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全新无人机系统 检测效率新高度

全新无人机系统 检测效率新高度

GE子公司AiRXOS开发了Avitas系统,无人检测的效率和稳定性得到了大幅提高!

编译 | 惊蛰

无论是检测油气设备的泄漏点还是腐蚀状况,或是火炬烟囱、管道的完整性监测,当今最主要的油气设施检查都是通过人力、直升机和无人飞行器(UA,即无人机)完成的。在这三种方法中,UA可以快速获取更准确的数字和热成像,提供最高的检测效率和安全保护,非常适用于危险区域人眼无法识别的的安全问题。

在油气勘探阶段,飞行传感器(飞行器搭载)可以检测自然发生的甲烷泄漏等问题。在油气开采过程中,UA能够替代人工操作,进行难以触及区域设备的检查和监测,帮助制定灵活高效的检测计划。在油气输送阶段,UA可以检测管道中发生的腐蚀问题以及人眼看不到的泄漏早期迹象。

更重要的是,通过飞行器进行的检查会显著降低作业危险性,避免对作业人员的伤害,UA将使作业人员从危险的“作业现场”转移至自动化管理、运营和数据分析。此外,UA解决方案可以识别关键设施附近可疑或未经授权的作业活动。

然而,当前的UA检查作业还远没有达到最佳效果。油井和管道的UA检查主要根据FAA法规进行(称为’14 CFR Subchapter F,Part 107’规则,以下简称107)。根据规定,每个无人机都必须由至少一名作业人员操作。一般情况下,无人机可以由遥控器手动控制飞行,或者使用某种形式的自动飞行控制系统自动执行预先制定的飞行计划。在检测过程中,UA必须保持在飞行员的视线范围内,以便在UA出现问题时可以保持足够的控制能力。

通过这种一人一飞行器进行的传统远程航空检测,虽然总能保持UA在视线范围内,但效率却较低。在诸如Permian盆地或是海洋开采作业中,基础设施必须保持在最佳状态,确保较高的开采效率,如果严格按照上述法规进行无人机检测,那么这种工作模式会降低整体工作效率。

以单一井场检测为例,待检测点达到80个以上,包括设备的合规性、运行状态和维保需求等。截至2018年11月,Permian盆地共有492个钻机进行钻井作业,那么根据法规,一名UA操作员每天只能检查6-10口井,完成全部的检测作业需要大量的时间。

虽然UA已经提供了检测质量和数量优势,但真正的优化还需要从高级操作方面进行,即“视线之外检测”(BVLOS)、一对多操作、无人操作和夜间检测作业。这些高级操作赋予了UA检测程序更多功能,拓展了UA功能和检测灵活性。

BVLOS提高检测机动性

根据美国商用无人机操作的现行监管法规,未经美国联邦航空局(FAA)批准,禁止由作业人员操作的无人机BVLOS为开发商进行作业现场的检测工作。截至2018年11月,FAA已发出2,223份豁免名单,但其中只有1.17%是BVLOS豁免,另有还有少数BVLOS豁免特例。

虽然FAA和油气行业已将这些先前批准的无人检测设备称为“BVLOS”,但事实上所有这些操作都要求配备视觉观察员或第二名操作人员,以仔细观察作业空域,识别可能的无人机碰撞危险。这也就是说,我们所称的BVLOS的实际应用是受到限制的。

2018年10月,GE分公司AiRXOS开发了Avitas系统,其包括无人机检测流程、作业程序和专业培训等内容,在壳牌公司位于德克萨斯州的22.5平方英里范围内进行了FAA授权的无人航空系统的BVLOS作业。Avitas的无人飞行器系统(UAS)可在低空作业时间携带重量超过55磅的设备,而无需视觉观察员进行安全监测。截至目前,这是首个获得FAA批准可通过雷达控制的民用BVLOS系统。

利用GE数十年的飞行器和空域安全专业知识,结合操作环境和关键飞行危险分析,AiRXOS简化并加速获得了FAA民用批准的流程,真正实现了BVLOS能力最大化。AiRXOS与地面雷达和车辆供应商合作,同时借助油气开发商的帮助,实现了BVLOS的顺利开发、安全应用。基于其安全性以及应用灵活性,该系统成功获得了FAA的运营批准。由于之前应用中存在的种种困难,业界仍然认为BVLOS的应用在未来,但Avitas的成功推出表明远程无人检测迎来了新的发展契机。

一对多检测 降低成本

BVLOS的替代或补充方案是根据107.35法规执行检查,通过一名操作人员同时控制多个UA。根据此项法规,一个操作人员可以同时进行多个UA控制,拓展UA作业的检测能力。

法规改变在两个方面具有重要意义:1)它允许单个作业人员在一个站点上同时进行多项检查,这能够提高效率,增强了安全性,并降低了作业成本;2)对于运营商和多UA服务商检测作业,有助于提高检测效率和系统效率,从而优化资产配置。根据作业现场和UA服务商数据,一对多操作显著降低了劳动力和基础设施成本,节省了大量人力物力。

例如,如果作业人员每天执行的无人机操作检查次数是之前的2倍,那么节省的成本就会很高。通过在单个作业地点同时进行多个UA操作,扩大管道监测、火炬或炼油厂储罐检查的覆盖范围,油气公司可以进一步扩展UA检查计划和能力。

显而易见,曾经看似遥远的BVLOS检查时代已经到来。AiRXOS推出的Avitas BVLOS系统满足FAA法规要求的操作限制,技术基础雄厚,可以在超出视野范围外检查,执行一对多UA操作,即使难以触及的区域也可成功监测。UA技术和监管参数正处在快速变化阶段,油气公司应寻找可靠的技术公司,努力提高有人/无人机器人的操作安全水平,同时寻求专业技术机构和工程师支持,满足监管法规的严格要求和规范,推进新型无人机器人的检测水平。

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