К вопросу применения БПЛА для мониторинга трубопроводов

№99-1,

технические науки

В работе рассмотрены некоторые исторические аспекты развития и эволюционирования беспилотной авиации в России и за рубежом. Сформулированы предложения о перспективности развития данного направления в Российской Федерации с целью мониторинга объектов нефтегазового комплекса.

Похожие материалы

По итогам 2017 г., объем добычи нефти в России по сравнению с 2016 г. снизился и составил в абсолютном выражении 546,8 млн. т.

Согласно информации Министерства энергетических ресурсов РФ в настоящее время на территории нашей страны переработку нефти и газового конденсата осуществляют 80 специализированных нефтеперерабатывающих предприятий.

При этом, общий объем первичной переработки нефтяного сырья на нефтеперерабатывающих предприятиях России по итогам 2017 г. незначительно снизился по сравнению с аналогичным периодом и составил 279,9 млн. т.

Распределение нефтеперерабатывающих предприятий по регионам Российской Федерации осуществлялось по следующим принципам — близости к месторождениям сырья и логистике поставок горюче-смазочных материалов и продуктов нефтехимии в конкретные субъекты.

Данные факторы и предопределили картину расположения нефтеперерабатывающих мощностей на территории современного российского государства.

Предприятия нефтегазового комплекса оказывают воздействие на окружающую среду на всех этапах своей деятельности, таких как разработка и поиск новых месторождений, добыча, подготовка, переработка и транспортировка нефти и газа.

Несмотря на обеспечение непрерывного контроля за функционированием нефтегазотранспортной системы, внедрения новых прогрессивных методов диагностики, проведения плановых предупредительных работ и своевременного капитального ремонта, на объектах нефтегазового комплекса происходят технические отказы и аварии.

Все это обуславливает необходимость непрерывного совершенствования системы обеспечения пожарной безопасности.

Единственный способ достичь баланса вложений и отдачи — это сделать ставку на надежный мониторинг и прогнозирование (оценку рисков). При этом, мониторинг позволит своевременно предупредить возникновение вероятной аварии и значительно смягчить ее последствия.

Вопрос мониторинга линейных объектов нефтегазовой отрасли начинается с заинтересованных лиц в проведении данного обследования. Непосредственно в сферу деятельности МЧС России участок трубопровода попадет после возникновения чрезвычайной ситуации. Мониторинг осуществляется с помощью беспилотной техники.

Эксплуатация в МЧС России беспилотной техники сталкивается с множеством проблем, многие из которых уже разрешены. По-прежнему остается актуальным вопрос слабого материально-технического обеспечения комплектующими, запасными аккумуляторами, выделением финансирования на обязательное страхование гражданской ответственности.

По-прежнему остается дефицит в узконаправленных аппаратах, способных решать специализированные задачи. Частично эти вопросы сняты за счет массовой поставки в МЧС России аппаратов DJI Phantom-3 в 2017, 2018 годах.

DJI Phantom-3 беспилотный летательный аппарат вертолетного типа с системой автоматического управления (автопилот), встроенной 12 Мп видеокамерой, съемкой видео разрешением 1920х1080 пикселей частотой 60 кадров в секунду, системой телеметрии с возможностью передачи сигналов с различных датчиков (температурных, радиационных и т.п.).

Он предназначен для детальной разведки района ЧС, объекта (группы объектов), оценки их состояния, осмотра отдельных элементов строений, сооружений, в том числе и внутри них, отдельных участков местности, дорог, мостов и др., проведения воздушной разведки, определения маршрутов ввода наземных аварийно-спасательных сил.

За время эксплуатации квадрокоптер DJI Phantom-3 показал ветровую устойчивость, компактность, легкую управляемость и проработанное программное обеспечение, а также стоимость в три раза ниже отечественных аналогов, в связи, с чем и был выбран основной разведывательной единицей в МЧС России.

Хотелось бы остановиться на зарубежном опыте использования беспилотных воздушных судов. Такой опыт представлен в проекте COMETS в Европе.

Принцип проекта в том, что в мониторинге участвуют несколько беспилотных воздушных судов, каждый из которых оснащен различным инструментарием для обнаружения пожара. В созданной иерархии при обнаружении горения одним из аппаратов другие два проверяют очаг собственными методами, передавая информацию в центр принятия решения, и по совокупности признаков делается вывод о пожаре.

Однако предложенная методика реализуется тремя аппаратами, один из которых аэростат. В условиях протяженного линейного участка магистрального трубопровода использование нескольких аппаратов неэффективно и влечет за собой дополнительные материальные затраты. Используемое оборудование сопоставимо с существующими телевизорами и не несет технического новшества в принципах обнаружения пожара.

Далее хотелось бы остановиться на методах, применяемых для автоматического мониторинга пожарной безопасности в нефтегазовой отрасли.

Обследование магистральных трубопроводов должно проводится исключительно аппаратами самолетного типа и сводиться к трем методам:

  1. Движение над магистралью нефтегазопровода с целью фотофиксации высокого качества;
  2. Движение над магистралью с целью термографического исследования;
  3. Движение над магистралью с целью визуального исследования.

В целях реализации указанных методов мной предложена примерная структурная схема беспилотного летательного аппарата.

Исходя из указанной схемы БПЛА в стандартной комплектации включает в себя силовую установку с антивибрационным подвесом, систему кондиционирования эл. блоков, аэронавигационные огни, систему электроснабжения, необходимое количество топлива. Так же БПЛА может комплектоваться различным съёмочным оборудованием и автопилотом, который в свою очередь включает систему поддержания заданных режимов полетов, систему безопасности, систему управления полетом.

Внедрение современных систем контроля и обеспечения безопасности в нефтегазовом комплексе — актуальное направление, особенно на стадии технического перевооружения производства.

Опыт эксплуатации данных аппаратов в нефтегазовой отрасли выявил ряд общих трудностей и специфичных для линейных объектов:

  • низкая продолжительность работы аппаратов;
  • проблемы запуска при отрицательных температурах;
  • проблемы поиска при аварийном приземлении;
  • отсутствие автоматизации процесса мониторинга;
  • погодные ограничения эксплуатации аппаратов;
  • сильное влияние ветра на успех мониторинга и др.

Список литературы

  1. Вытовтов, А.В. Методика применения беспилотных воздушных судов для обеспечения пожарной безопасности на нефтегазовых объектах. / Диссертация канд. техн. наук.
  2. Ершов, В.И Обеспечение безопасности полетов беспилотных летательных аппаратов в воздушном пространстве / В.И. Ершов, Ю.Н. Осипов, Е.Ю. Николаева // Пожарная безопасность. – 2015. –№2. – С.56-60.
  3. Агамалян, В.А. О создании единой системы группового управления робототехническими комплексами / В.А. Агамалян, Е.С. Калинина, С.Е. Симанов, С.Г. Цариченко // Робототехника и техническая кибернетика. – 2014. – №2(3). – С.37-39.