孫　華 朱明亮

（上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)公共管廊有限公司，上海 201507）

智能機(jī)器人在化工園區(qū)公共管廊安全中的應(yīng)用

孫華 朱明亮

（上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)公共管廊有限公司，上海 201507）

隨著化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，化工行業(yè)出現(xiàn)區(qū)域集聚化的發(fā)展趨勢(shì)，形成以化工園區(qū)為核心的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。集約化發(fā)展的化工園區(qū)的物流運(yùn)輸特點(diǎn)使得公共管廊成為化工園區(qū)物流運(yùn)輸一體化的重要載體。本文簡(jiǎn)要概述化工園區(qū)公共管廊的發(fā)展情況，總結(jié)了化工園區(qū)公共管廊的主要特點(diǎn)，在詳細(xì)分析人工巡檢方式不足的基礎(chǔ)上，介紹了智能機(jī)器人在園區(qū)中的公共管廊安全中的應(yīng)用。

智能機(jī)器人；化工園區(qū)；公共管廊；應(yīng)用

眾所周知，由于石油和化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的上下游關(guān)系緊密，化工區(qū)已逐步形成5個(gè)一體化（“產(chǎn)品項(xiàng)目一體化、公用輔助一體化、物流運(yùn)輸一體化、環(huán)境保護(hù)一體化、管理服務(wù)一體化”）的態(tài)勢(shì)。公共管廊作為管道物流傳輸一體化付諸實(shí)施的載體，銜接著園區(qū)內(nèi)的多家企業(yè)，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(chǔ)設(shè)施投資成本、使資源得到充分地利用，又可以提高物流運(yùn)輸?shù)恼w效率，使企業(yè)與企業(yè)之間、企業(yè)與碼頭之間、企業(yè)與存儲(chǔ)場(chǎng)所之間的物流流通更加方便、靈活。公共管廊已為世界先進(jìn)化工區(qū)普遍采用，如美國(guó)墨西哥灣化工園區(qū)、德國(guó)路德維?；^(qū)、比利時(shí)安特衛(wèi)普化工區(qū)、荷蘭鹿特丹石油化工帶、新加坡裕廊工業(yè)園區(qū)等。目前，國(guó)內(nèi)一些化工園區(qū)公共管廊已經(jīng)初具規(guī)模，如上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)、寧波化工園區(qū)、南京化工園區(qū)、武漢化學(xué)工業(yè)區(qū)、惠州大亞灣化學(xué)工業(yè)區(qū)等多家化工區(qū)均已建立公共管廊一體化運(yùn)輸體系，為化工區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。然而，在發(fā)揮公共管廊快速、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，如何確保公共管廊長(zhǎng)期安全運(yùn)行，也成為了決定園區(qū)能否安全、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。

總的來說，公共管廊管理上具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）管廊管理的開放性

由于化工園區(qū)占地面積廣，外來車輛以及外來閑雜人員眾多，有些化工區(qū)內(nèi)甚至有數(shù)量眾多的民宅，難以實(shí)現(xiàn)封閉性管理，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高。

（2）物料輸送的多樣性和危險(xiǎn)性

管廊上的管道為眾多企業(yè)輸送生產(chǎn)原料以及半成品，承擔(dān)著諸多高溫、高壓、易燃、易爆等介質(zhì)的輸送任務(wù)，介質(zhì)種類多達(dá)幾十種甚至上百種，如氯氣、苯、氫氣、丁烷等，分布在園區(qū)內(nèi)不同路段上，聚集度高、危險(xiǎn)性大。

（3）邊生產(chǎn)邊施工的特殊性

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

（4）公共管理的復(fù)雜性

公共管廊由于關(guān)聯(lián)到上下游企業(yè)、公共管廊管理單位、政府有關(guān)職能部門、外來施工單位等眾多單位，協(xié)調(diào)管理復(fù)雜，難度大。

（5）公共管廊設(shè)施的重要性

公共管廊是保障園區(qū)內(nèi)企業(yè)物料傳輸?shù)闹匾d體，在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中起到舉足輕重的作用。

由于公共管廊獨(dú)有的特點(diǎn)，且隨著管網(wǎng)和管道的大量鋪設(shè)以及管道服役時(shí)間的增長(zhǎng)，公共管廊風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)增加。因此，如何保障化工園區(qū)中公共管廊的安全是該領(lǐng)域現(xiàn)如今研究的熱門課題之一。公共管廊的安全不僅是企業(yè)生產(chǎn)盈利的前提，更是社會(huì)安全和穩(wěn)定的保證，園區(qū)內(nèi)的公共管廊的安全問題致關(guān)重要。

公共管廊目前主要采用的是人工巡檢的方式對(duì)管廊管道的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(zhì)、責(zé)任心、外部工作環(huán)境、工作經(jīng)驗(yàn)、技能技術(shù)水平等），使得巡查結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響，存在漏巡，缺陷漏發(fā)現(xiàn)的可能性。且對(duì)于有些缺陷，巡檢人員無專業(yè)儀器或者儀器精確度低，通過簡(jiǎn)單的巡視是不能發(fā)現(xiàn)的。另一方面，巡檢人員往往需要近距離接觸管道和設(shè)備，因此對(duì)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(huán)境，巡檢技術(shù)人員面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更高。

在國(guó)家十三五規(guī)劃中，已將機(jī)器人作為重點(diǎn)支持的研究對(duì)象。將智能機(jī)器人引入到化工園區(qū)公共管廊的安全管理工作中是一個(gè)新興課題，由于機(jī)器人的使用減少人與危險(xiǎn)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(jī)器人逐漸成為本領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

本文主要就化工園區(qū)的公共管廊以及智能機(jī)器人在公共管廊安全管理中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1.智能機(jī)器人的簡(jiǎn)要介紹

在當(dāng)前社會(huì)生活中機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)構(gòu)組織并正在替代人工勞動(dòng)，智能機(jī)器人正在發(fā)揮著日益重要的作用。

機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)代的熱門技術(shù)之一，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，并逐漸智能化。機(jī)器人的雛形為可編程式機(jī)器人，即將某種功能用程序的形式實(shí)現(xiàn)，讓機(jī)器人完成某一種或幾種簡(jiǎn)單的功能。第二代機(jī)器人具有初級(jí)的感覺功能，它具備了簡(jiǎn)單的判斷能力，可以根據(jù)實(shí)際的工作情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整，可以認(rèn)為是閉環(huán)處理機(jī)制的應(yīng)用；第三代機(jī)器人開始實(shí)現(xiàn)智能化，通過各種復(fù)雜傳感器的協(xié)同工作，形成了機(jī)器人自適應(yīng)功能和學(xué)習(xí)功能，可以根據(jù)實(shí)際情況做出合理、快速、準(zhǔn)確的決定。

機(jī)器人按照工作場(chǎng)所，可以分為陸地、海洋、空中、太空機(jī)器人等。從20世紀(jì)末，機(jī)器人已經(jīng)開始進(jìn)入普通人的生活，協(xié)助人類完成一些危險(xiǎn)或者重新的工作，比如焊接機(jī)器人既能提高焊接的效率，又可以降低焊接的錯(cuò)誤率；而血管機(jī)器人可以代替醫(yī)生的手術(shù)刀進(jìn)入血管完成微創(chuàng)手術(shù)。這些都是機(jī)器人智能化的重要應(yīng)用。相對(duì)于機(jī)器人在其他行業(yè)中的應(yīng)用，公共管廊機(jī)器人目前正處于起步階段。

2.智能機(jī)器人在化工園區(qū)公共管廊安全應(yīng)用中所應(yīng)滿足的功能要求

隨著公共管廊的大量建設(shè)，在發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，更應(yīng)該考慮如何保障公共管廊的安全運(yùn)行，而機(jī)器人的智能解決方案和節(jié)約人力風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，使其成為在復(fù)雜管廊系統(tǒng)的管理中有著非常樂觀的應(yīng)用前景。

首先，在化工園區(qū)公共管廊安防管理中，和傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)相比，機(jī)器人的最大的優(yōu)勢(shì)就在于其機(jī)動(dòng)靈活性，既能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)處理的目的，又能降低受到傷害的風(fēng)險(xiǎn)。而機(jī)器人的可移動(dòng)性主要依靠輪式、軌道式或履帶式。其次，智能機(jī)器人需要具備自身和故障管道的定位能力，通過確定機(jī)器人自身的位置和目的地的位置計(jì)算出所需要走的路線。最后，機(jī)器人到達(dá)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(jī)器人所攜帶的多種傳感器，其可以擁有預(yù)警甚至排除一定危險(xiǎn)情況的能力。對(duì)于化工園區(qū)的公共管廊的安防工作，智能機(jī)器人應(yīng)該滿足以下幾個(gè)技術(shù)能力。

（1）智能識(shí)別功能

智能機(jī)器人在安全巡檢工作中需要自主尋找可能存在危險(xiǎn)的情況，因此其需要自主識(shí)別周圍環(huán)境的危險(xiǎn)系數(shù)并對(duì)其做出一定的反應(yīng)。智能識(shí)別包括語音智能識(shí)別、特征圖像識(shí)別、危險(xiǎn)場(chǎng)景的識(shí)別等，其中語音識(shí)別的分析對(duì)象包括兩個(gè)：自然語音及特征聲音。對(duì)于語音的判別和分析可以進(jìn)一步增強(qiáng)智能機(jī)器人對(duì)危險(xiǎn)情況排除的速度等，從而提升安全防護(hù)的實(shí)用性。在實(shí)際應(yīng)用情況下，智能機(jī)器人在園區(qū)的公共管廊周圍進(jìn)行巡檢，控制室通過安裝在其中的移動(dòng)攝像頭來觀察安全情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全問題時(shí)，工作人員通過語音對(duì)機(jī)器人發(fā)出指令進(jìn)行相關(guān)處理。智能機(jī)器人自身也可以通過編程生成簡(jiǎn)單的圖像識(shí)別，當(dāng)發(fā)現(xiàn)特征圖像時(shí)其觸發(fā)相對(duì)的應(yīng)對(duì)動(dòng)作，這種方法可以進(jìn)一步減少控制室工作人員的工作量。同時(shí)，機(jī)器人自身應(yīng)配備多種傳感器，并具有快速數(shù)據(jù)管理和多傳感器融合、智能信息處理等功能，及時(shí)將傳感器所采集的信息進(jìn)行綜合性識(shí)別，判斷是否屬于危險(xiǎn)狀態(tài)，并處于何種危險(xiǎn)以及可采取的處理手段，充分發(fā)揮閉環(huán)控制和人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳功能

該功能可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳，保證原始資料的安全性，并可以對(duì)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。最后，機(jī)器人通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與園區(qū)安保工作人員的通信能力，以及接受指令進(jìn)行應(yīng)急處理，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)人力的完全替代。

（3）較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力和排險(xiǎn)能力

在實(shí)際應(yīng)用過程中，智能機(jī)器人在巡檢過程中需要越過一些障礙物，這就要求機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力較強(qiáng)，能夠克服一些常規(guī)的障礙物以進(jìn)行不間斷巡查。同時(shí)，在發(fā)現(xiàn)一些安全問題時(shí)，智能機(jī)器人在不僅能夠及時(shí)進(jìn)行警報(bào)，還要求具有一定的排險(xiǎn)能力以排除一些常規(guī)的危險(xiǎn)問題與情況。

結(jié)論

化工園區(qū)的公共管廊對(duì)于維持整個(gè)園區(qū)的正常運(yùn)行具有十分重要的作用，因此，對(duì)其安全維護(hù)工作同樣至關(guān)重要。本文通過對(duì)化工園區(qū)中公共管廊的介紹以及智能機(jī)器人在公共管廊安全工作中的應(yīng)用所應(yīng)滿足的技術(shù)要求的闡述，提出一些實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意到的功能，為其他研究人員進(jìn)行該項(xiàng)研究時(shí)提供一些參考建議。

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