用于地面石油和天然气资产的空中机器人

随着空中机器人技术的发展，远程操作机器人正在进入石油和天然气领域的新领域，为在危险条件下作业的公司提供了一些独特的潜力。空中机器人公司Apellix制造无人机，用于检查、清洁、喷涂和涂覆油气行业的地面资产。例如，原油储罐直径可达150英尺，高48英尺，可容纳超过600万加仑的石油。

美国石油学会(API)规定，对地上储罐的壁厚和保护涂层厚度进行定期检测。在高海拔地区，这对人类来说是一项危险的工作。但这并不适用于飞行机器人。

Apellix公司首席执行官Bob Dahlstrom说:“对地上储油罐进行API 653标准的检查通常需要两个人大约两天的时间，还需要升降机或采樱桃机来回走动，进行大约60次测量。”“使用我们的系统，根据天气、水箱状况和不同的环境变量，我们可以轻松地在一小时内进行200次测量。”然后，我们可以将该信息提供给资产所有者。相比仅仅进行60次测量，他们的工程师将对资产的表示有更好的了解。我们可以在一天内完成，而不是两天。”

公司成立于2014年，位于佛罗里达州杰克逊维尔。总部位于美国的Apellix目前为石油和天然气、可再生能源和海事行业的无损检测提供空中机器人系统。测试包括超声波测试(UT)和干膜厚度(DFT)测量。

在UT中，无人机使用探头发送超声波脉冲穿过钢结构的墙壁，以测量其厚度。这些读数测量腐蚀性磨损和资产的剩余使用寿命。DFT测试测量黑色金属和有色金属涂层的厚度。

确保操作人员安全，炼油厂正常运行

在提高生产率的同时保证地面工人的安全是主要优势，但当空中机器人UT保持炼油厂在线时，节省成本发挥了重要作用。

达尔斯特罗姆说:“我们真正为公司节省了大量资金，我们说的是每天节省数百万美元，因为我们能够在不占用任何资产的情况下完成一项工作。”“我们正在测试耀斑烟囱上的钢铁厚度，你在炼油厂看到的大烟囱释放和燃烧多余的气体。你必须定期测量这些烟囱的厚度，因为它们从内部以不同的速度腐蚀，这取决于排放和燃烧的气体类型。

“但是关闭这个系统，让堆栈冷却，然后使用樱桃采摘机、升降机或起重机，或者让人爬上去手动测量，他们每天可能会损失数百万美元的收入。我们做得很热。”

机器人不关心它是在50英尺还是150英尺的空中，它与探测器接触的表面是200华氏度。机器人安全地做着人类做不到的事情。这时，储蓄开始累积。

Apellix已经在现场部署无人机，对油气资产进行UT和DFT测量。他们的下一个尝试是喷漆。Apellix赢得了由荷兰跨国油漆和涂料公司阿克苏诺贝尔赞助的国际比赛。这促成了一项联合开发协议，将一款喷漆无人机推向市场。一路上，达尔斯特罗姆了解到，绘制工业资产与美学和速度无关，更多的是关于科学。

“你在保护数百万或数十亿美元的资产。他们以毫米为单位测量厚度，就像人类头发的厚度和更薄的厚度，所以它必须正确地使用，以得到油漆公司的保证，并保护基础资产。

达尔斯特罗姆说:“机器人在这方面做得更好，因为它有所有的数据来计算气压、相对湿度、环境温度和被涂层表面的温度、涂层的特性和速度。”“这告诉我们无人机需要离地面的距离，它需要移动的速度和喷雾尖端的大小。这是非常科学的。对于这些工业应用来说，这是至关重要的。”

根据任务的不同，无人机可以与岸上电源(地面发电站)相连，全天供电，或用于短时间工作，每15至20分钟更换一次电池。

飞行计算机

Apellix系统采用定制无人机，配备一系列传感器系统、全机载计算机、专有软件和带有定制3D打印组件的末端执行器。定制制造是唯一的选择，因为现成无人机甚至标准飞机使用的GPS、指南针和气压计等典型传感系统在接近大型钢结构时都会受到不利影响。

达尔斯特罗姆说:“这就是为什么我们必须为我们的电脑配备如此强大的机载计算能力和如此多的传感器。”“因为从本质上讲，我们是在通过传感器飞行，而不是无人机通常使用的东西飞行。”

从本质上讲，Apellix无人机就是会飞的电脑。这是驾驶飞船的软件，它带来了一些与自主性有关的挑战。美国联邦航空管理局(FAA)规定要求有有人驾驶的飞行员在场。所以即使无人机是自主飞行，你仍然需要有人在那里监视它。Apellix无人机是手动和自动的。

“无人机具有一定的自主功能，比如起飞、起飞、盘旋、校准，然后飞行员手动将其飞到开始工作的地方。无人机正在使用机载传感器的输入来飞行。我们每秒对飞行进行50次微调。人类是做不到的。因此，让软件和机载传感器完成飞行是我们成功的关键。”

然后是数据。达尔斯特罗姆说，这个机器人空中系统收集的数据比它所做的个人工作更重要。

达尔斯特罗姆说:“现在，我们将这些数据提供给作业所有者。“这创造了很多价值。它让他们在特定的时间点上了解他们的特定资产。但一旦你开始聚合这些数据并上传到云端，现在你就有能力进行机器学习和人工智能了。再加上所有的飞行数据和高分辨率视频捕捉，然后当你开始添加像多光谱摄像机这样的东西，它们可以看到人类看不到的东西，你就能够收集到以前从未收集过的丰富数据集。有了这些信息，就可以得出可操作的见解，从而延长资产的使用寿命，并保持资产的安全运行。”

Tanya M. Anandan是特约编辑机器人工业协会(RIA)和机器人在线．RIA是一个非营利性的行业协会，致力于通过机器人技术和相关自动化来提高北美制造业和服务业的区域、国家和全球竞争力。这篇文章最初出现在RIA网站上．RIA是CFE媒体内容合作伙伴推进自动化协会(A3)的一部分。

原始内容可以在www.robotics.org．

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