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前沿技术 | 工业级水下机器人将于今年投入商业运营

2020-01-10 15:14 性质:转载 作者: 深海智人 来源:石油与装备 阅读:89
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不知不觉,蛇形机器人已经发展到了第三代。2019年将在挪威国油Asgard油田,对第三代无缆型机器人进行水下站点对接,充电测试。第三代机型有哪些不同之处和发展路...
不知不觉,蛇形机器人已经发展到了第三代。2019年将在挪威国油Asgard油田,对第三代无缆型机器人进行水下站点对接,充电测试。第三代机型有哪些不同之处和发展路径?

Eelume 蛇形水下机器人概念
第三代蛇形机器人的研制
第三代Eelume将能够进行无缆操作。它配备内置电池和车载处理器,使潜水器能够在各个结构之间自主转换。接近海底平台时,Eelume将在靠近结构时与无线宽带双向通信进行连接。在这个阶段,操作员可以接管控制。
Eelume将驻留在靠近海底平台或水下生产设施等环境中。运营商有时接到临时IMR通知,特别是在紧急情况下,操作位于海底平台和设备附近的Eelume机器人便可以完成,以往等待ROV到达现场的时间将不复存在。
海底平台基座将被配置为通过无线接口向潜水器提供动力和通信。开发者的长期计划是让Eelume一次保持长达6个月的原位待命时间,需要灵活设计。
网络通信和电力可以通过连接到运营商的海底网络来提供。另外,还有可能利用浮标作为通信网关和电源,理想方式的是通过可再生方法产生能量。
最近,第三代机型正在紧锣密鼓地测试中,计划于2020年投入商业运营。
挪威与康士伯的研制蛇形机器人 
蛇形机器人的作用和价值
在以往的水下资产完整性检查和评估、施工作业中,水下机器人扮演着核心角色,但水面支持船和人员却占去了工程费用的大部分,甚至80%以上的成本用来支付船舶租赁费用。因此,大力发展能够摆脱水面支持的自主或半自主工作级水下机器人技术,采用更加科学、高效、可靠、低成本的手段进行常态化的水下资产完整性管理和评估,能够极大地降低运营成本和安全风险、增加水下作业窗口期、降低碳排放、减少用工量;省去了购置大型甲板布放回收装置,将进一步降低桶油生产成本;同时,能够为未来海洋能源生产的水下化趋势、基于人工智能的资源勘探和储量评估与监测、探索油气开采的电力来源多样化、海洋可再生能源开发水下资产检查等前沿领域提供契机、做好技术人才储备和工程经验积累;助力能源生产的智能化步伐。
放眼全球,工作级水下机器人研制技术被少数公司垄断,国内甚至才刚刚起步,缺乏工程应用与理论技术结合的经验。凭借技术和资源优势,国外同行如挪威国油、壳牌、Oceaneering、塞班、BP、FMC等巨头近几年已经在水下常驻型机器人研制和应用方面取得了重大进展,即将投入商业运营,自主或半自主常驻型水下机器人将改变未来的水下生产模式。除了上述的运营优势以外,它不同于传统的工作级水下机器人(ROV),也不同于只具备巡检功能的无人潜航器(AUV),相比前者还具备很多技术优势,如水下长期驻留、水下自动充电、自动数据传输、水下资产自主化检查、岸基(平台)超低延时干预、超大半径活动范围、更高的航行速度、智能化的人机交互和任务执行能力、多机协同作业能力等等。
 技术难点
自主或半自主常驻型水下机器人通常需要在水下持续驻留几个月到两年不等,存在很多技术难题。尝试总结了一下,主要包括(这里面有些貌似已经克服了,但仍有很大的改进空间,大家可以补充):
基于无人系统的水下资产完整性评估技术、体系和运营管理;
基于增强现实、虚拟现实、数字孪生的水下资产完整性检查技术;
海底管线高速自主巡检技术;
结合水下常驻型系统的突发事件应急处理;
结合无人巡检的水下资产运行状态及完整性数据库、云平台、数据分析和危机预报技术;
长期海水浸泡和超高水压环境中关键零部件的可靠性,如容器、管路、传动系统的耐压、密封、绝缘、腐蚀、防海生物附着等;
深水和超深水高性能浮力材料;
深水大功率推进技术;
大功率密度电动(液压)水下作业工具及机械臂技术及优化设计;
水下机器人多功能机库;
基于人工智能的机器人水下作业任务模块设计、集成和优化技术;
水下常驻型ROV电源管理和电池技术;
水下感应式充电技术;
波浪能等可再生能源水下供电技术;
水下长距离大容量通信技术;
在微光、浑浊水体中的视觉检测技术;
能够抵抗水下通信延时的人工干预技术;
多机协同技术;
商用工作级水下机器人研发、制造和管理等。
由于我国在水下高技术装备领域的发展起步较晚,因此上述技术难点成为制约国内水下人工智能领域创新、研制、应用、推广的瓶颈,亟需化解。海洋石油天然气工业作为水下机器人最大的应用领域,在带头突破现状上有其它行业所无法比拟的资源和技术优势,同时也是逐步走向深海无法回避的内容,是挑战,也是机遇。


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