项目名称：页岩油生产区域集群化无人机智能巡检系统

所属企业：中国石油天然气股份有限公司长庆油田页岩油开发分公司、天津市天科数创科技股份有限公司

成果水平：国际先进水平

项目编号：ECF-2024-SET-1003

项目主要参与人： 黄战卫、南征旗、赵晖、贾志鹏、王骁睿、余杰、周婷、陈伟、宋创、王家桐、李凯、唐源、童利斌、崔斌

评审专家点评：国际先进水平。该项目首次在国内油田采用无人机、地理信息系统和人工智能技术，构建了集群化智能巡检系统，覆盖了场站、井站和管道的全方位巡检。通过无人机自动巡检和集中管控，项目有效减少了人工投入，降低了管理成本，提升了巡检效率。该系统具备巡检任务规划、飞行态势监控、AI识别检测等功能，实现了全天候自动巡检，显著提高了油田生产的智能化水平。项目已在长庆油田成功应用，展现出广泛的推广前景，对推动油田数字化和智能化建设具有重要意义。

主要创新点：

创新点1：搭建无人机管理平台实现无人机集群化控制，同时将人工智 能技术与GIS相结合，替代传统手动任务分配模式，实现无人机任务的智 能优化分配与航线规划。 创新点2：首次采用冗余式机场部署方式，结合生产区域分布情况，选 址部署机场，确保当某个无人机库或无人机出现故障时，其他无人机库和 无人机可以立即接替其任务，保障作业连续性和可靠性。 创新点3：采用大数据分析和人工智能技术对采集的环境与设备数据进 行分析诊断，实时识别潜在风险和异常情况，并针对风险异常进行报警推 送。形成识别-诊断-报警的隐患闭环管理新模式。 创新点4：构建开放的无人机平台生态系统，满足第三方设备与软件集成需求，增强系统的兼容性和拓展性。

产品主要用途、技术原理： 

率先采用人工智能技术、GIS、物联网等技术，首次建成包含巡检任 务规划、飞行态势监控、AI识别检测等11大功能模块的生产区域集群化 无人机智能巡检系统，打造页岩油生产区域巡检作业的新手段，实现生产 区域的全天时、全天候自动化巡检。 优先采用冗余式机场部署方式，保障多台无人机库/无人机可以触达同 一生产区域，确保当某个无人机库/无人机出现故障时，其他无人机库和 无人机可以立即接替其任务，保障作业连续性和可靠性。 针对生产区域人员、车辆、管道等异常隐患数据，通过大数据分析和 人工智能技术，利用YOLO v7算法模型研制精准识别新算法，同时结合无 人机智能巡检系统。打造异常隐患“识别-诊断-报警”新体系。 打造开放的无人机平台生态系统，支持第三方设备和软件的集成功 能，成功对接页岩油分公司油罐车定位、即时通信等系统，提高系统的兼 容性和拓展性。

技术应用： 

页岩油生产区域集群化无人机智能巡检系统是长庆油田页岩油分公司作为 国家“数智油田”建设示范区，率先进入数字化转型2.0阶段，启动的智能化 建设项目的成果。系统基于无人机、地理信息、人工智能等新兴技术，通过 管理平台统一管控页岩油生产区域的无人值守机场集群，根据机场覆盖范围 规划巡检航线，设定巡检任务周期，实现覆盖生产区域各场站、井场、管道 的无人化智能巡检，从而打造智能无人值守场站新应用，提高巡检效率和准 确性，降低设备故障和事故的发生概率，保障生产设备的稳定运行和生产安 全。

页岩油生产区域集群化无人机智能巡检系统主要分为前端页岩油生产区域 关键位置部署的无人值守机场及配套的无人机相关设备和后端油田专网内云 资源上部署的无人机巡检管理平台系统两大部分组成。生产调度中心的管理 人员通过无人机巡检管理平台规划巡检航线，设置任务安排，指派给前端的 机场集群，由机场按照预设任务，调度无人机自主开展生产区域的场站、井 场、管道巡检，在巡检中通过调用智能识别算法对巡检视频进行安全隐患的 识别分析及报警，实现真正的无人化智能巡检。后台的管理人员能够通过管 理平台监控无人机巡检态势和视频直播，能够远程控制机场、无人机和云台 相机。无人机巡检成果能够自动上传管理平台进行统一管理.

集群化无人机智能巡检系统基于高内聚、松耦合的模块化设计，整体采用 B/S架构进行开发，主要分为无人机巡检管理平台、AI智能识别中台、巡检助 手APP、工单APP四大部分。 （一）无人机巡检管理平台 

（1）巡检驾驶舱 巡检驾驶舱为巡检管理用户提供一个基于地图场景，汇总全局巡检信息的 数据看板，能够根据用户需求，从巡检航线、任务、设备及成果等维度进行 数据统计分析的展示，能够监控巡检无人机视频直播和AI识别异常报警信 息，帮助管理用户掌控油气田智能巡检全局态势。

（2）航线规划管理 平台提供基于二三维GIS地图的航线规划功能，能够规划编辑场站、井 站、管道等各类巡检及正射影像、倾斜摄影、激光点云等类型的航拍航线。 并可配置不同航线模式下的飞行参数和航点动作。管理用户能够通过平台管 理和维护当前系统的航线信息。

平台能够设置和管理不同类型（临时、重复、手动等类型）的巡检任务， 为巡检任务安排飞行航线、执行设备、AI分析类型等设置。能够保存和查看 巡检任务对应的每次历史飞行记录数据，基于地图场景回放该次飞行记录的 轨迹和状态信息。

（4）巡检态势监控 平台提供集群化无人机巡检态势监控功能，可通过SRS视频流技术实时查 看机场和无人机的视频直播，基于MQTT消息推送，及时获取AI智能分析识别 的隐患异常报警信息。平台可查看巡检任务详情，实时监控执行任务的机场和无人机状态信息和位置轨迹，可远程操控机场、无人机和云台负载设备。

（5）系统对接联动分析 平台对外开放接口，能够与油田相关业务系统进行对接，实现巡检数据共 享，也可获取业务系统数据进行联动分析。平台对接了即时通信系统，实现 巡检报警消息及时推送移动端；平台对接了页岩油的油罐车GPS定位系统，利 用AI智能识别和GPS定位技术，根据油罐车定位与无人机巡检视频建立联动机 制，实现自动对比分析，自动识别推送可疑油罐车辆

（6）报警工单管理 在隐患异常识别报警后，平台能够自动生成工单，包含隐患异常图像及定 位信息，可查看当前工单处置情况，并从多个维度进行工单数据统计分析。 管理用户可以查看工单详情，进行指派、忽略、审核等操作，配合前端的工 单APP，对报警工单的处置进行闭环管理。