超遠程高塔監控在航煤管道安全巡檢中的應用

李偉

中航油石化管道有限公司 山東 濟南 250102

1 概述

隨著航煤管道規模的不斷擴大和技術的不斷進步，管道安全問題日益引起人們的關注。然而，管道通常埋設于人跡罕至的地帶，安全監管不易，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，技防措施應運而生，其中視頻監控技術作為技防措施中較為常見的措施為人們所知，而超遠程視頻監控巡檢技術作為一種新興技術，已經開始在航煤管道領域得以應用。從技術原理、應用場景和應用優勢三個方面來探討超遠程視頻監控巡檢技術在航煤管道中的應用。

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機場而建設，通常首站設置在煉油廠，末站設置在機場油庫，這就決定了其管道基本設置在一、二線大城市城區各類市政相關施工對航煤管道的挑戰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量遠大于大部分管道在鄉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，現將內外部風險因素主要來源分析如下：

外部主要風險：根據歐美及國內油氣管道運營經驗，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。根據國內大量統計數據分析，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]。

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

根據國內外油氣管道運營經驗，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以上述五項安全風險因素為主。[1]

3 視頻監控技術的應用

視頻監控技術無疑是通用于上述安全風險管控的最佳技防手段，視頻監控巡檢技術是指通過無線網絡、衛星網絡等遠程通信手段，將視頻信號傳輸到指定的監控中心，實現對航煤管道全程的實時監控。該技術主要分為兩個部分：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控攝像頭，將視頻信號采集并經過編碼處理后，傳輸到指定的監控中心。視頻傳輸是指將編碼后的視頻信號通過無限網絡或衛星網絡傳輸到監控中心，并實現對視頻信號的實時監控和錄像存儲[3]。

視頻監控巡檢技術在航煤管道中的應用主要包括以下幾個方面：

（1）航煤管道全程的實時監控。通過在航煤管道全程布置監控攝像頭，實現對管道全程的實時監控，及時發現管道問題，并及時采取相應的措施。

（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實現對管道異常的檢測，及時發現管道問題。

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

當前航煤管道應用的視頻監控主要是傳統低桿監控，而更為先進的超遠程視頻監控技術日益成熟，對照傳統管道低桿監控，進一步歸納分析超遠程視頻監控在巡檢航煤管道的優勢、涉及技術、缺陷及發展趨勢等。

4 傳統管道低桿監控的缺點

當前，國內航煤管道業內通用的外管道巡檢監控絕大多數為傳統立桿監控，經過長年累月傳統監控應用經驗，其不足之處日益顯現。主要體現以下幾個方面：

4.1 監控覆蓋范圍過小

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

4.2 電源與網絡保障困難

因航煤管道基本敷設在城鄉無人空地，無法就近取得有線電源與有線網絡的支持，因此常見的傳統管道高后果區視頻監控系統絕大多數采用太陽能（蓄電池）供電+無線通信模式。無法避免出現電源與網絡穩定性不足問題，且后期維保要求較高。此外，大量建在野外的視頻監控設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

傳統立桿監控往往處于人們的可接觸范圍內，很容易遭到惡意破壞，一旦設備損壞，不僅會影響監控效果，更容易造成景觀和環境的污染，還可能會帶來安全隱患。維修和替換設備成本巨大。（1）太陽能電池板，電池等貴重部件極易被盜，設備被盜不僅導致監控失效，更帶來較大的財產損失。（2）管道監控立桿沒有安裝好，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，導致設備被連根拔起，監控失效，傷害到路人，發生更大的損失[5]。

4.4 視野易被遮擋

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

4.5 運營成本相對高昂

立桿監控需要大量的資金投入，這包括設備的購買、安裝、維護和運行等過程。尤其是安裝環節，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上付出土地租賃的費用，特別是當需要建造監控中心、配置人員和軟件系統時，成本會更加高昂。此外，立桿監控工作涉及到政府部門、業主、開發商、承包商等多方面的合作，管理協調難度較大，在具體操作上更容易出現問題。

5 超遠程高塔監控應用優勢

所謂超遠程高塔監控，其基本組成包括高塔基礎和攝像機兩個主要部分，高塔基礎通常采用鐵塔，信號塔，電塔等具有超過30m以上超高視界的高塔基礎。鐵塔公司在共享高塔資源方面具有一定的優勢，因其電力或者信號供應的需求，可以較好地覆蓋城區，郊區以及農村。此外，攝像機一般采用激光云臺，它不僅可以自動調整鏡頭的焦距，而且在遠程攝像方面比傳統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，更能適應野外的惡劣工作條件，其可以360°自由旋轉調焦的功能，極大的提升了監控范圍。

超遠程視頻監控巡檢日益成為當下航煤管道安全保障的一項剛性需求。在管道行業中，遠程監控設備已經逐漸成熟，更多細分領域的需求也逐步爆發出來。超遠程視頻監控應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，鐵塔基礎普遍較高，最高可達65m，見圖1，具備大范圍監控識別條件，如采用定制化超視距激光云臺等，有效識別半徑可達1000～1500m，超遠程監控技術指標表1，覆蓋監控范圍2000～3000m，不僅可覆蓋高后果區全域，更可輔助監管管道周邊安全風險。

表1 傳統立桿監控與超視距高塔監控技術指標對比

圖1 超遠程高塔

實時性強：使用超遠程視頻監控技術可以實時監控航煤管道的狀態，一旦出現異常情況就及時做出應對措施，保證了管道的安全和穩定。

高效性：使用超遠程視頻監控技術可以避免人工巡檢的繁瑣和耗時，同時可以在監控的同時實現多項任務，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，使用超遠程視頻監控技術可以減少人員的使用，避免工人的傷亡事故。

降低成本：使用超遠程視頻監控技術可以降低巡檢成本，售后服務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。超視距監控可以覆蓋周邊直徑1000～1500m的管段，這相比傳統視頻監控，提升了5～10倍的監控幅度，同樣1km長度管段的監控，以某公司采購業內常用供應商傳統立桿監控為例，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控僅需18萬，表1，可以大幅度降低成本，降本幅度超過61%。

節約資源：通過使用已建立鐵塔基礎，不僅可以充分利用現存鐵塔資源，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境污染。

6 結束語

超遠程高鐵視頻監控對于航煤管道來說一項高技術、高質量、高效益的管道安全保障措施，其優勢遠遠超過了傳統立桿監控，將其應用到各類航煤管道高后果區監管及日常巡檢工作中，是高效、安全、清潔、環保的必然選擇。建議航煤管道相關單位在采用的過程中，盡可能保障超遠程高塔視頻監控的技術安全、售后服務質量及監管等方面的完備與加強，更好的實現信息流、品質流、安全流、效率流的全方位管道安全監管保障[6]。