استخدام الطائرات بدون طيار في مراقبة الأنابيب

استخدام الطائراتبدون طيار في مراقبة الأنابيب

تناقش اربورن درون (Airborne Drones) كيفية تنفيذ الطائرات بدون طيار في مراقبة خطوط الأنابيب

 

المقدمة:

خطوط أنابيب النفط عبارة عن بنية تحتية شاسعة توجد غالبًا في تضاريس صعبة مثلالمستنقعات والصحاري الساخنة أو المناطق المجمدة أو حتى مناطق النزاع يتجاوز طول خطوط الأنابيب الرئيسية في روسيا 280 ألف كيلو متر بينما يتجاوز في أمريكا 2.2 مليونكيلومتر. و تعتمد اقتصادات العالم على هذه الإمدادات الحيوية من الطاقة.

يجعل نطاق هذه البنية التحتية من الصعب تحديد التسريبات مقدمًا لتجنب الأضرار التي قد تحدث.

تتم مراقبة خطوط الأنابيب وفقًا لمعايير مختلفة، مثل الضغط و درجة حرارة الأنابيب، وقطر تمزق الأنابيب اذا وجد، تخطيط خطوط الأنابيب ونوع السائل المنقول،إلخ.

بينما

يتعين على مشغلي خطوط الأنابيب إجراء عمليات تفتيش منتظمة لمعداتهم للتأكد من أنها في حالة عمل آمنة، فقد تؤدي القيود المفروضة على اكتشاف التسربات الخفية إلى وصول الهيدروكربونات السائلة إلى الأرض حتى طبقة تحمل الماء.

 

مراقبة خطوط الأنابيب:

نظرة عامة على الطرق الحالية:

الدوريات المادية:

  • يصعب اكتشاف التسريبات بصريا أو عن طريق الرائحة.
  • صعوبة اجراء عمليات التفتيش البشرية، ومحدودية العاملين في عملية الفحص عندما يتعلق الأمر بالارتفاعات والمساحات الضيقة.
  • يقتصر التفتيش على طرق محددة مسبقًا استنادًا إلى أخذ العينات الإحصائية، مما يترك مناطق خط أنابيب معينة غير خاضعة للتفتيش.

 

طريقة التحكم في الضغط:

  • من الصعب اكتشاف التسربات الصغيرة.

 

مقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية:

  • من الصعب اكتشاف التسربات الصغيرة.
  • غالية الثمن.

 

الكابلات الموصلة:

  • من الصعب اكتشاف التسربات الصغيرة.
  • غالية الثمن.

 

الطائرات أو هيلوكبتر:

  • سرعة الطيران على مسافات عالية، وتحمل معدات المراقبة الثقيلة والمكلفة.
  • لا يزال يوفر صورًا منخفضة الدقة نسبياً بنفس القيمة المالية.
  • تكلفة الطيار.

 

بيانات استشعار الأرض عن بُعد (عبر الأقمار الصناعية):

  • صور منخفضة الدقة.

 

حمولات الاستشعار عند بعد المثبتة على الطائرات بدون طيار والمستخدمة لرصد خطوط الأنابيب:

 

  • تسمح أجهزة الاستشعار المختلفة عالية الجودة الموجودة على متن الطائرات بدون طيار (UAV) بفحص متزامن لخطوط الأنابيب في مايتعلق بالمعايير المختلفة.
  • يوفر الوزن الخفيف للطائرة بدون طيار إجراء مسح مستمر، وتوفر أقصى درجات السلامة في نفس الوقت.
  • تسمح الطائرات بدون طيار ضمان مسح خط أنابيب على مسافات طويلة وفي المناطق التي يصعب الوصول إليها.
  • تستطيع الطائرات بدون طيار الطيران بشكل روتيني بالقرب منالأرض ليلاً، واتباع مسار دقيق للغاية الخاص برحلة الطياران، وايضا تكاليف تشغيل أقل أكثر ملائمة وصديق للبيئة.

 

توصي اربورن درون (Airborne Drones) بأن يجب علي المستخدمون النهائيون تحديد نوع البيانات التي يجب جمعها أولاً ،أي:

صور ملونة عالية الدقة لتحديد:

  • الأضرار التي لحقت بخط الأنابيب.
  • الغطاء النباتي الذي يؤثر على خط الأنابيب.

 

صور متعددة الأطياف لتحديد:

  • مراقبة خط الأنابيب بالطريقة الصحيحة.بحيث يمكن استخدام هذا النوع من الرصد في المناطق الزراعية او العشبية للكشف عن صحة النبات. ولكن على العكس تماما،يمكن استخدامه ايضا لمعرفة تأثير خط الأنابيب على النظام البيئي وتحديد تسرب الغاز.
  • الضرر وغزو (التدخل) في الغطاء النباتي.

 

استخدام  LiDAR لانشاء نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد (D3):

  • نظرًا للدقة العالية لنماذج LiDAR، يمكنك إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد (توائم رقمية) لخط الأنابيب وعلاقته بالنموذج الرقمي الأول الذي تم فيه تثبيت خط الأنابيب للعمل على حيث تحول خط الأنابيب إلى ما بعد الوقت والتنبؤ بالضرر المحتمل، وتعديل خط أنابيب لاستباق الضرر الذي يمكن أن يحدث.

 

التحديد الحراري للعيوب المحتملة:

  • باستخدام صور الكاميرات العادية التي تتكون من موجات الضوء المرئي RGB (احمر، اخضر و الازرق) ودمج الصور الحرارية مع بعضها البعض، يمكنك التنبؤ بنقاط الضعف في الأنابيب والتسريبات المحتملة وإرسال فرق التفتيش لقياس ما إذا كان هناك تسرب فعلي أو تحول حرارة أكبر يعكس الفشل الهيكلي.

 

يمكن استخدام التقنيات المذكورة أعلاه في مجموعات مختلفة بالطرق التالية:

 

التصوير المساحي الرقمي (Digital photogrammetry):

  • يسمح هذا النوع من التصوير بتحديد الأخطاء في مورفولوجيا الأرض من خلال تحليل التباين اللوني للمتغيرات باستخدام بعض الأدوات والبرامج المتخصصة. يتم انتاج من هذه الطريقة نوعين من الملفات “ملف KMZ أو ملف المعلومات الجغرافية (geo-information)”،الذي يهدف إلى التحكم في بيانات الخريطة عند تحديد موقع التغييرات المكتشفة. يمكن تطبيق هذه الطريقة لمراقبة خطوط الأنابيب الهيدروكربونية الموضوعة فوق و تحت سطح الأرض.

 

الطريقة الطيفية (Spectrometric method): 

  • يستخدم نوعان من اجهزة الاستشعار لاكتشاف وتحديد تسرب مادة الهيدْرُوكَرْبُون في حالته السائلة أو الغازية، وهي: متعددالأطياف (multispectral) وفوق الطيفية (hyperspectral).

طريقة مسح الطاقة الحرارية الأرضية (Geothermal surveying method):

  • تجعل كاميرات التصوير الحراري من الممكن تحليل ميول طيف الأشعة تحت الحمراء عن بعد (remote IR spectrum). و من الممكن أيضًا تحديد غازات الهيدروكربون التي تتفاعل مع طيف الأشعة تحت الحمراء.

 

سوف تساعد المتطلبات المذكورة أعلاه إلى حد كبير في تحديد برنامج الطائرات بدون طيار المناسبة:

  • تتيح طائرة كوادكوبتر (quadcopter) الصغيرة (طائرةهليكوبتر بدون طيار لها أربعة محركات) هذه الطائرة الحصول على تفاصيل قصوى للمناطق المتوسطة والصغيرة لضمان المسح التفصيلي لخطوط الأنابيب تحت السطحية.
  • يمكن لطائرة ذو الاجنحة الثابتة الكبيرة أن تلبي المتطلبات الأكبر ولكنها توفر دقة وتفاصيل أقل.

 

المستقبل:

تتغير التكنولوجيا بوتيرة سريعة، وقد حدث مؤخرًا تقدم مثير مع أجهزة استشعار الأكثر حساسية للكشف عن الميثان على منصات الطائرات بدون طيار والتي يمكن أن تقترب من مصادر تسرب الغاز في خطوط الأنابيب. تحظى هذه التطورات المتغيرة لي هذه اللعبة باهتمام متزايد من مشغلي خطوط أنابيب الغاز الذين يولون الأولوية لاعتمادها.