油气管道是生产、处理和储运石油的管道。油田巡检是油田生产的重要环节,它对油田生产起到至关重要的作用。
目前,应用广泛的是人工巡检和视频监控相结合的方式,最终由工作人员检查管道泄漏情况。然而,人工巡检和视频巡检有很大的弊端。
人工巡检劳动力度大,而且天气的影响和人为情绪因素的干扰对巡检都会造成一定的影响。视频巡检存在盲区,很难全方位覆盖,此外,摄像头数量多且连接复杂,出现电路故障就会导致巡检出现问题,维修起来也不方便。
随着科学技术的发展,机器人智能化水平越来越高,智能巡检机器人技术不断发展。本文通过研究油气管道无人化巡检发展历程,巡检机器人原理方案以及巡检过程中潜在问题,提出合理化建议,解决巡检机器人应用过程中的痛点,使现存激光导航、温度声音光线检测、红外热成像、自主充电等技术更加成熟,提高油气管道检测的智能化水平。
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智能巡检机器人概述
巡检机器人在油气管道具体的工作流程为:利用高清摄像头拍摄视频和图片,进行云台的存档;同时,利用红外测温仪测量温度的变化,方便工作人员找出问题的所在,避免发生故障;通过甲烷检测仪,发现甲烷泄漏的区域,方便工作人员及时进行修补,减少损失。
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油气管道智能巡检机器人的研究现状
关于智能巡检机器人的研究,国内外学者都进行了许多尝试。智能巡检机器人在某些领域应用比较成功且广泛,例如电力行业。
2003年,有日本学者提出智能巡检机器人的方案,并进行了相关实验和模拟,证明了其可行性。随后几年,能够对设备进行有效红外测温的智能巡检机器人投入使用,并取得预定成效,开启了巡检机器人研究的序章。之后越来越多的传感器被加入巡检系统之中。
2018年,中国石油首台智能巡检机器人在长庆油田投入使用,该设备采用电动四轮驱动,配备有360°旋转的摄像头,搭载有气体采集装置和声音采集器,可以实现气、声、光的同时采集,并能实现自动化报警。
3 油气管道智能巡检机器人的应用效果
一是节约成本。智能巡检机器人能够实现自主导航、自主巡查、自主充电、全天24小时巡查,大幅降低成本、提高了效率。
4 油气管道智能巡检机器人在实际应用中的问题
智能巡检机器人开展巡检工作时,主要利用各种传感器,当感知周围有障碍物时,能够自动规避。这项技术在实际应用过程中还不够成熟。巡检机器人对前进过程中遇到的障碍物无法精细地感知,比如当它在前进过程中遇到杂草等,就会对前进过程造成一定的影响。如果工作人员不及时发现,会造成巡检机器人滞留,直到电量耗尽。
对油气管道进行测温时,巡检机器人会按照既定路线进行巡检,对设备和非设备分辨界限不是很清晰,而且受季节和天气影响,巡检机器人检测温度相比于实际温度有较大差异。
巡检机器人在工作过程中的一些问题正逐步被解决,如重新确定检测单元的距离,使巡检机器人与设备之间的距离更加精确,红外摄像头只要达到一定的距离就会自动锁定。但是,这种方式无法像人一样进行360°巡检,进行温度比对,而且油气管道不但设备较多,而且道路复杂,巡检机器人受到天气和电池容量续航问题的影响,对设备的温度达不到精确测量的效果。
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油气管道智能巡检机器人在使用中的优化措施
(一)系统联动
(二)充电优化
智能巡检机器人自主充电进行优化,需要解决的问题有两个:一是充电方式的问题,二是路径选择和巡检机器人视觉识别问题。
通过多种充电方式组合的方式作为电源的备选方案,防止电量耗尽。智能巡检机器人可以采用搭载太阳能充电装置和固定充电桩相结合的方式,当遇到突发情况无法回到固定充电桩时,搭载的太阳能充电板能够发挥作用,进行自主充电,减少事故率。
加强巡检机器人视觉系统的识别,让其更加智能,做到自主规避。设置多条备选路径,按照优先级结合电量做到最优路径规划,完成巡检任务。
智能巡检机器人采用AGV导航方式中的激光传感导航。激光反射技术是通过激光扫描周围设备,得到不同反射光的接收时间,进而推算出巡检机器人与设备之间的距离,从而实现精确定位,此方法是定位准确,平行性好。
驱动方式上选择灵活,可根据不同的环境条件,采取履带式和轮式组合并自由切换的方式。在平坦的路面上,选择轮式驱动,提高速度,工作效率提高;在崎岖的路面上,选择履带式驱动方式,有效避免了运行过程中的卡壳现象,保证巡检机器人在运行过程中平稳前行,进而提高智能巡检机器人的工作效率。
6 结论与展望 随着科技的发展,智能巡检机器人技术越来越成熟,在油气管道的应用更加广泛。油田智能巡检机器人能够以全自动的方式运行外部设备检测、GPS定位、红外线检测以及温度检测等;集成了场站的数据管理,方便了场站的数据分析并提供决策支持;提高了油气管道的智能化水平,减少了工作人员的安全风险;提高了效率,减小了发生事故的可能性。其凭借较高的效率和稳定的工作方式越来越受行业工作人员的重视,其广泛使用是油气行业智慧油田发展的必然趋势。






