智能机器人在化工园区公共管廊安全中的应用

2016-11-30朱明亮

中国新技术新产品 2016年17期

关键词：管廊化工园区

孙　华朱明亮

（上海化学工业区公共管廊有限公司，上海 201507）

智能机器人在化工园区公共管廊安全中的应用

孙华朱明亮

（上海化学工业区公共管廊有限公司，上海 201507）

随着化工产业的快速发展，化工行业出现区域集聚化的发展趋势，形成以化工园区为核心的产业发展。集约化发展的化工园区的物流运输特点使得公共管廊成为化工园区物流运输一体化的重要载体。本文简要概述化工园区公共管廊的发展情况，总结了化工园区公共管廊的主要特点，在详细分析人工巡检方式不足的基础上，介绍了智能机器人在园区中的公共管廊安全中的应用。

智能机器人；化工园区；公共管廊；应用

众所周知，由于石油和化工产业产品的上下游关系紧密，化工区已逐步形成5个一体化（“产品项目一体化、公用辅助一体化、物流运输一体化、环境保护一体化、管理服务一体化”）的态势。公共管廊作为管道物流传输一体化付诸实施的载体，衔接着园区内的多家企业，使上下游装置及公用工程等全部贯通，这种方式既能降低基础设施投资成本、使资源得到充分地利用，又可以提高物流运输的整体效率，使企业与企业之间、企业与码头之间、企业与存储场所之间的物流流通更加方便、灵活。公共管廊已为世界先进化工区普遍采用，如美国墨西哥湾化工园区、德国路德维希化工区、比利时安特卫普化工区、荷兰鹿特丹石油化工带、新加坡裕廊工业园区等。目前，国内一些化工园区公共管廊已经初具规模，如上海化学工业区、宁波化工园区、南京化工园区、武汉化学工业区、惠州大亚湾化学工业区等多家化工区均已建立公共管廊一体化运输体系，为化工区的经济发展做出了不可磨灭的贡献。然而，在发挥公共管廊快速、高效、经济等优势的同时，如何确保公共管廊长期安全运行，也成为了决定园区能否安全、可持续发展的关键问题之一。

总的来说，公共管廊管理上具有以下几个特点：

（1）管廊管理的开放性

由于化工园区占地面积广，外来车辆以及外来闲杂人员众多，有些化工区内甚至有数量众多的民宅，难以实现封闭性管理，风险系数高。

（2）物料输送的多样性和危险性

管廊上的管道为众多企业输送生产原料以及半成品，承担着诸多高温、高压、易燃、易爆等介质的输送任务，介质种类多达几十种甚至上百种，如氯气、苯、氢气、丁烷等，分布在园区内不同路段上，聚集度高、危险性大。

（3）边生产边施工的特殊性

管道的新增、维护、检维修、拆除等施工过程往往是在已投入运行的管廊上进行，施工过程要求不能影响其他企业管道的正常运行，因此增加了施工和管理上的难度。

（4）公共管理的复杂性

公共管廊由于关联到上下游企业、公共管廊管理单位、政府有关职能部门、外来施工单位等众多单位，协调管理复杂，难度大。

（5）公共管廊设施的重要性

公共管廊是保障园区内企业物料传输的重要载体，在生产经营活动中起到举足轻重的作用。

由于公共管廊独有的特点，且随着管网和管道的大量铺设以及管道服役时间的增长，公共管廊风险系数增加。因此，如何保障化工园区中公共管廊的安全是该领域现如今研究的热门课题之一。公共管廊的安全不仅是企业生产盈利的前提，更是社会安全和稳定的保证，园区内的公共管廊的安全问题致关重要。

公共管廊目前主要采用的是人工巡检的方式对管廊管道的运行状态进行感观的定性判断。然而人工巡检往往受多种因素限制（如人员的生理、心理素质、责任心、外部工作环境、工作经验、技能技术水平等），使得巡查结果的准确性受到影响，存在漏巡，缺陷漏发现的可能性。且对于有些缺陷，巡检人员无专业仪器或者仪器精确度低，通过简单的巡视是不能发现的。另一方面，巡检人员往往需要近距离接触管道和设备，因此对巡检人员的人身安全也有一定的威胁，如果遭遇特殊工况或者恶劣的环境，巡检技术人员面临的安全风险会更高。

在国家十三五规划中，已将机器人作为重点支持的研究对象。将智能机器人引入到化工园区公共管廊的安全管理工作中是一个新兴课题，由于机器人的使用减少人与危险源的接触，这就在很大程度上避免了人在管廊安全巡检过程中受到伤害。因此，智能化的机器人逐渐成为本领域的研究重点。

本文主要就化工园区的公共管廊以及智能机器人在公共管廊安全管理中的应用进行简单介绍。

1.智能机器人的简要介绍

在当前社会生活中机器人已经广泛应用于各种机构组织并正在替代人工劳动，智能机器人正在发挥着日益重要的作用。

机器人技术现在已经成为当代的热门技术之一，随着计算机技术的发展而逐渐由简单到复杂，并逐渐智能化。机器人的雏形为可编程式机器人，即将某种功能用程序的形式实现，让机器人完成某一种或几种简单的功能。第二代机器人具有初级的感觉功能，它具备了简单的判断能力，可以根据实际的工作情况进行简单的调整，可以认为是闭环处理机制的应用；第三代机器人开始实现智能化，通过各种复杂传感器的协同工作，形成了机器人自适应功能和学习功能，可以根据实际情况做出合理、快速、准确的决定。

机器人按照工作场所，可以分为陆地、海洋、空中、太空机器人等。从20世纪末，机器人已经开始进入普通人的生活，协助人类完成一些危险或者重新的工作，比如焊接机器人既能提高焊接的效率，又可以降低焊接的错误率；而血管机器人可以代替医生的手术刀进入血管完成微创手术。这些都是机器人智能化的重要应用。相对于机器人在其他行业中的应用，公共管廊机器人目前正处于起步阶段。

2.智能机器人在化工园区公共管廊安全应用中所应满足的功能要求

随着公共管廊的大量建设，在发挥其优势的同时，更应该考虑如何保障公共管廊的安全运行，而机器人的智能解决方案和节约人力风险的特点，使其成为在复杂管廊系统的管理中有着非常乐观的应用前景。

首先，在化工园区公共管廊安防管理中，和传统监控系统相比，机器人的最大的优势就在于其机动灵活性，既能实现现场处理的目的，又能降低受到伤害的风险。而机器人的可移动性主要依靠轮式、轨道式或履带式。其次，智能机器人需要具备自身和故障管道的定位能力，通过确定机器人自身的位置和目的地的位置计算出所需要走的路线。最后，机器人到达目的地后完成检查、录像、故障回传和给出解决方案等功能。综合利用智能机器人所携带的多种传感器，其可以拥有预警甚至排除一定危险情况的能力。对于化工园区的公共管廊的安防工作，智能机器人应该满足以下几个技术能力。

（1）智能识别功能

智能机器人在安全巡检工作中需要自主寻找可能存在危险的情况，因此其需要自主识别周围环境的危险系数并对其做出一定的反应。智能识别包括语音智能识别、特征图像识别、危险场景的识别等，其中语音识别的分析对象包括两个：自然语音及特征声音。对于语音的判别和分析可以进一步增强智能机器人对危险情况排除的速度等，从而提升安全防护的实用性。在实际应用情况下，智能机器人在园区的公共管廊周围进行巡检，控制室通过安装在其中的移动摄像头来观察安全情况，当发现安全问题时，工作人员通过语音对机器人发出指令进行相关处理。智能机器人自身也可以通过编程生成简单的图像识别，当发现特征图像时其触发相对的应对动作，这种方法可以进一步减少控制室工作人员的工作量。同时，机器人自身应配备多种传感器，并具有快速数据管理和多传感器融合、智能信息处理等功能，及时将传感器所采集的信息进行综合性识别，判断是否属于危险状态，并处于何种危险以及可采取的处理手段，充分发挥闭环控制和人工智能技术的优势和特点。

（2）实时数据上传功能

该功能可以实现机器人在现场的数据实时回传，保证原始资料的安全性，并可以对机器人实现远程控制。最后，机器人通过网络实现与园区安保工作人员的通信能力，以及接受指令进行应急处理，实现机器人对人力的完全替代。

（3）较强的运动能力和排险能力

在实际应用过程中，智能机器人在巡检过程中需要越过一些障碍物，这就要求机器人的运动能力较强，能够克服一些常规的障碍物以进行不间断巡查。同时，在发现一些安全问题时，智能机器人在不仅能够及时进行警报，还要求具有一定的排险能力以排除一些常规的危险问题与情况。