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石油、化工、煤炭等特种领域需要怎样的机器人解决方案?

2024-07-16科技

近日,国务院安委会印发了【安全生产治本攻坚三年行动方案(2024—2026年)】。该方案提出包括「机械化换人、自动化减人」在内的多项具体措施,同时要求加大高危行业领域安全风险监测预警系统建设应用和升级改造力度,推进相关领域的机械化、自动化改造。地方层面,山东省制定了【山东省危险化学品安全生产「机械化换人、自动化减人、智能化无人」三年行动方案(2024—2026年)】,明确了危险化学品领域「三化」改造的具体任务和时间表。同时江西九江市印发了【持续深化「机械化换人,自动化减人,智能化管控」科技强安专项行动实施方案】,要求在非煤矿山、危险化学品、工贸等高危行业领域全面深化「三化」专项行动。「机械化换人、自动化减人」已成为石油、化工、煤炭等特种领域的数字化与智能化改造的发展趋势。

由于石化行业生产工艺复杂、具备大型精密高危设备,传统人力巡检方法弊端明显,巡检工作质量的好坏与人为主观因素关联很大,例如自身问题检查不细致、判断疏忽马虎大意、不能合理安排巡逻的最佳路线、角度点位、时间、频率,亦或是遇到恶劣气候环境时的消极怠工、出人不出力等,然后导致大量人资浪费,更为严重的则是造成重大安全事故,上下级连带责任,造成不可弥补的巨大损失。据中国化学品安全协会统计数据显示,截至2023年11月底,全国共发生了105起化工事故,其中较大及以上事故9起。石油化工企业实施老旧装置综合技改已迫在眉睫。

为了尽可能减少石油、化工、煤炭领域的安全风险,近年来国家大力推动智能化巡检,通过推动石油、化工、煤炭等智能化改造,将5G、大数据、人工智能等新一代信息技术与石化化工行业融合,并推动重点高危区域实现「智能化无人」改造。用机器人替代传统人工巡检作业。

▍面对石油、化工、煤炭行业痛点 智能巡检机器人应如何破局?

2020年4月,习近平就安全生产作出重要指示强调,生命重于泰山。各级党委和政府务必把安全生产摆到重要位置,树牢安全发展理念,绝不能只重发展不顾安全,更不能将其视作无关痛痒的事,搞形式主义、官僚主义。要针对安全生产事故主要特点和突出问题,层层压实责任,狠抓整改落实,强化风险防控,从根本上消除事故隐患,有效遏制重特大事故发生。

在国家层面,【「十四五」现代能源体系规划】明确提出要加快能源产业数字化、智能化升级,推进智能油气管网、智能油气田建设。特别是在油气田领域,需要注重数字化和无人化管理,以及绿色低碳开采技术的应用。【「机器人+」应用行动实施方案】同样提出要研制矿山、化工等领域机器人产品,推进巡检值守等场景应用。这也为化工和煤炭领域的巡检机器人技术提供了明确的发展方向。

今年4月,中国石油和化学工业联合会发布的【2024年推进石油和化工行业绿色低碳发展工作方案】中指出,加快培育新质生产力,统筹推进石油和化工行业绿色低碳高质量发展,加快推进行业发展方式全面绿色转型及新型工业化进程。

此外在地方层面,山东省应急管理厅印发了【山东省危险化学品企业智能巡检机器人系统建设与应用指南(试行)】,该文件指导和规范了全省危险化学品企业加快推进智能巡检机器人应用落地,为山东省巡检机器人应用指明了发展方向。

重庆市化学化工学会等机构联合举办的「2024第五届西南区化工企业自动化智能化与安全改造应用技术交流会」,也曾明确提出帮助化工企业提升自动化、智能化技术水平和安全管理措施,而机器人巡检等智能技术成为石油化工行业的应用首选。

面向石油、化工、煤炭以及特种领域的巡检机器人种类繁多,但真正能够做好巡检作业的却很少。主要原因在于,石油化工和煤炭行业的工作环境通常具有高温、高压、高腐蚀性等特点,这对智能化巡检设备的耐用性和稳定性提出了极高的要求。

此外,不同设备之间的通信协议、数据格式存在差异,导致机器人在落地巡检遭遇系统集成时面临复杂性和兼容性问题。巡检作业是否精准高效,很大程度上除了取决于数据的实时采集、传输之外,也依赖于高效的算法和模型进行故障诊断和预警。

以海上石油平台为例,海上平台结构复杂,空间局限且层级繁多。无论是井口平台、综合平台、FPSO及沿岸处理设施等海上构造,作业及运输区域均存在大量易燃易爆物品,因此,对设施的泄漏情况、有毒有害气体、环境状况及人员操作等进行定期监控至关重要。

而面向化工领域,天然气等储气加工园区,往往存在湿净化气分液罐、原料气过滤器、贫溶剂泵、原料气吸收塔、产品气分液罐、脱水塔、claus炉、急冷塔、半富液泵、尾气焚烧炉等设备,传统人工巡检难度大,一些隐秘角落很难覆盖到,极易造成安全隐患。

煤矿焦化设备厂区而言,往往需要严格监控设备的阀门状态、现场烟雾及明火、气体浓度、设备温度变化、环境信息及火灾等进行监测及识别。防止明火,部分加工设备过热引起的火灾情况。

由于石油化工煤炭行业的装备种类繁多,运行环境复杂多变,设备需要具备在非结构化环境作业能力,同时需要依靠专用领域的算法与模型进行辅助。所以并不是每台机器人都能胜任石油、化工、煤炭以及特种领域的智能化巡检要求。纵观整个特种领域,七腾机器人在海上石油平台、化工天然气厂区以及煤炭焦化设备厂区表现出色。

具体来看,针对海上石油钻井平台,七腾提供了一套立体式巡检解决方案,以防爆轮式巡检机器人(小型化)+防爆挂轨巡检机器人+防爆四足机器人的立体巡检组合方式进行作业。对于狭窄空间、非结构化环境防爆四足机器人可以实现强机动性的巡检作业,小型化防爆轮式巡检机器人配合可升降云台,实现不同角度观察点的数据采集。

在四川的天然气项目当中,七腾机器人率先采用防爆化工轮式巡检机器人执行巡检作业,通过图像识别算法、异常检测算法、场景监控算法、机器深度学习算法、图像建模识别技术、红外探伤算法和AI视觉识别技术,对项目作业现场的环境、设备进行异物识别。其中包括安全标识有无情况、歪斜,设备本体、操作平台等设备有无锈蚀,设备基础有无下沉、歪斜或裂纹,仪表设备表盘是否有裂纹或水雾等,在该方案中,七腾防爆化工轮式巡检机器人通过异常状态检测,实时反馈异常数据,并在第一时间采取预警措施,减少企业安全风险。

在河南某煤焦化厂的焦炉设备区域,七腾机器人通过在园区内部署轮式防爆巡检机器人,进行全时段立体巡检作业。该机器人通过表计识别算法、预处理算法、修正算法和AI识别技术可以准确识别现场各类表计设备状态和数据记录,采集到的数据超过阈值则产生预警。同时通过气体泄漏算法和泵吸式危险气体检测模块,将数据实时传输到控制中心,为操控人员提供现场环境信息,当监测到有害气体超标时,系统将进行报警,以提示运维人员及时处理。

▍中国企业已打响海外特种机器人领域第一枪

对于七腾机器人来讲,在拿下国内大量订单,并取得上千个成功案例后。为进一步拓展市场,七腾机器人选择「出海」计划。对于七腾机器人而言,海外布局是其全球化战略的重要一环,也是其持续发展的必然选择,国内优秀企业走出去接受全球市场检验,不仅有助于提升企业的国际竞争力,更能推动整个行业的创新与进步,展现了中国智能制造的硬实力。

记者了解到近日七腾机器人现身加拿大全球能源展,该展会是全球最大的B2B展览和会议之一,涵盖石油化工、油砂、氢能、风能等能源行业。它是全球能源公司展示最新技术、装备的综合舞台,也是各国企业进入北美陆上油气田市场、开拓客户的重要渠道。七腾机器人参展,标志着七腾机器人正式进军北美市场,正式对标国际头部特种巡检机器人,抢占又一蓝海市场。目前七腾机器人业务范围已覆盖40余个国家和地区,主要客户覆盖卡塔尔、沙特、新加坡、巴西、加拿大等。

▍结语与未来:

多模态大型模型的发展助推了人形机器人的商业化落地进程。步入2024年,不少人形机器人企业开始进入实际应用场景,展开验证与实训工作。人形机器人商业化落地是机器人领域的「技术考试」。而能够在此考验中真正脱颖而出的,必定是那些拥有核心研发实力且专注于特定细分领域的企业。对于七腾机器人来讲,石油、石化、煤炭等特种领域业务成长已初具规模,全国范围内拥有较高市场份额,且行业渗透率极高。而七腾机器人也在加速研发人形机器人产品,并通过其在特种领域的技术积累,尝试从轮式、履带再到足式机器人的商业化落地突破。

在北京市人形机器人产业联盟大会上,七腾机器人有限公司与北京人形机器人创新中心、北汽集团、北京智源人工智能研究院等11家企业成为副理事长单位。由此可见,七腾机器人在攻坚机器人技术、专注行业细分领域的同时,也在利用自身影响力,推动机器人行业成长。

近年来,全国涌现出了一批优秀案例及优秀产品,七腾机器人作为国内应急安全领域头部企业,在中国安全生产科学研究院主办的第一届「工业互联网+危化安全生产」研讨会上,七腾机器人有限公司以优秀的商业化场景实战案例和创新产品设计,成为全国唯一一家斩获「优秀产品」奖项的机器人公司。奖项由危化行业领域相关领导、专家学者根据行动计划成果遴选而来,具有极高的权威性和专业性,该奖项的获得既是对七腾机器人卓越产品力的高度认可,也是对七腾机器人推进危化行业安全生产数字化、智能化做出贡献的充分肯定。

在特种领域数字化与智能化改造浪潮中,七腾机器人以创新的产品设计和丰富的行业应用落地案例,成为特种机器人领域的标杆企业,并引领者行业创新和发展。而通过七腾自研工业化工专用领域多模态大模型与巡检机器人相结合,将解决更多石油、化工、天然气、电力、消防等领域的巡检难题,加速推进更多特种领域的智能化转型升级。