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摘要：甘肃陇东油区地处黄土高原，各采油井场间道路崎岖，但直线距离却很近，当井场前端出现人为破坏视频监控设备、盗窃原油等紧急情况时，管护人员无法及时到达第一现场，不能掌握直接证据及相关信息，贻误时机，造成经济损失。针对此问题，本文通过研究在油区引入多旋翼无人机，由无人机快速飞抵第一现场，迅速传回现场实时视频和声音信息，为管护人员处置紧急情况提供更多信息资料和技术支撑，从而提高油区综合治理水平，减少原油流失和设备被人为破坏等现象。

关键词：多旋翼无人机;油田;综合治理

一、前言

长实集团下属的五蛟西采油作业区位于甘肃省陇东地区，属陕甘宁盆地，区域内沟、峁、梁纵横分布，为典型的黄土高原特征，地形地貌上沟壑、梁峁、河谷、平川、山峦、斜坡兼有，平均坡度约15°～35°，山体顶部与沟底一般落差约为200米。

由于油区内道路崎岖、狭窄，交通不便，给采油日常管理工作带来了较多的困难，尤其是在一些安装了远程视频监控设备的无人值守井场，当出现人为恶意破坏视频监控、网络、照明等设备，实施盗窃原油等不法行为时，管护人员却无法及时到达现场进行干预和处置，给企业带来了直接经济损失，而且此类问题易发多发，且无规律性，因此，如何解决此问题，值得研究和探索。

二、数字化应用现状

（一）数字化安装情况

五蛟西作业区截止2020年12月底共建设监控中心1个，站控平台6个，安装远程视频监控摄像机101套，所有井场均已覆盖，安装率100%，日常平均上线率99.5%。网络布局以光缆为主干，无线为辅助，信号传输正常，作业区数字化的应用程度较高。

（二）数字化维护情况

在作业区数字化得到广泛应用的同时，各类设备和系统的巡检，故障排除，配件损坏更换等日常维护工作量较大，2020年全年共维护各类故障675次，平均维护率为1.85次/日。

若以故障产生原因来统计：人为破坏因素达到215次占32%;天气及自然原因达到100次占15%;设备自身原因（硬件及软件）达到360次占53%。设备自身和天气自然原因共计460次占68%是客观实事，无法完全避免和干预，但人为破坏原因的32%则可通过加强综合治理及预防等手段进行干预，减少损坏率和经济损失，是防止企业经济损失和原油流失的关键，也是本文要重点解决的主要问题和关注点。

三、故障产生原因及危害

数字化维护过程中，天气及自然原因故障，主要因为：打雷、大风、高温、低寒、沙尘等客观因素造成;设备自身原因故障，主要因为：设备老化、产品瑕疵、电压波动等因素造成;人为破坏故障，主要因为：在井场中实施其他作业或建设时损坏（无意）、偷盗原油（故意）等因素造成。

以上三种原因中，天气自然和设备自身原因，二者带来的损失是有限的，且更换后，使用期限仍较长，且有规律可循。

而人为破坏，目的就是要盗窃原油，除造成数字化设备自身的直接损坏外，还可能带来原油流失等经济损失，损失情况较难测算。另外，由于原油被盗后，往往在井场范围内会遗留下或多或少的油渍，加大人工清理劳动工作量;同时还会造成设备的跑冒滴漏，严重时会引起油水混合物泄露，导致井场局部被污染甚至会流到井场外，造成环保事故或外协纠纷，尤其在2015年1月后国家新“两法”实施后，此类损失带来的后果是比较严重的，一方面原油直接流失产生，另一方面还可能会造成对外赔偿、环保部门经济处罚、媒体曝光等情况出现，企业形象和经济两面受损。因此，人为恶意破坏数字化设备、设施故障是要重点预防的。

四、解决思路

经过实际统计和调查，井场摄像机被破坏平均用时约为25秒，而从视频信号中断开始到偷盗原油结束离开井场，一般会持续20多分钟。因此，若采用现行方式，值班人员从发现视频信号中断，下达相关指令，安保人员乘车出发，到达案发现场，快则20分钟，慢则40分钟，当天气较为恶劣时，如下雨、大风、大雪时，时间会更长。

同时，车辆在快速行驶过程中，再加上驾驶人员心理影响等因素，交通风险会大大增加。另外，到达现场后，偷盗人员一般都已离开现场，除了车辄外，一般很少留下作案线索，破案难度很大，实际也证明，通过在现场直接抓获犯罪人员的案件并不多。因此，当监控摄像头被破坏时，如果能从空中快速飞抵现场，实现中止或干预犯罪活动，减少损失，获取相应影像和声音等直接证据，并为巡护人员争取围堵时间、取得跟踪和破案线索，这将是非常大的一项突破。此外，若能达到跟踪嫌疑车辆，顺藤摸瓜找到存放被盗原油的窝点，就可进一步扩大战果，有效打击此类犯罪活动的势头，达到震慑此类犯罪，降低发案率。

五、解决方案

比较现场道路和地貌特征后，若能使用飞行器从空中直线飞行过去，在井场空中通过摄像机拍摄和现场喊话，达到威慑犯罪分子，中止犯罪活动的目的。

随着通讯、导航、摄影、材料等学科的进步，无人机技术也得到了长足发展，出现了很多不使用专用跑道起降，对场地无要求，可垂直升降的多旋翼无人机，在此场景下此类机型就可发挥出巨大的作用，因此，将多旋翼无人机引入油田将是一种积极的探索和尝试。

（一）无人机的分类及选型

无人机按续航时间和航程的长短，可分为四大类型：长航时无人机、中程无人机、短程无人机和近程无人机。

近程无人机是一种活动半径在几千米至几十千米范围的微型无人机。这类无人机飞行速度小，最大尺寸为2-4米，多数飞机全重小于100千克，有些飞机重量小于20千克。

无人机按工作原理可分为：无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。

根据油区特点，我们选择航程为近程的无人多旋翼飞行器。

（二）技术要求

1.需要克服的难点

飞行半径：要求10Km范围内;

超远距离控制：要求10Km范围内;

超长滞空时间：要求50分钟内;

风速：要求能防4级以内大风;

能够夜间飞行;

飞行动力：要求为电池;

具备拍照、拍摄、导航、照明控制功能。

2.法规许可

根据我国飞行器空中管制要求，飞行高度不得超过相对120米。

3.无人机的技术指标

根据以上要求和指标，通过市场调研和对比，选用六旋翼消防无人机实现上述指标。

4.应用示例

以下列场站地形为例模拟： 52号井站发出报警，巡护人员乘车从五蛟西作业区部出发，无人机也从作业区部起飞（见图1所示）：

（1）作业区部与52号井站空中直线距离约为1.52公里（如图1中蓝色直线所示），白天晴好天气可目视观测到，无人机速度为36公里/小时（白天、夜间速度相同），用时2.5分钟;

（2）道路距离约为6.2公里（如图1中红色曲线所示），道路为油区自建四级，从作业区部出发至52号井站，车辆白天行驶速度约为20公里/小时，用时约为18.6分钟，夜间行驶速度约为15公里/小时，用时约为24.8分钟。

图1

经过对比可以发现在白天，汽车所用时间是无人机的7.44倍，夜间汽车所用时间是无人机的9.92倍，无人机可大大缩短到达时间。另外，对于实际中距离作业区部更远、更偏的井站，无人机优势将更加明显。

5.无人机的优点及应用

在油区可应用于以下方面：

（1）在管线巡护方面，也具备很大优势，如：地势险要处、大的跨越处、冬季雪天环境，都可大大提高效率，角度更广、视角更宽，整体对比照片，还可对关键点、可疑点进行照片比对，减少作业人员危险性;

（2）复杂地形下管线铺设时放线;

（3）井场HSE管理方面，观察地面污染、地表污染等;

（4）应急突发情况下，指挥观测、收集信息、应急抢险;

（5）空中巡逻、综合治理，反偷防盗。

六、项目预算及效益

（一）项目价格预算

六旋翼消防无人机每套市场价格约15万元，操作人员培训、练习费2万元，摄像机及灯光配件约3万元，合计约20万元。

（二）项目经济效益

陇东油区若使用无人机，其经济效益可按以下方式测算：

1.直接经济效益

五蛟西作业区2020年全年因人为原因被破坏的带云台一体化摄像机共17   台，每台价格4900元;全年被破坏的远光照明灯12台，每台价格1800元，若按无人机使用后减少60%损坏率计算，可节约：

摄像机：8 X 4900 =49000元;

远光灯：7 X 1800 =12600元。

每年可减少直接设备损坏金额约61600元，约3年就可达到投资平衡。

2.间接经济效益

若再考虑无人机投入使用后，可减少的原油流失、巡查车辆和人员、设备维修等等其他间接运行费用，则实现投资平衡的周期会更短。

七、结论

多旋翼无人机技术已较为成熟，通过培训和训练，操作人员可较快熟练掌握使用，且投入后每年只产生少量的保养费用，再无燃料、规费等其他支出，运行成本低。而且通过以上论证，证明其可节约的费用却是可观的，值得在油区做一尝试性探索，实现在作业区范围内平均“每天少出动1次巡逻车，每天少流失0.1吨油，每年少配备1台巡护车”，用科技手段为长实集团降本增效。

当然，多旋翼无人机在使用中还将会面临噪声和夜间飞行这两大困难，还有进一步改进和提升空间。

作者简介：白小刚，大学本科，工程师，1996年6月毕业于宁夏大学电子信息工程专业，1996年7月参加工作，现从事计算机信息技术工作。