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無人機整機
無人機配件
無人機服務(wù)
設(shè)備與工具
第十三屆中國國際管道大會
中國·廊坊 9月5-7日
趙先生18031689825（微信同步）
無人機是否本質(zhì)安全的問題是石油、天然氣和化工專業(yè)人士首先想到的問題之一。
作為世界上第一架專為室內(nèi)工業(yè)檢測而設(shè)計的無人機的制造商，我們不得不無數(shù)次回答這個問題。
到目前為止，答案是否定的。
但是，這會阻止無人機在這些行業(yè)中使用嗎？這是一個復(fù)雜的問題。
誰在問這個問題，為什么？
“無人機本質(zhì)上是安全的嗎？”這個問題絕對是關(guān)注在易受危險材料影響的環(huán)境中進行目視檢查和維護的專業(yè)人員想到的第一個問題。
第二個問題通常是，“是否存在或?qū)蟹螦TEX/EEx標(biāo)準(zhǔn)的無人機？”
石油、天然氣和化工設(shè)施將汽油、天然氣和其他高度易燃和有害物質(zhì)儲存在壓力容器和儲罐等容器中。這些資產(chǎn)必須經(jīng)過目視檢查和維護檢查，而不會危及現(xiàn)場安全。這同樣適用于發(fā)電廠和其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。
然而，即使不存在本質(zhì)安全型無人機，也不會阻止無人機在石油、天然氣和化工行業(yè)進行目視檢查。
為了正確概述本質(zhì)安全型無人機的主題，讓我們首先看看構(gòu)建真正本質(zhì)安全型無人機需要什么。然后，我們將研究降低風(fēng)險的解決方案，并在我們原本不會使用無人機的地方使用無人機。最后，我們將看看盡管有風(fēng)險緩解程序，但使用無人機的好處有哪些。
制造本質(zhì)安全型無人機需要什么？
首先，要解釋本質(zhì)安全的含義。
本質(zhì)安全是一種設(shè)計方法，通過限制可能點燃爆炸性環(huán)境的電氣和熱能，確保電氣設(shè)備在危險區(qū)域安全運行。定義必須實現(xiàn)的本質(zhì)安全級別也很重要。
世界各地使用不同的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范電子設(shè)備在爆炸性環(huán)境中的使用。標(biāo)準(zhǔn)在命名和特殊性上有所不同，但都同意，超過一定濃度的危險物質(zhì)和存在危險物質(zhì)的一定概率，電子設(shè)備必須具有某些特性以減輕爆炸風(fēng)險。這就是我們談?wù)摰谋举|(zhì)安全水平。
也許最重要的是，本質(zhì)安全的設(shè)備不得產(chǎn)生火花或靜電荷。為了實現(xiàn)這一點，采用了不同的技術(shù)，包括油浸、粉末填充、封裝或吹掃和加壓等。此外，本質(zhì)安全型設(shè)備的表面溫度不得超過25 °C（77 °F）。
如果設(shè)備內(nèi)部發(fā)生爆炸，其結(jié)構(gòu)必須能夠控制爆炸，并保證不會將熱氣體、熱部件、火焰或火花釋放到爆炸環(huán)境中。因此，本質(zhì)安全型設(shè)備通常比非本質(zhì)安全型設(shè)備重十倍左右。
無人機及其本質(zhì)安全特性
商用無人機尚不符合這些標(biāo)準(zhǔn)。事實上，它們具有在爆炸性環(huán)境中飛行的危險設(shè)備的所有特征：
1. 無人機包含電池、電機和潛在的LED，它們在運行時會變得非常熱；
2. 無人機具有高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，可以產(chǎn)生火花和靜電荷；
3. 螺旋槳安裝在暴露于環(huán)境中進行冷卻的無刷電機上，這有助于產(chǎn)生靜電；
4. 設(shè)計用于在室內(nèi)飛行的無人機發(fā)出的光可以產(chǎn)生超過25 °C的熱量；
5. 無人機必須足夠輕才能飛行，這使得它們比本質(zhì)安全設(shè)備輕得多。
考慮到所有這些限制，除非我們發(fā)現(xiàn)如何以比今天更有效的方式補償重力，否則不會設(shè)想一個嚴(yán)肅的本質(zhì)安全型無人機。
為什么本質(zhì)安全是正確問題的錯誤答案？
在爆炸性環(huán)境中，沒有人可以呼吸，也沒有機器可以飛行。一些機器人解決方案，如機器人爬行器或遙控潛水器可以實現(xiàn)，但它們的自主性有限。
然而，人類的智慧超乎想象，可以使用不同的風(fēng)險緩解技術(shù)克服上述限制。
雖然無人機可能不適合在爆炸性環(huán)境中飛行，但有一些風(fēng)險緩解技術(shù)可以使無人機的環(huán)境安全。
以下是當(dāng)今檢查人員最常用的三種技術(shù)：
1. 清洗脫氣
如果現(xiàn)場需要人員在場，首選方法是對環(huán)境進行清潔和脫氣，直到?jīng)]有爆炸物的痕跡。當(dāng)然，同樣的方法也可以用于為無人機部署準(zhǔn)備環(huán)境。
2. 氮氣吹掃
另一種有助于防止爆炸的常見方法是使用氮氣吹掃或惰性封閉空間。這種方法的缺點是人類不能在經(jīng)過氮氣處理的大氣中呼吸。進入環(huán)境的人需要穿戴防護裝備，同時還要管理與進入密閉空間相關(guān)的所有風(fēng)險。
然而，無人機可以在富含氮氣的環(huán)境中飛行，并且沒有任何爆炸風(fēng)險。多項測試表明，這種安全簡單的解決方案可以成功地使無人機在含有危險物質(zhì)的密閉空間內(nèi)飛行。世界上一些大型化工廠經(jīng)常使用氮氣吹掃，以便他們能夠使用更強大的工具進行目視檢查，例如無人機。
3. 超過爆炸上限
從技術(shù)上講，還有第三種可能的解決方案：超過爆炸上限的空氣和燃料混合物太“濃”而無法燃燒，從而消除了爆炸的風(fēng)險。（但是，我們認(rèn)為測試這種方法是危險的和不明智的，并且不會鼓勵任何人嘗試它！）
無人機如何改進檢測過程？
在絕大多數(shù)情況下，上述風(fēng)險緩解措施只會對無人機升力產(chǎn)生輕微影響，而不會出現(xiàn)任何重大性能問題。雖然這取決于正在執(zhí)行的檢查或特定的用途，但在權(quán)衡部署無人機與人類之間的利弊時，有許多因素有利于無人機。這是最重要的。
1. 安全
首先，考慮對安全的影響。在人類工作場所部署無人機技術(shù)的努力是值得的，因為這樣人類不必在密閉空間或危險區(qū)域親自目視檢查資產(chǎn)。這其中包括了提高人員和資產(chǎn)的安全性，由于減少停機時間和消除腳手架而節(jié)省了成本，以及能夠快速、更頻繁地進行遠(yuǎn)程目視檢查和其他無損檢測 （NDT） 方法。
2. 速度
無人機檢查非常省時。進行適當(dāng)培訓(xùn)的檢查人員通過遠(yuǎn)程操作技術(shù)完成檢查，將比通過實際進入資產(chǎn)進行相同的檢查更有效、更快捷。無人機將檢查時間比原來預(yù)計的縮短了50%~98%。
根據(jù)資產(chǎn)的不同，甚至可能不必像人工進入那樣停止設(shè)備運行即可進行檢查，這有時會對停機時間產(chǎn)生重大影響。
3. 范圍
無人機可以發(fā)現(xiàn)人工難以或完全不可能發(fā)現(xiàn)的問題，尤其是在人們難以或不可能到達(dá)的區(qū)域。
4. 智能
最后，如果檢查表明需要人工干預(yù)才能進行維修，則收集的數(shù)據(jù)可以允許維護經(jīng)理僅針對需要維修的區(qū)域進行下一步操作。巡檢無人機提供的智能數(shù)據(jù)可以成為巡檢團隊的強大工具。
“與其在整個結(jié)構(gòu)中搭建腳手架，不如搭建一堵墻或一個位置的腳手架！”
（如果不首先采取風(fēng)險緩解措施，使飛行環(huán)境安全，無人機就不能在爆炸性環(huán)境中飛行）
無人機搭配環(huán)境風(fēng)險緩解技術(shù)之后是否更受歡迎？
氮氣吹掃系統(tǒng)和其他類型的風(fēng)險緩解技術(shù)通常用于人們必須進入工作的加壓環(huán)境中。無人機和其他遠(yuǎn)程視覺檢查工具比人類更適合體驗這些環(huán)境，從而大大降低了風(fēng)險。
機器人遠(yuǎn)程檢測工具一直在為檢測人員提供危險環(huán)境中的數(shù)據(jù)，特別是在管道等狹小空間中，爬行器可以完美勝任某些檢測任務(wù)。對于有危險區(qū)域的行業(yè)，這些風(fēng)險緩解技術(shù)與爬行器和無人機等RVI相結(jié)合，減少了人類親自進入相關(guān)風(fēng)險區(qū)域進行目視檢查的需要。
環(huán)境風(fēng)險緩解還消除了對ATEX認(rèn)證的需求，并減少了工作所需的文書工作和官僚作風(fēng)，例如OSHA關(guān)于人類進入危險環(huán)境的規(guī)定。所有這些因素都增加了無人機在檢查人員眼中的吸引力。
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來源：無損檢測NDT
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