无人机管道检测系统

无人机管道检测系统

彭勇钢

(太原航空仪表有限公司太原030000)

一.项目背景

管道在生活中随处可见，给排水管道、燃气管道、电力管道、光缆管道、输油管道、天然气管道、南水北调工程管道等为人们的生活带来了便利，成为了人们生活中不可或缺的一部分。与此同时，管道的检测和维修也成为了困扰人们的一大社会问题。将无人机用在管道检测与维护领域，可省去耗时耗力的人工检测，无人机探测速度快，信息反馈及时，显著提升工作效率。同时全世界，每年有上千人因在危险复杂的环境中作业而失去生命，无人机在管道内部危险复杂的环境中替代人工作业，已经成为用户和技术研发者的共同愿望。因此无人机在管道检测与维护上拥有广阔的前景。

管道检测是国内外学者们常年研究的课题，已有压力间接检测、流量差检测、瞬态流量模型检测等方法，但是上述方法都受人力和环境等多方面因素的影响，很难保证检测的准确性。国内外无人机在配送业务上、航测、摄像等方面有所建树，无人机巡检常态化将必将成为未来管道检测的重要手段。无人机检测工程应用首要解决的问题是环境适应性，无人机检测受天气、管道内部填充物、管道形状等多方面限制。管道内部、外部多种无人机检测手段很好的解决了上述问题，同时借助公司多年军品研制基础，团队能制造出满足苛刻环境要求的无人机检测系统。本计划书宗旨是为客户提供管道检测一站式服务解决方案。

二．产品/服务描述

1、无人机管道检测系统介绍

中国的运输、生活管道总里程已近30万公里，为国民经济和居民的日常生活提供便利。但其中部分管线已运行20～50余年，而且有些管道已出现锈蚀和变薄现象，这些管道面临着检测困难、无法保养的局面，存在巨大的管道泄露安全隐患。因此针对检测困难、危险复杂、劳动密集的管道检测工况，提出符合管道实际情况的无人机管道检系统测解决方案。

a）管道内部为气体运输物或无运输物的情况，采用超声波无人机检测系统实现管道泄露和缺陷检测，并且配合通信系统及上位机可实现管内部3D模型建立和缺陷标注等功能。

b）针对长输管道采用红外无人机检测系统，利用热成像系统，它能够识别和定位管道的隔热隐患和传输介质的泄漏。在户外介质传输的过程中，很容易地就能识别隔热层破损和热损失。如果管道是处于地下的情况，热水的渗透会引起地表升温的现象，所以运用红外无人机检测系统也能发现地下管道破裂的问题。这意味着，不需要再去挖开好几公里长的管道去检查到底是哪儿发现了泄漏。

c）城市内部然气管道结构复杂、纵横交错，在此种工况下可采用具有硫化氢、甲烷、一氧化碳传感器的无人机在城市管路进行探测。城市管路检测飞行路线复杂，旋翼在飞行过程中的碰撞很难避免，因此采用网状保护结构，使得无人机完全能胜任复杂工况。

d）管道内部运输液态物质工况时，可采用桨动力无人机进行内部超声波、视频监视等手段获得管道检测信息。此种无人机采用防腐、防水、防爆设计，以应对突发问题，快速寻找泄露点。此无人机目前存在续航时间较短、有线短距离通讯等问题，可在后续工程应用中持续改进。

2、根据不同工况进行分类解决方案规划，目前国内无专业的特种探测无人机制造企业。本规划书是将具有防爆、防水、防腐、超声波探测、红外探测、气体探测、视频监视等功能的无人机，结合信息传输、终端3D复现、缺陷点暴露等技术手段，最终以服务的形式，为客户提供满意的管道无人机检测系统。企业的核心竞争力是回归中国制造，设计和制造出高可靠的特种中检测无人机，并建立适合管道检测的通信系统，满意的人际交互界面。

图1无人机检测系统工作模式

表1无人机管道检测系统

三.研究与开发

无人机已经是较为成熟的产业，但在特种作业上还无大范围应用，此次是将无人机与工业特种技术相结合，制造出在检测困难、危险复杂、劳动密集工况下使用的无人机管道检测系统。首先，公司在超声波探测、红外探测、气体探测、视频监视相关技术上有一定技术积累，但在无人机防爆、防水、防腐上还有很长路要走。其次，公司在有线、无线通讯领域有丰厚的基础，并尝试在无人机上使用小型卫星通讯系统。最后，在图像识别、显示、3D模型建立等技术上，公司有着多年经验和良好测试平台。综上所述，公司只需在无人机防爆、防水、防腐上进一步研究与开就竟能完全满足此次计划书的规划。

四.行业与市场

1、行业背景

中国产业调研网发布的2017-2020年中国管道检测行业发展现状调研与发展趋势分析报告认为，中国管道检测行业目标市场1000亿元以上，并且伴随着中国基础建设的增加目标市场持续增加。近几年来，随着电子行业的高速发展，无人机、工业机械手的应用需求爆炸式增长。特别是无人机，被誉为人类的福音，在危险复杂、长时间工作的工况情况下可替代人类进行作业，其利用率高、成本低，将会成为工业应用的主流产品。综上所述，无人机管道检测行业受中国智造产业政策和规划的影响和拉动，在未来几年将处于持续景气周期。

2、行业发展现状

国际上美国、加拿大先后提出了各种无人机管道检测的方案。随着行业的发展及社会变迁，管道检测方法逐渐扩张，目前美国正在尝试在其“全美管道”部分干线上实现无人机巡检，并且Bechtel公司取得了美国联邦航空局的许可，被准许利用无人机检测工程。国内方面智能制造是中国工业的又一场新的革命，国内中俄输油管道及重庆山区管道进行了相关无人机管道检测试验，其多为管道公司自主创新尝试，并没有形成系统化及专业化发展，但此举为中国智能制造开创了新的领域。

3、目标市场

以客户需求为导向

目标市场：石油石化管道公司、给排水公司、燃气公司

目标市场客户需求分析

客户需求：安全可靠、简单易行的管道检测方式

市场定位：致力于制造性价比高的无人机管道检测系统，满足不同工况使用的需求。打造行业品牌形象，抓住朝阳项目新机遇，抢占市场。

4、未来市场规模分析

未来市场规模：首先，管道检测目标市场将逐年增多，到2040年将突破2000亿元；其次，随着劳动力成本的增加，高劳动强度、危险复杂环境工况下人工工作情况必然减少；因此，无人机管道检测市场规模必将越来越大。