Обнаружение утечек газа на промышленных объектах не только опасно и занимает много времени, но и подвержено человеческим ошибкам при интерпретации. Чтобы обеспечить более безопасное, эффективное и надежное решение для обнаружения, был разработан RoboGasInspector. Эта инновационная роботизированная система для дистанционного обнаружения и локализации утечек газа была разработана рядом немецких компаний и институтов и использует оптическую газовую камеру FLIR GF320.
Немецкая технологическая программа AUTONOMIK - консорциум из девяти компаний и исследовательских институтов разработала прототип автономного мобильного робота для обнаружения и локализации утечек газа на крупных промышленных объектах. Консорциум разработал систему, способную выполнять задачи по проверке промышленных объектов без прямого доступа к опасным зонам и без присутствия человека. Робот может использоваться для плановых проверок объектов или для целевых проверок конкретных частей системы. Независимая мобильность системы была реализована с помощью различных навигационных датчиков и возможности ручного вмешательства с помощью дистанционного управления в любое время. Система также оснащена видео- и оптической газовой телеметрией, что позволяет ей осматривать части оборудования, которые ранее было трудно осмотреть из-за ограниченного доступа.
RoboGasInspector состоит из трех модулей: мобильной платформы с цепным приводом, навигационного модуля и модуля инспекции. Обратите внимание на FLIR GF320 на верхней части устройства.
Внедрение инновационных процессов контроля, в которых максимально используются современные технологии измерения и автоматизации, а также робототехника, обещает повысить надежность, эффективность и рентабельность проверок. В то же время это освобождает технический персонал от монотонных, отнимающих много времени задач.
Это стало отправной точкой для совместного исследовательского проекта, возглавляемого доктором Андреасом Кроллом и доктором Людгером Шмидтом на факультете машиностроения Кассельского университета и субсидируемого государством в размере 2,4 миллиона евро.
"Целью данного проекта была разработка и испытание инновационной системы человек-машина с инспекционными роботами, оснащенными технологией дистанционного определения утечек газа и интеллектуальной аналитической системой", - пояснил доктор Андреас Кролл с кафедры измерительной и управляющей техники Кассельского университета. "Обнаружение и локализация утечек газа должны осуществляться мобильными роботами в значительной степени самостоятельно. В ходе этого процесса мобильные роботы должны также анализировать измеренные данные и составлять отчеты о проверках".
Безопасность и эффективность
Операторы промышленных предприятий (например, химических заводов, нефтеперерабатывающих заводов, газокомпрессорных станций) уделяют первостепенное внимание безопасности своего персонала и производственных объектов.
Проявление максимальной осторожности там, где используются токсичные или взрывоопасные газы, является обязательным. Именно поэтому в химической промышленности, на биогазовых установках и у поставщиков газа действуют строгие требования к проведению инспекций. Обычно программы профилактических проверок требуют от персонала ежедневного выполнения трудоемких процедур рутинного контроля.
Мультисенсорный модуль мониторинга утечек: (1) Поворотно-наклонный блок оснащен (2) тепловизионной камерой, (3)активным измерительным устройством TDLAS, (4) лазерным дальномером, (5) видеокамерой и (6) тепловизионной камерой FLIR GF320 для визуализации газа. (7) Компьютер и другие электрические/электронные модули размещены в коммутационном шкафу.
Во время регулярных проверок сотрудник проверяет исправность системы, поэтому он обычно полагается на свои ощущения и опыт, не прибегая к измерительной технике.
Для профессоров Андреаса Кролла и Людгера Шмитта главным требованием к новой системе было то, что она должна позволять проводить автоматизированные проверки и мониторинг, а также быть способной самостоятельно реагировать на проблемы.
Во время проведения процедур, таких как повторные инспекции, всегда существует риск случайно пропустить возможные источники опасности из-за невнимательности.
Поэтому разработка инновационных технологий инспекции и сосредоточение гибкости и производительности человека-оператора на управлении технологическими системами имеет смысл не только по экономическим причинам, но и с точки зрения освобождения человека от повторяющихся рутинных задач и улучшения охвата широкого спектра задач инспекции.
Первая демонстрация
Робот RoboGasInspector был впервые продемонстрирован в одном из залов университета Касселя. Робот самостоятельно прошел маршрут инспекции, успешно преодолевая препятствия и пандус.
FLIR GF320визуализирует невидимые газы в местах утечки в виде темных шлейфов дыма.
В заданных местах инспекции он проверил различные трубопроводы и обнаружил утечку метана. В последующие месяцы этот опыт был распространен на несколько квадратных километров крупных промышленных объектов в экспериментальных условиях, в которые были включены такие факторы окружающей среды, как ветер и солнце, а также помехи, возникающие в результате работы системы.
Система привода и навигация RoboGasInspector
RoboGasInspector состоит из трех модулей: мобильной платформы с цепным приводом, навигационного модуля и модуля инспекции, в который встроена ИК-камера визуализации углеводородов FLIR GF320. Платформа с цепным приводом оснащена электродвигателем и аккумуляторами.
Навигационный модуль состоит из двухмерных лазерных сканеров (спереди и сзади, что особенно важно для навигации внутри зданий), а также GPS для ориентации на местности. Постоянное сопоставление проверяемой территории с цифровой картой позволяет RoboGasInspector с цепным приводом в любой момент определить свое местоположение; на этой карте можно отметить препятствия и закрытые участки (например, взрывоопасные зоны). "Благодаря двумерным лазерным сканерам RoboGasInspector также объезжает препятствия, такие как припаркованные автомобили, поддоны, бочки и т.д.", - пояснил профессор Кролл. "Это касается и людей. Если RoboGasInspector сталкивается с препятствиями, он объезжает их или останавливается, пока путь снова не станет свободным".
Модуль инспекции
Модуль обнаружения утечек объединяет различные метрологические приборы на блоке с поворотным механизмом, включая дистанционный детектор утечки метана (RMLD), принцип действия которого основан на устройстве активной поворотной диодной абсорбционной спектроскопии (TDLAS). Он работает с помощью инфракрасного лазера: когда лазерный луч попадает на поверхность, он отражается и измеряется его остаточная интенсивность. Кроме того, на инспекционном модуле установлена тепловизионная камера FLIR GF320 для визуализации газов.
Чтобы сам RoboGasInspector не представлял опасности, он также оснащен встроенным датчиком газа, который отключает всю систему при достижении 10% нижнего предела взрыва (LEL) и выше, чтобы предотвратить возможную опасность воспламенения газа.
Область обзора (вид сверху) и область наклона (вид сбоку снизу) сенсорной системы
Автономное измерение
Обработка данных измерений и распознавание паттернов выполняются роботом самостоятельно. RoboGasInspector также самостоятельно проводит осмотр заданных маршрутов и выполняет измерения. Несмотря на это, он постоянно находится в контакте с диспетчерской и при необходимости может управляться оттуда дистанционно. Для этого в поворотном модуле встроена видеокамера. Однако в обычном режиме работы RoboGasInspector работает самостоятельно и просто передает все измеренные данные в диспетчерскую через WLAN.
RoboGasInspector перспективы развития технологии.
Тем временем прототип системы продемонстрировал свои возможности в ходе многочисленных испытаний. Приводной блок, навигационная система и дополнительные сенсорные системы прекрасно показали себя во время испытаний. RoboGasInspector позволяет автономно обнаруживать утечки газа и локализовать их даже в труднодоступных местах. Более того, он помогает отказаться от использования инспекторов-людей в опасных условиях. Однако перед внедрением в промышленную эксплуатацию требуется дальнейшее развитие (например, в области взрывозащиты, развития ПО и т.д.), и, конечно, перед внедрением в коммерческую эксплуатацию необходимо прояснить юридические вопросы. Тем не менее, можно с уверенностью сказать, что автономный, мобильный робот для обнаружения газа и локализации утечек возможен уже сегодня и может значительно повысить безопасность.
Товары по теме
