1 项目背景为了更好响应化工行业设备大规模更新的国家政策，帮助油气田、石油石化企业实现自动化运营，山东国兴智能科技股份有限公司提出了适配于化工行业的油气化工智能巡检方案。油气化工智能巡检方案是基于油气田、石油化工企业的巡检需求进行深入调研后，推出的高度智能化AI巡检方案，主要用于解决目前油气田、石油石化企业在日常生产维护大型生产设备时人工巡检的常见问题。针对人工巡检人员补给不足、巡检采集点增多、倒班工作强度高、环境危险因素多、人工巡检错漏多及信息化程度低等现实存在的实际问题，提出了一套完善的自主巡检解决方案，其核心是通过高防爆等级小巧灵活的机器人车体，搭配高度智能化的数字化立体巡检系统，共同完成“人机协同+智能巡检+应急处置”的全系列工作，从而保障了油气田、石油石化企业生产运营的安全和高效。该方案也可为后续在化工行业实现信息化、智能化运营提供网络和软硬件支撑，响应了国家对油气田行业升级发展的政策，也充分利用了AI技术辅助行业转型。2 项目设计思路2.1 总体架构油气化工智能巡检方案，是以防爆轮式巡检机器人为载体，实现“人机协同+智能巡检+应急处置”全链条自主巡检的高智能系统，其特点为智能化程度高、表计识别精准、“跑冒滴漏”处置及时等。因此实际应用场景非常多样化。1）港口码头巡检：辅助人工进行集装箱堆场巡查，通过AI智能识别及多传感器融合等技术实现环境及设备状态检测、危险预警。降低安全风险，保障作业安全。2）石化场站巡检：能够完成图像识别、“跑冒滴漏”检测、设备状态识别和数据分析、后台远程操控及管理等工作。更全面更精准的提高了巡检质量及效率。3）工厂巡检：自主进行气体泄漏检测、环境温湿度感知、仪表读数识别、设备状态监测，代替人工完成高危环境下的巡检工作，助力安全生产。4）管廊巡检：可自主导航并巡检管廊，搭载六合一气体环境检测仪，设备实时监控全线环境数据保障入廊作业人员安全，提高了检测可靠性，能避免人工巡检时出现的漏检、误检等情况。图1 油气化工智能巡检方案逻辑图2.2 行业解决方案油气化工智能巡检方案依托防爆轮式巡检机器人进行自主巡检。防爆轮式巡检机器人具备Ex db ebmbibIIC T6 Gb防爆等级及IP66防护等级，配置可见光图像识别、红外热成像测温、拾音器、气体浓度检测等检测手段,适用于1区、2区危险场所,ⅡA、ⅡB、ⅡC类爆炸性气体环境。机器人搭载3D激光雷达和四轮驱动系统，开发了数智化立体巡检系统，支持接入物联网设备、视频监控、手持终端和机器人等设备，可对设备采集的数据进行智能分析，可应对各种复杂路况，实现设备缺陷自动诊断、环境设施智能运维、生产安全、隐患排查等功能，大幅度降低一线高危作业人员危险指数和劳动强度。系统可联动第三方平台数据进行综合分析，实现“一张图”管理，全面提升企业数字化运维能力。
图2 防爆轮式巡检机器人在化工厂的巡检展示人机协同：通过自动驾驶、视觉算法识别和多传感器融合技术，实现重点设备、重要部位进行选择性、针对性巡视，巡视以机器人为主，操作以人为主，系统全自动巡视，为工作人员减负增效。智能巡检：通过三维建模及AR增强现实技术，建设新一代石化场站全息可视化平台，动静结合、高低联动、虚实相生，用直观、具象画面展现场站运行状态，给运维人员带来强烈的临场感，提高巡检效率。应急处置：通过在可视化平台显示异常位置、资源分布，实现应急指挥调度，分派人员/机器人进行应急确认和处置。机器人音视频支持实时回传，现场状况一目了然，便于快速响应处置。图3 智能巡检解决方案图示2.3 方案价值及优势2.3.1 解决人工巡检弊端人工巡检操作需要一定的练习成本，需巡检人员通过手工抄录数据的模式来记录巡检项；需要牢记巡检线路，当抄录数据错误时，修改不便。同时人工巡检容易出现错误，造成误报。在设备巡检点标志前按动巡检仪按钮完成“打点”操作也会有遗漏，并且需要一段时间熟悉巡检路线。无论何种模式的人工巡检都无法做到24小时不间断巡检。而且人工巡检成本巨大，巡检安全系数低且效率偏低。相比之下，智能巡检方案在成本和效率等方面更有优势：智能巡检设备可以代替人工进行复杂危险系数高的环境进行巡检，同时搭载各种巡检设备，后台搭载数据分析系统，可以将巡检的画面实时传到后台，对设备的运行情况进行分析生成报表。对设备的异常情况可以预警远程报警，将安全隐患提前遏制。同时智能巡检设备可以24小时进行移动巡检，效率远比人工巡检高。
2.3.2 节约巡检成本1）经济成本减少。物联网仪表改装涉及改造和仪表报废，成本不菲；其余部分离不开人工巡检，人力、时间、经济、管理等成本都较高，使用自主巡检机器人方案长期综合投入成本具有性价比。2）效率成本下降。传统的人工巡检因巡检人员的不同而巡检效果各异，采用机器人巡检不但提高了工作效率，解决巡检质量分散、手段单一的问题，而且机器人每次巡检定时、定点、定角度的程序化作业保证了巡检到位率和及时性，大大提高了巡检的精准性和客观性。通过机器人+巡检记录仪+摄像头实现巡检全过程的电子化，结合AI算法实现由“人找问题”到“问题找人”的转变，夜间无人到有机器人保障；24小时工作，发生异常时由机器人前往现场核实，不惧环境危害；远程回传实时数据，辅助人员分析及制定对策，实现安全高效处置问题。3）运营成本降低。防爆轮式巡检机器人，一次巡检可进行多种功能检测和识别。相对于固定视频监控系统，自主巡检机器人可根据需要灵活移动至任意监测区域，真正实现机房全方位监测。机器人系统配置和任务设置灵活：巡检任务可根据时间、内容、路径等进行随意配置。基于一台自主巡检机器人，实现机房内指示灯、仪表、红外线、温湿度、噪声、气体、粉尘等的采集与监测，实现了监测手段和工具的集成化和多样化，相比传统人工巡检降低了运营成本。 3 项目应用与实施案例本方案成功部署于某增塑剂厂，年生产规模为10万吨环保增塑剂，为解决园区大、监测点多、环境复杂危险、人工成本高等问题。部署支持接入物联网设备、视频监控、手持终端和机器人等设备对设备采集的数据进行智能分析，实现“一张图”管理的数智化立体巡检系统。主要作用表现为：1）提高巡检效率自动化操作：机器人能够连续工作，不受时间限制，提高巡检频率和覆盖范围。快速反应：及时发现和处理异常情况，如泄漏或设备故障，减少停机时间。2）保障人员安全减少高危作业：在有毒、有害、高温、高压等危险环境下，机器人代替人工进行巡检，降低了人员的风险暴露。应急响应：通过实时监控和预警系统，及时发现并应对潜在的安全威胁。3）提升数据精准度精准识别：通过高精度传感器和图像识别技术，确保巡检数据的准确性。数据分析：对收集的数据进行分析，发现潜在问题并提供决策支持。4）降低运营成本减少人力需求：降低了对人工巡检的依赖，减少人工成本。延长设备寿命：及时发现和处理设备问题，避免故障扩大，延长设备使用寿命。4 项目创新性创新研发的“数智化立体巡检系统”，支持接入物联网设备、视频监控、手持终端和机器人等设备，可对设备采集的数据进行智能分析，针对异常现象或行为进行实时预警，实现全方位可视化运维管理。系统支持对接第三方平台，可联动第三方平台数据进行综合分析，实现“一张图”管理。数智化立体巡检系统具有以下显著技术优势：1）AI边缘计算功能：巡检机器人具有边缘计算的功能，采集的音视频数据支持在机器人本体内完成数据处理分析，将分析结果上传巡检专用服务器。同时巡检机器人还需要具备边缘存储功能，当网络信号异常时将数据缓存在机器人本地，网络信号恢复后补传或续传。2）精准表计识别：可完成现场各类指针表、数显表读数识别，表的类型包括压力表、电流表、温度计、流量计等，通过图形处理技术，完成数据分析上报。3）跑冒滴漏：通过图像及算法技术，对现场装置、设备、管线、法兰接头以及阀门等位置的跑冒滴漏进行识别。主要针对液体介质泄漏后有明显颜色变化遗留在地面上的情况。针对雾化气体介质的泄漏情况，支持识别明显的白雾状态，并具备识别后报警上传功能。4）智能巡检闭环：机器人每次巡检任务执行结束会输出一份巡检报告来对当前的任务巡检情况进行展示说明，报告可按时段进行搜索查询。后台系统支持日志记录功能及历史数据，可以对用户的登录，参数设置，机器人操作等行为进行记录，方便后期的运维管理。5 项目成效及影响5.1 项目成效1）解决了人工巡检成本投入高的问题。物联网仪表改装涉及改造和仪表报废，成本不菲；其余部分离不开人工巡检，机器人方案长期综合投入成本更优。2）升级了智能化工作模式。通过机器人+巡检记录仪+摄像头实现巡检全过程的电子化，结合AI算法实现由“人找问题”到“问题找人”的转变，夜间无人到有机器人保障。3）实现了一站式运维管理。多平台数据聚合，巡检数据上图，由传统的“多平台监视+人工记录”转变到全时段可视化“一张图”管理。4）加强了异常处理效率。发生异常时由机器人前往现场核实，不惧环境危害；远程回传实时数据，辅助人员分析及制定对策，实现安全高效处置问题。
图4 数字化立体巡检系统5.2 行业影响2024年国家颁布的《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》《国家能源局关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》及中国石油《以数字化转型驱动油气产业高质量发展》等多个国家政策文件均明确指出: 油气行业作为传统工业产业，面对能源革命和能源转型加快推进的新形势新趋势，必须有效利用云计算、AI等为代表的数字技术，驱动业务模式重构、管理模式变革、商业模式创新与核心能力提升，实现产业的转型升级和价值增长。因此，油气化工智能巡检方案不仅符合国家对油气田、石油石化行业的政策引导，更符合人工智能大趋势的发展潮流。本方案是针对油气田、石油石化行业定制的智能巡检解决方案，是智能化深度行业化应用的结果，它所涉及的物联网、5G、大数据、人工智能等为代表的数字技术，是大数据与AI深度赋能传统石化行业的成果，是推动石油石化管理运维升级的有力举措之一。为厂区提高管理能力、智能化服务，缓解降低人工运营成本，改善园区的运营效率，实现园区降本增效提供了支撑。作者为山东国兴智能科技股份有限公司 徐亚菲 郑安 姜鑫 李佳 本刊投稿邮箱：.cn
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