论管道机器人

吴天昊 刘宇坤

摘要：本文首先介绍了当下管道机器人的基本情况以及对未来机器人可实施的设想与构思。

关键词：管道建筑；机器人；模块集成；

1. 当下管道机器人情况
   管道建筑运输广泛应用于石油、天然气、化工、废水、泥浆等领域，是现代社会第五大运输方式。由于工作环境复杂，管道建筑焊缝打磨、检修及清理变得极为困难。对能够从事相关工作的管道建筑机器人具有极大的需求。而目前市面上的管道建筑机器人种类少、功能单一且价格偏高。因此，基于可视化技术的多功能模块化管道建筑机器人项目应运而生。“基于可视化技术的多功能模块化管道建筑机器人”是以管道建筑行业需求服务为核心，市场发展为导向，线下通过管道建筑机器人，线上通过网页的形式，结合线上线下双重特点而服务于管道建筑行业的一个项目。管道建筑机器人具有打磨焊缝、传输管道建筑内部图像、清理管道建筑淤泥、检测管道建筑相关数据和检测管道建筑裂缝等功能。本项目以可视化技术为基础，与互联网联系密切，用户可以通过网站来查看管道建筑内图像，了解管道建筑内部详细数据。

1.经济背景：

近年来，我国管道建筑产业不断发展，管道建筑规模迅速扩张。根据《中长期油气管网规划》，到 2020 年全国长输油气管网规模将达到 16.9 万 km；到 2025 年，管网规模将达到 24 万 km。从我们管道建筑机器人的视角来看，规模的扩张意味着维护成本的扩张。而目前的管道建筑维护，还需要大量的人力投入，人工维护效率低、精度差，与此同时，管道建筑内部充斥着有毒物质，危险因素非常多，人力的投入就意味着安全风险，人身安全的成本必然是极其高昂的。小管径管道建筑的维护确实可以不需人工的投入，但目前的维护方式确会造成管道建筑寿命的降低。且我们调查研究发现，目前市面上的机器人都只有采集图像功能，并不能解决管道建筑维护的难题。所以综上所述，目前管道建筑产业的扩张发展与管道建筑维护技术不匹配，导致管道建筑维护如同黑洞，有大量成本浪费在管道建筑维护当中。

2.技术背景：

我国的管道建筑机器人起步晚发展较慢，急需新技术、新设备、新方法注入到管道建筑行业中。我国管内机器人技术的研究己有 20 余年的历史，管道建筑机器人的发展自上世纪九十年代起到目前已经衍生出许多类型，目前市场上的管道建筑机器人大致分为 1.轮式管道建筑机器人；2.履带驱动式机器人；3. 压力差式机器人；4.足式支撑机器人；5.蠕动驱动机器人；6.螺旋驱动机器人。每种类型各有优缺点，目前管道建筑机器人的研究多集中于轮式管道建筑机器人和履带驱动式管道建筑机器人。且我们团队调查研究发现，目前市面上的管道建筑机器人的功能还局限在探测，还未实现探伤打磨维护一体化。

中国管道建筑机器人行业目前及将来一段时间内还将处于研发的发展阶段，主要还是以技术研发为主，预计随着技术成熟度的不断提升，国内各管道建筑企业商运用管道建筑机器人及互联网大数据的积极性将水涨船高。我国在管道建筑维护的智能化、自动化上还有很长的路要走。

3.社会背景：

2018 年全国化工事故专业报告出炉。其中 2018 年全国共发生化工事故 176 起、死亡 223 人。数据表明，大量化工事故的起因都是工业传输的主要工具——管道建筑出了问题，尤其是要求最为严格的油气管道建筑。所以管道建筑行业的人身安全还是严重的社会问题。此外，管道建筑行业的智能化、自动化也是目前国家发展的方向和要求。国家发改委、能源局印发《中长期油气管网规划》指出：加强“互联网+”、大数据、云计算等先进技术与油气管网与信息等领域新技术创新融合， 加强油气管网与信息基础设施建设的配合衔接，促进“ 源一网一荷一储”协调发展、集成互补。完善信息共享平台，推动全国天然气主干管道建筑互联互通、统筹调度。加强信息技术、管网仿真技术应用，探索完善天然气水合物运输工艺、多相混输、原油冷热交替输送、管道建筑泄漏监测和定位、完整性评估等管道建筑建设、运行、应急前沿技术。加大基础研究和科技攻关创新力度，提升大型压缩、SCADA 系统、大口径高压力阀门等管网关键设备自主化能力。加强专业人才队伍和国家重点实验室等建设，为建设智能化油气管网提供支撑保障。

2. 未来管道机器人设想

一种模块集成化管道建筑机器人，并拥有相应网站。管道建筑机器人同时具有打磨焊缝、传输管道建筑内部图像、清理管道建筑淤泥、检测管道建筑相关数据和检测管道建筑裂缝等功能，创新地应用了漏磁检测技术来进行管道建筑探伤，且不同功能模块之间互换性高，大幅提高了使用者的管道建筑日常护理和施工活动效率。以可视化技术为基础，与互联网联系密切，用户可以通过网站来查看管道建筑内图像，了解管道建筑内部详细数据，并进行相应的数据分析。本项目具有创新性高、可靠性高、互换性高、功能齐全、市场前景广阔等优点。

发展方向在于填补目前管道建筑机器人管道建筑维护修理打磨技术的缺失，结合人机交互、智能控制，主打对人力维护和目前不先进维护的替代。未来若项目发展轨迹良好，则结合未来火热的大数据技术，云计算技术，应用人工智能技术，不断完善，提高项目先进性。

制作出确实可以适合实际工况的管道建筑机器人，因为产品面向高危管道建筑维护行业，所以产品质量必须过关。然后接下来，做好前期宣传，赚得良好口碑，提高产品知名度。争取可以获得大型钢铁企业的青睐，与实力强大的钢铁企业实现良性合作，共同发展，更新项目的实用性。目前该项目的思路还比较新颖，竞争对手少，要充分发挥这一优势，成为管道建筑探伤维护机器人的弄潮儿和先登者。