智能機器人在化工園區公共管廊安全中的應用

孫　華 朱明亮

（上海化學工業區公共管廊有限公司，上海 201507）

智能機器人在化工園區公共管廊安全中的應用

孫華 朱明亮

（上海化學工業區公共管廊有限公司，上海 201507）

隨著化工產業的快速發展，化工行業出現區域集聚化的發展趨勢，形成以化工園區為核心的產業發展。集約化發展的化工園區的物流運輸特點使得公共管廊成為化工園區物流運輸一體化的重要載體。本文簡要概述化工園區公共管廊的發展情況，總結了化工園區公共管廊的主要特點，在詳細分析人工巡檢方式不足的基礎上，介紹了智能機器人在園區中的公共管廊安全中的應用。

智能機器人；化工園區；公共管廊；應用

眾所周知，由于石油和化工產業產品的上下游關系緊密，化工區已逐步形成5個一體化（“產品項目一體化、公用輔助一體化、物流運輸一體化、環境保護一體化、管理服務一體化”）的態勢。公共管廊作為管道物流傳輸一體化付諸實施的載體，銜接著園區內的多家企業，使上下游裝置及公用工程等全部貫通，這種方式既能降低基礎設施投資成本、使資源得到充分地利用，又可以提高物流運輸的整體效率，使企業與企業之間、企業與碼頭之間、企業與存儲場所之間的物流流通更加方便、靈活。公共管廊已為世界先進化工區普遍采用，如美國墨西哥灣化工園區、德國路德維希化工區、比利時安特衛普化工區、荷蘭鹿特丹石油化工帶、新加坡裕廊工業園區等。目前，國內一些化工園區公共管廊已經初具規模，如上海化學工業區、寧波化工園區、南京化工園區、武漢化學工業區、惠州大亞灣化學工業區等多家化工區均已建立公共管廊一體化運輸體系，為化工區的經濟發展做出了不可磨滅的貢獻。然而，在發揮公共管廊快速、高效、經濟等優勢的同時，如何確保公共管廊長期安全運行，也成為了決定園區能否安全、可持續發展的關鍵問題之一。

總的來說，公共管廊管理上具有以下幾個特點：

（1）管廊管理的開放性

由于化工園區占地面積廣，外來車輛以及外來閑雜人員眾多，有些化工區內甚至有數量眾多的民宅，難以實現封閉性管理，風險系數高。

（2）物料輸送的多樣性和危險性

管廊上的管道為眾多企業輸送生產原料以及半成品，承擔著諸多高溫、高壓、易燃、易爆等介質的輸送任務，介質種類多達幾十種甚至上百種，如氯氣、苯、氫氣、丁烷等，分布在園區內不同路段上，聚集度高、危險性大。

（3）邊生產邊施工的特殊性

管道的新增、維護、檢維修、拆除等施工過程往往是在已投入運行的管廊上進行，施工過程要求不能影響其他企業管道的正常運行，因此增加了施工和管理上的難度。

（4）公共管理的復雜性

公共管廊由于關聯到上下游企業、公共管廊管理單位、政府有關職能部門、外來施工單位等眾多單位，協調管理復雜，難度大。

（5）公共管廊設施的重要性

公共管廊是保障園區內企業物料傳輸的重要載體，在生產經營活動中起到舉足輕重的作用。

由于公共管廊獨有的特點，且隨著管網和管道的大量鋪設以及管道服役時間的增長，公共管廊風險系數增加。因此，如何保障化工園區中公共管廊的安全是該領域現如今研究的熱門課題之一。公共管廊的安全不僅是企業生產盈利的前提，更是社會安全和穩定的保證，園區內的公共管廊的安全問題致關重要。

公共管廊目前主要采用的是人工巡檢的方式對管廊管道的運行狀態進行感觀的定性判斷。然而人工巡檢往往受多種因素限制（如人員的生理、心理素質、責任心、外部工作環境、工作經驗、技能技術水平等），使得巡查結果的準確性受到影響，存在漏巡，缺陷漏發現的可能性。且對于有些缺陷，巡檢人員無專業儀器或者儀器精確度低，通過簡單的巡視是不能發現的。另一方面，巡檢人員往往需要近距離接觸管道和設備，因此對巡檢人員的人身安全也有一定的威脅，如果遭遇特殊工況或者惡劣的環境，巡檢技術人員面臨的安全風險會更高。

在國家十三五規劃中，已將機器人作為重點支持的研究對象。將智能機器人引入到化工園區公共管廊的安全管理工作中是一個新興課題，由于機器人的使用減少人與危險源的接觸，這就在很大程度上避免了人在管廊安全巡檢過程中受到傷害。因此，智能化的機器人逐漸成為本領域的研究重點。

本文主要就化工園區的公共管廊以及智能機器人在公共管廊安全管理中的應用進行簡單介紹。

1.智能機器人的簡要介紹

在當前社會生活中機器人已經廣泛應用于各種機構組織并正在替代人工勞動，智能機器人正在發揮著日益重要的作用。

機器人技術現在已經成為當代的熱門技術之一，隨著計算機技術的發展而逐漸由簡單到復雜，并逐漸智能化。機器人的雛形為可編程式機器人，即將某種功能用程序的形式實現，讓機器人完成某一種或幾種簡單的功能。第二代機器人具有初級的感覺功能，它具備了簡單的判斷能力，可以根據實際的工作情況進行簡單的調整，可以認為是閉環處理機制的應用；第三代機器人開始實現智能化，通過各種復雜傳感器的協同工作，形成了機器人自適應功能和學習功能，可以根據實際情況做出合理、快速、準確的決定。

機器人按照工作場所，可以分為陸地、海洋、空中、太空機器人等。從20世紀末，機器人已經開始進入普通人的生活，協助人類完成一些危險或者重新的工作，比如焊接機器人既能提高焊接的效率，又可以降低焊接的錯誤率；而血管機器人可以代替醫生的手術刀進入血管完成微創手術。這些都是機器人智能化的重要應用。相對于機器人在其他行業中的應用，公共管廊機器人目前正處于起步階段。

2.智能機器人在化工園區公共管廊安全應用中所應滿足的功能要求

隨著公共管廊的大量建設，在發揮其優勢的同時，更應該考慮如何保障公共管廊的安全運行，而機器人的智能解決方案和節約人力風險的特點，使其成為在復雜管廊系統的管理中有著非常樂觀的應用前景。

首先，在化工園區公共管廊安防管理中，和傳統監控系統相比，機器人的最大的優勢就在于其機動靈活性，既能實現現場處理的目的，又能降低受到傷害的風險。而機器人的可移動性主要依靠輪式、軌道式或履帶式。其次，智能機器人需要具備自身和故障管道的定位能力，通過確定機器人自身的位置和目的地的位置計算出所需要走的路線。最后，機器人到達目的地后完成檢查、錄像、故障回傳和給出解決方案等功能。綜合利用智能機器人所攜帶的多種傳感器，其可以擁有預警甚至排除一定危險情況的能力。對于化工園區的公共管廊的安防工作，智能機器人應該滿足以下幾個技術能力。

（1）智能識別功能

智能機器人在安全巡檢工作中需要自主尋找可能存在危險的情況，因此其需要自主識別周圍環境的危險系數并對其做出一定的反應。智能識別包括語音智能識別、特征圖像識別、危險場景的識別等，其中語音識別的分析對象包括兩個：自然語音及特征聲音。對于語音的判別和分析可以進一步增強智能機器人對危險情況排除的速度等，從而提升安全防護的實用性。在實際應用情況下，智能機器人在園區的公共管廊周圍進行巡檢，控制室通過安裝在其中的移動攝像頭來觀察安全情況，當發現安全問題時，工作人員通過語音對機器人發出指令進行相關處理。智能機器人自身也可以通過編程生成簡單的圖像識別，當發現特征圖像時其觸發相對的應對動作，這種方法可以進一步減少控制室工作人員的工作量。同時，機器人自身應配備多種傳感器，并具有快速數據管理和多傳感器融合、智能信息處理等功能，及時將傳感器所采集的信息進行綜合性識別，判斷是否屬于危險狀態，并處于何種危險以及可采取的處理手段，充分發揮閉環控制和人工智能技術的優勢和特點。

（2）實時數據上傳功能

該功能可以實現機器人在現場的數據實時回傳，保證原始資料的安全性，并可以對機器人實現遠程控制。最后，機器人通過網絡實現與園區安保工作人員的通信能力，以及接受指令進行應急處理，實現機器人對人力的完全替代。

（3）較強的運動能力和排險能力

在實際應用過程中，智能機器人在巡檢過程中需要越過一些障礙物，這就要求機器人的運動能力較強，能夠克服一些常規的障礙物以進行不間斷巡查。同時，在發現一些安全問題時，智能機器人在不僅能夠及時進行警報，還要求具有一定的排險能力以排除一些常規的危險問題與情況。

結論

化工園區的公共管廊對于維持整個園區的正常運行具有十分重要的作用，因此，對其安全維護工作同樣至關重要。本文通過對化工園區中公共管廊的介紹以及智能機器人在公共管廊安全工作中的應用所應滿足的技術要求的闡述，提出一些實際應用中應注意到的功能，為其他研究人員進行該項研究時提供一些參考建議。

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