超遠程高塔監(jiān)控在航煤管道安全巡檢中的應(yīng)用

李偉

中航油石化管道有限公司 山東 濟南 250102

1 概述

隨著航煤管道規(guī)模的不斷擴大和技術(shù)的不斷進步，管道安全問題日益引起人們的關(guān)注。然而，管道通常埋設(shè)于人跡罕至的地帶，安全監(jiān)管不易，因此存在較高的安全風險。為管控航煤管道安全風險，各類人防，物防，技防措施應(yīng)運而生，其中視頻監(jiān)控技術(shù)作為技防措施中較為常見的措施為人們所知，而超遠程視頻監(jiān)控巡檢技術(shù)作為一種新興技術(shù)，已經(jīng)開始在航煤管道領(lǐng)域得以應(yīng)用。從技術(shù)原理、應(yīng)用場景和應(yīng)用優(yōu)勢三個方面來探討超遠程視頻監(jiān)控巡檢技術(shù)在航煤管道中的應(yīng)用。

2 安全風險因素分析

航煤管道不僅具備了普通石油天然氣管道所面臨的各種風險因素，同時也具有一些特別之處，例如航煤管道因供應(yīng)機場而建設(shè)，通常首站設(shè)置在煉油廠，末站設(shè)置在機場油庫，這就決定了其管道基本設(shè)置在一、二線大城市城區(qū)各類市政相關(guān)施工對航煤管道的挑戰(zhàn)比普通油氣管道安全更甚，平均每公里管道第三方施工等威脅數(shù)量遠大于大部分管道在鄉(xiāng)野田間的普通油氣管道[1]。

航煤管道安全風險因素主要來源于內(nèi)部、外部兩個方向，可以通過各類安全風險評價方法，如風險矩陣法等進行風險等級評估，現(xiàn)將內(nèi)外部風險因素主要來源分析如下：

外部主要風險：根據(jù)歐美及國內(nèi)油氣管道運營經(jīng)驗，航煤管道安全風險主要來源于第三方施工、自然災害、違章占壓與打孔盜油等。根據(jù)國內(nèi)大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，第三方施工導致的管道安全事故占比超過36%，違章占壓與打孔盜油等外部破壞因素占比25%，自然災害占比11%[1]。

內(nèi)部主要風險：相比外部風險因素而言，內(nèi)部風險相對更加集中，主要來源于腐蝕、設(shè)備操作不當，設(shè)計施工不當與安全控制系統(tǒng)失靈等，其中腐蝕是航煤管道內(nèi)部主要安全風險管控的重心，國內(nèi)外管道相關(guān)論文統(tǒng)計因腐蝕導致的管道安全事故不低于10%[1]。

根據(jù)國內(nèi)外油氣管道運營經(jīng)驗，第三方施工、管道腐蝕、自然災害、打孔盜油與違章占壓這五項風險導致的安全事故在所有管道安全事故中占比超過90%，因此，航煤管道安全管控應(yīng)以上述五項安全風險因素為主。[1]

3 視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

視頻監(jiān)控技術(shù)無疑是通用于上述安全風險管控的最佳技防手段，視頻監(jiān)控巡檢技術(shù)是指通過無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等遠程通信手段，將視頻信號傳輸?shù)街付ǖ谋O(jiān)控中心，實現(xiàn)對航煤管道全程的實時監(jiān)控。該技術(shù)主要分為兩個部分：視頻采集和視頻傳輸[2]。視頻采集是指在航煤管道全程布置監(jiān)控攝像頭，將視頻信號采集并經(jīng)過編碼處理后，傳輸?shù)街付ǖ谋O(jiān)控中心。視頻傳輸是指將編碼后的視頻信號通過無限網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并實現(xiàn)對視頻信號的實時監(jiān)控和錄像存儲[3]。

視頻監(jiān)控巡檢技術(shù)在航煤管道中的應(yīng)用主要包括以下幾個方面：

（1）航煤管道全程的實時監(jiān)控。通過在航煤管道全程布置監(jiān)控攝像頭，實現(xiàn)對管道全程的實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)管道問題，并及時采取相應(yīng)的措施。

（2）航煤管道的異常檢測。通過對航煤管道全程的視頻信號進行分析，利用計算機視覺技術(shù)實現(xiàn)對管道異常的檢測，及時發(fā)現(xiàn)管道問題。

（3）航煤管道的巡檢。通過對航煤管道布置巡檢機器人，實現(xiàn)對管道的定期巡檢，及時發(fā)現(xiàn)管道問題，并及時采取相應(yīng)的措施。

當前航煤管道應(yīng)用的視頻監(jiān)控主要是傳統(tǒng)低桿監(jiān)控，而更為先進的超遠程視頻監(jiān)控技術(shù)日益成熟，對照傳統(tǒng)管道低桿監(jiān)控，進一步歸納分析超遠程視頻監(jiān)控在巡檢航煤管道的優(yōu)勢、涉及技術(shù)、缺陷及發(fā)展趨勢等。

4 傳統(tǒng)管道低桿監(jiān)控的缺點

當前，國內(nèi)航煤管道業(yè)內(nèi)通用的外管道巡檢監(jiān)控絕大多數(shù)為傳統(tǒng)立桿監(jiān)控，經(jīng)過長年累月傳統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用經(jīng)驗，其不足之處日益顯現(xiàn)。主要體現(xiàn)以下幾個方面：

4.1 監(jiān)控覆蓋范圍過小

管道視頻監(jiān)控范圍需求過于龐大，現(xiàn)存油氣管道絕大多數(shù)為長輸管道，如原油管道，天然氣管道，長則幾百公里，短則幾十公里，全部采用傳統(tǒng)視頻監(jiān)控覆蓋不僅成本高昂，而且維保困難。即便是外管道重點監(jiān)控部位如管道高后果區(qū)監(jiān)管，其面積也較為寬廣，按照GB/T32167管道完整性管理規(guī)范要求高后果區(qū)評價區(qū)域為200m×2000m，甚至有些高后果區(qū)因連貫交錯問題超出此面積范圍，而普通近距離視頻監(jiān)控設(shè)備基本采用雙向槍基攝像頭，攝像頭硬件水平以及周邊環(huán)境情況，單個視頻監(jiān)控攝像頭僅能有效覆蓋100～200m左右的管道區(qū)域，而區(qū)域內(nèi)多點無縫銜接覆蓋將極大提高投資額度[4]。

4.2 電源與網(wǎng)絡(luò)保障困難

因航煤管道基本敷設(shè)在城鄉(xiāng)無人空地，無法就近取得有線電源與有線網(wǎng)絡(luò)的支持，因此常見的傳統(tǒng)管道高后果區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)絕大多數(shù)采用太陽能（蓄電池）供電+無線通信模式。無法避免出現(xiàn)電源與網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性不足問題，且后期維保要求較高。此外，大量建在野外的視頻監(jiān)控設(shè)施仍需消耗大量的人力物力進行維保，得不償失。

4.3 易遭損壞

傳統(tǒng)立桿監(jiān)控往往處于人們的可接觸范圍內(nèi)，很容易遭到惡意破壞，一旦設(shè)備損壞，不僅會影響監(jiān)控效果，更容易造成景觀和環(huán)境的污染，還可能會帶來安全隱患。維修和替換設(shè)備成本巨大。（1）太陽能電池板，電池等貴重部件極易被盜，設(shè)備被盜不僅導致監(jiān)控失效，更帶來較大的財產(chǎn)損失。（2）管道監(jiān)控立桿沒有安裝好，太陽能面板受力面積過大，在刮臺風或是暴雨天氣，會承受不住大風的侵襲，導致設(shè)備被連根拔起，監(jiān)控失效，傷害到路人，發(fā)生更大的損失[5]。

4.4 視野易被遮擋

傳統(tǒng)低桿監(jiān)控通常采用高度6m左右金屬立桿作為監(jiān)控基礎(chǔ)，受限于立桿高度，容易被管道周邊的樹木，周邊大型設(shè)備設(shè)施或者墻壁等物體遮擋，導致監(jiān)控范圍進一步受限，大大降低了監(jiān)控能效。

4.5 運營成本相對高昂

立桿監(jiān)控需要大量的資金投入，這包括設(shè)備的購買、安裝、維護和運行等過程。尤其是安裝環(huán)節(jié)，涉及到管道周邊土地征占地問題，需要在支付軟硬件費用的基礎(chǔ)上付出土地租賃的費用，特別是當需要建造監(jiān)控中心、配置人員和軟件系統(tǒng)時，成本會更加高昂。此外，立桿監(jiān)控工作涉及到政府部門、業(yè)主、開發(fā)商、承包商等多方面的合作，管理協(xié)調(diào)難度較大，在具體操作上更容易出現(xiàn)問題。

5 超遠程高塔監(jiān)控應(yīng)用優(yōu)勢

所謂超遠程高塔監(jiān)控，其基本組成包括高塔基礎(chǔ)和攝像機兩個主要部分，高塔基礎(chǔ)通常采用鐵塔，信號塔，電塔等具有超過30m以上超高視界的高塔基礎(chǔ)。鐵塔公司在共享高塔資源方面具有一定的優(yōu)勢，因其電力或者信號供應(yīng)的需求，可以較好地覆蓋城區(qū)，郊區(qū)以及農(nóng)村。此外，攝像機一般采用激光云臺，它不僅可以自動調(diào)整鏡頭的焦距，而且在遠程攝像方面比傳統(tǒng)攝像機有更高的清晰度，硬件壽命比普通紅外攝像機要長很多，更能適應(yīng)野外的惡劣工作條件，其可以360°自由旋轉(zhuǎn)調(diào)焦的功能，極大的提升了監(jiān)控范圍。

超遠程視頻監(jiān)控巡檢日益成為當下航煤管道安全保障的一項剛性需求。在管道行業(yè)中，遠程監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)逐漸成熟，更多細分領(lǐng)域的需求也逐步爆發(fā)出來。超遠程視頻監(jiān)控應(yīng)用于航煤管道巡檢方面主要具備以下特點：

鐵塔高塔資源密度較高，且在城郊區(qū)域與航煤管道路由匹配度較高，極大的貼合航煤管道安全管理需求。 站得高才能看得遠，鐵塔基礎(chǔ)普遍較高，最高可達65m，見圖1，具備大范圍監(jiān)控識別條件，如采用定制化超視距激光云臺等，有效識別半徑可達1000～1500m，超遠程監(jiān)控技術(shù)指標表1，覆蓋監(jiān)控范圍2000～3000m，不僅可覆蓋高后果區(qū)全域，更可輔助監(jiān)管管道周邊安全風險。

表1 傳統(tǒng)立桿監(jiān)控與超視距高塔監(jiān)控技術(shù)指標對比

圖1 超遠程高塔

實時性強：使用超遠程視頻監(jiān)控技術(shù)可以實時監(jiān)控航煤管道的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常情況就及時做出應(yīng)對措施，保證了管道的安全和穩(wěn)定。

高效性：使用超遠程視頻監(jiān)控技術(shù)可以避免人工巡檢的繁瑣和耗時，同時可以在監(jiān)控的同時實現(xiàn)多項任務(wù)，提高了工作效率。

減少人力物力：由于航煤管道通常在難以進行人員到達的地方，使用超遠程視頻監(jiān)控技術(shù)可以減少人員的使用，避免工人的傷亡事故。

降低成本：使用超遠程視頻監(jiān)控技術(shù)可以降低巡檢成本，售后服務(wù)成本以及故障維護成本等，降低人力資源和時間成本的同時也減少了巡檢過程中對管道的二次污染。超視距監(jiān)控可以覆蓋周邊直徑1000～1500m的管段，這相比傳統(tǒng)視頻監(jiān)控，提升了5～10倍的監(jiān)控幅度，同樣1km長度管段的監(jiān)控，以某公司采購業(yè)內(nèi)常用供應(yīng)商傳統(tǒng)立桿監(jiān)控為例，以5年為周期，需投入46.25萬，而同樣的采購超視距高塔視頻監(jiān)控僅需18萬，表1，可以大幅度降低成本，降本幅度超過61%。

節(jié)約資源：通過使用已建立鐵塔基礎(chǔ)，不僅可以充分利用現(xiàn)存鐵塔資源，還可以削減不必要的立桿及電池采購，減少不必要的資源浪費，并減輕因電池導致的環(huán)境污染。

6 結(jié)束語

超遠程高鐵視頻監(jiān)控對于航煤管道來說一項高技術(shù)、高質(zhì)量、高效益的管道安全保障措施，其優(yōu)勢遠遠超過了傳統(tǒng)立桿監(jiān)控，將其應(yīng)用到各類航煤管道高后果區(qū)監(jiān)管及日常巡檢工作中，是高效、安全、清潔、環(huán)保的必然選擇。建議航煤管道相關(guān)單位在采用的過程中，盡可能保障超遠程高塔視頻監(jiān)控的技術(shù)安全、售后服務(wù)質(zhì)量及監(jiān)管等方面的完備與加強，更好的實現(xiàn)信息流、品質(zhì)流、安全流、效率流的全方位管道安全監(jiān)管保障[6]。