

將無人機巡線部分的業(yè)務全部承包給專業(yè)無人機巡線公司，當在巡線中發(fā)現(xiàn)異常情況及時上報給供水企業(yè)。

2.3數(shù)據(jù)采購

向?qū)I(yè)無人機公司定期采購管線線路的航拍視頻或者航測三維模型等數(shù)據(jù)，供水企業(yè)管線運行管理部門巡線人員通過采購的航拍視頻或者航測三維模型等數(shù)據(jù)完成最終的巡線任務。

3無人機輸水管線巡線應用案例

以筆者所在企業(yè)的一條45.1km的輸水主管線作為實測管線，在2021年1月份實施測試，測試使用固定翼無人機搭載全高清光學攝像頭。執(zhí)行一架次共用時95分鐘，飛行總距離68公里，完成該條管線中游及下游長度31公里的往返巡線。該段管線位于山東丘陵地區(qū)，其中穿越大小河流19條、大小山坡16處以及大量封閉的經(jīng)濟作物種植區(qū)等人員難以穿越或到達的區(qū)域，如果采用人工徒步的形式巡線達到相同的巡線效果，一個巡線員至少需要6個工作日以上才能完成，由此可以得出無人機在該條管線的環(huán)境條件下的巡線效率至少是人工巡線的20倍以上。

無人機采用遠程遙控，實時傳輸航拍畫面，從航拍畫面中可以直觀了解管線周邊現(xiàn)場情況，掌握附近可能威脅管線運行安全的潛在隱患，同時能及時發(fā)現(xiàn)管線附屬設施損壞或管線漏水等情況。

此次測試用的無人機以及相關配套器材價格約2萬元，其一年的維護運行費用一般不超過1萬元，無人機巡線費用遠遠低于人工巡線費用，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。

4結束語

綜合分析，近年來我國無人機技術、行業(yè)、政策等各層面的快速發(fā)展，使得無人機在管線巡線領域已經(jīng)完全具備應用條件，同時隨著無人機技術的快速發(fā)展，在不遠的將來無人機巡線雖不能完全取代人工巡線，但必然會在管線巡線領域大量普及應用，并不僅僅局限于巡線應用在應急搶修作業(yè)、管線升級改造前期勘測等領域也將逐步實現(xiàn)應用普及，促使輸供水管線運行管理水平高質(zhì)量提升，為保障城市供水保駕護航。

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