隨著科技的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)（UAVs）已經(jīng)在許多行業(yè)中嶄露頭角，成為了一種創(chuàng)新的工作工具。然而，當(dāng)涉及到石油、天然氣及化工領(lǐng)域中潛在的危險(xiǎn)環(huán)境時(shí)，人們不免會(huì)問(wèn)：“無(wú)人機(jī)本質(zhì)上安全嗎？" 正是這個(gè)問(wèn)題促使專業(yè)人員深入思考無(wú)人機(jī)技術(shù)在高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中的實(shí)用性和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

一、無(wú)人機(jī)本質(zhì)上安全嗎？

無(wú)人機(jī)是否本質(zhì)安全的問(wèn)題是石油、天然氣和化工專業(yè)人士首先想到的問(wèn)題之一。

作為世界上第一架專為室內(nèi)工業(yè)檢測(cè)而設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)的制造商，我們不得不無(wú)數(shù)次回答這個(gè)問(wèn)題。

到目前為止，答案是否定的。

但是，這會(huì)阻止無(wú)人機(jī)在這些行業(yè)中使用嗎？這是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。

二、誰(shuí)在問(wèn)這個(gè)問(wèn)題，為什么？

“無(wú)人機(jī)本質(zhì)上是安全的嗎？”這個(gè)問(wèn)題絕對(duì)是關(guān)注在易受危險(xiǎn)材料影響的環(huán)境中進(jìn)行目視檢查和維護(hù)的專業(yè)人員想到的第一個(gè)問(wèn)題。

第二個(gè)問(wèn)題通常是，“是否存在或?qū)?huì)有符合ATEX/EEx標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)人機(jī)？”

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(chǔ)存在壓力容器和儲(chǔ)罐等容器中。這些資產(chǎn)必須經(jīng)過(guò)目視檢查和維護(hù)檢查，而不會(huì)危及現(xiàn)場(chǎng)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(wú)人機(jī)，也不會(huì)阻止無(wú)人機(jī)在石油、天然氣和化工行業(yè)進(jìn)行目視檢查。

為了正確概述本質(zhì)安全型無(wú)人機(jī)的主題，讓我們首先看看構(gòu)建真正本質(zhì)安全型無(wú)人機(jī)需要什么。然后，我們將研究降低風(fēng)險(xiǎn)的解決方案，并在我們?cè)静粫?huì)使用無(wú)人機(jī)的地方使用無(wú)人機(jī)。最后，我們將看看盡管有風(fēng)險(xiǎn)緩解程序，但使用無(wú)人機(jī)的好處有哪些。

三、制造本質(zhì)安全型無(wú)人機(jī)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(jì)方法，通過(guò)限制可能點(diǎn)燃爆炸性環(huán)境的電氣和熱能，確保電氣設(shè)備在危險(xiǎn)區(qū)域安全運(yùn)行。定義必須實(shí)現(xiàn)的本質(zhì)安全級(jí)別也很重要。

世界各地使用不同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)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(guò)一定濃度的危險(xiǎn)物質(zhì)和存在危險(xiǎn)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(xiǎn)。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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，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(guò)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(huì)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。

四、無(wú)人機(jī)及其本質(zhì)安全特性

商用無(wú)人機(jī)尚不符合這些標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，它們具有在爆炸性環(huán)境中飛行的危險(xiǎn)設(shè)備的所有特征：

1、無(wú)人機(jī)包含電池、電機(jī)和潛在的LED，它們?cè)谶\(yùn)行時(shí)會(huì)變得非常熱;

2、無(wú)人機(jī)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(jìn)行冷卻的無(wú)刷電機(jī)上，這有助于產(chǎn)生靜電;

4、設(shè)計(jì)用于在室內(nèi)飛行的無(wú)人機(jī)發(fā)出的光可以產(chǎn)生超過(guò)25°C的熱量;

5、無(wú)人機(jī)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(bǔ)償重力，否則不會(huì)設(shè)想一個(gè)嚴(yán)肅的本質(zhì)安全型無(wú)人機(jī)。

五、為什么本質(zhì)安全是正確問(wèn)題的錯(cuò)誤答案？

在爆炸性環(huán)境中，沒(méi)有人可以呼吸，也沒(méi)有機(jī)器可以飛行。一些機(jī)器人解決方案，如機(jī)器人爬行器或遙控潛水器可以實(shí)現(xiàn)，但它們的自主性有限。

然而，人類(lèi)的智慧超乎想象，可以使用不同的風(fēng)險(xiǎn)緩解技術(shù)克服上述限制。

雖然無(wú)人機(jī)可能不適合在爆炸性環(huán)境中飛行，但有一些風(fēng)險(xiǎn)緩解技術(shù)可以使無(wú)人機(jī)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(chǎng)需要人員在場(chǎng)，首選方法是對(duì)環(huán)境進(jìn)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(wú)人機(jī)部署準(zhǔn)備環(huán)境。

2、氮?dú)獯祾?/span>

另一種有助于防止爆炸的常見(jiàn)方法是使用氮?dú)獯祾呋蚨栊苑忾]空間。這種方法的缺點(diǎn)是人類(lèi)不能在經(jīng)過(guò)氮?dú)馓幚淼拇髿庵泻粑?。進(jìn)入環(huán)境的人需要穿戴防護(hù)裝備，同時(shí)還要管理與進(jìn)入密閉空間相關(guān)的所有風(fēng)險(xiǎn)。

然而，無(wú)人機(jī)可以在富含氮?dú)獾沫h(huán)境中飛行，并且沒(méi)有任何爆炸風(fēng)險(xiǎn)。多項(xiàng)測(cè)試表明，這種安全簡(jiǎn)單的解決方案可以成功地使無(wú)人機(jī)在含有危險(xiǎn)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?dú)獯祾?，以便他們能夠使用更?qiáng)大的工具進(jìn)行目視檢查，例如無(wú)人機(jī)。

3、超過(guò)爆炸上限

從技術(shù)上講，還有第三種可能的解決方案：超過(guò)爆炸上限的空氣和燃料混合物太“濃”而無(wú)法燃燒，從而消除了爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。(但是，我們認(rèn)為測(cè)試這種方法是危險(xiǎn)的和不明智的，并且不會(huì)鼓勵(lì)任何人嘗試它!)

六、無(wú)人機(jī)如何改進(jìn)檢測(cè)過(guò)程？

在絕大多數(shù)情況下，上述風(fēng)險(xiǎn)緩解措施只會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)升力產(chǎn)生輕微影響，而不會(huì)出現(xiàn)任何重大性能問(wèn)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(wú)人機(jī)與人類(lèi)之間的利弊時(shí)，有許多因素有利于無(wú)人機(jī)。這是最重要的。

1、安全

首先，考慮對(duì)安全的影響。在人類(lèi)工作場(chǎng)所部署無(wú)人機(jī)技術(shù)的努力是值得的，因?yàn)檫@樣人類(lèi)不必在密閉空間或危險(xiǎn)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(jī)時(shí)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(jìn)行遠(yuǎn)程目視檢查和其他無(wú)損檢測(cè)(NDT)方法。

2、速度

無(wú)人機(jī)檢查非常省時(shí)。進(jìn)行適當(dāng)培訓(xùn)的檢查人員通過(guò)遠(yuǎn)程操作技術(shù)完成檢查，將比通過(guò)實(shí)際進(jìn)入資產(chǎn)進(jìn)行相同的檢查更有效、更快捷。無(wú)人機(jī)將檢查時(shí)間比原來(lái)預(yù)計(jì)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(jìn)入那樣停止設(shè)備運(yùn)行即可進(jìn)行檢查，這有時(shí)會(huì)對(duì)停機(jī)時(shí)間產(chǎn)生重大影響。

3、范圍

無(wú)人機(jī)可以發(fā)現(xiàn)人工難以或完全不可能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)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(jìn)行維修，則收集的數(shù)據(jù)可以允許維護(hù)經(jīng)理僅針對(duì)需要維修的區(qū)域進(jìn)行下一步操作。巡檢無(wú)人機(jī)提供的智能數(shù)據(jù)可以成為巡檢團(tuán)隊(duì)的強(qiáng)大工具。

“與其在整個(gè)結(jié)構(gòu)中搭建腳手架，不如搭建一堵墻或一個(gè)位置的腳手架!”

七、無(wú)人機(jī)搭配環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)緩解技術(shù)之后是否更受歡迎？

氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)和其他類(lèi)型的風(fēng)險(xiǎn)緩解技術(shù)通常用于人們必須進(jìn)入工作的加壓環(huán)境中。無(wú)人機(jī)和其他遠(yuǎn)程視覺(jué)檢查工具比人類(lèi)更適合體驗(yàn)這些環(huán)境，從而大大降低了風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)器人遠(yuǎn)程檢測(cè)工具一直在為檢測(cè)人員提供危險(xiǎn)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(cè)任務(wù)。對(duì)于有危險(xiǎn)區(qū)域的行業(yè)，這些風(fēng)險(xiǎn)緩解技術(shù)與爬行器和無(wú)人機(jī)等RVI相結(jié)合，減少了人類(lèi)親自進(jìn)入相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行目視檢查的需要。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)緩解還消除了對(duì)ATEX認(rèn)證的需求，并減少了工作所需的文書(shū)工作和官僚作風(fēng)，例如OSHA關(guān)于人類(lèi)進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境的規(guī)定。所有這些因素都增加了無(wú)人機(jī)在檢查人員眼中的吸引力。

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