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西門子6ES7312-1AE14-0AB0中央處理器
產品時間:2021-04-21
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西門子正在研發一種系統化監測系統,它能夠利用無人機和三維圖像分析技術監測各類管線、大型工業設施以及高壓配電系統中的電纜塔。

在我們看得見以及看不見的地方,管線如同動脈網絡一般遍布。它為我們輸送各類物資,從石油、天然氣,到氨水、水,甚至啤酒。數十年來,管線一直是安全、高效的運輸手段之一,用以取代成本高昂的公路或鐵路運輸方式。但問題同樣存在,管線運營商需要監控這些廣泛鋪設在地表或深埋地下的管線。事實上,許多關鍵管線上方的覆土厚度與管線處的環境安全密切相關。比如,在歐洲,法律規定地埋式天然氣和石油管線的覆土厚度必須達到1米。而在管線總長約占管線總長度(217萬英里,即350萬公里)65%的美國,管線埋設深度通常為地下3到6英尺。

一般情況下,直升飛機每隔2到4周會對管線進行一次空中監測。但是,這樣的外部監測不僅成本不菲,而且通常缺乏相應設備,無法判定管線覆土厚度是否滿足要求。

得益于精密的傳感器,無人機有比人類更為敏銳的視覺。不僅如此,無人機操作便捷、外形小巧、成本低廉,可以取代昂貴的直升飛機,為提高基礎設施的安全性和效率創造了可能。

精確測量

然而,在不久的將來,西門子研發的技術將讓一切發生改變。來自西門子中央研究院的Claudia Windisch解釋說:“我們正在研發一種效率更高的全新監測系統。它可以借助無人機,從空中對管線覆土厚度進行自動系統化測量。為了做到這一點,我們會將移動設備、機載傳感器與智能圖像分析技術相結合。”

無人機配備彩色攝像頭和近紅外線攝像頭,沿著地下埋設的長距離管線,按預先設定的路線飛行,拍攝地表的照片。未來,這些圖片將通過網絡接口傳送至西門子的管線分析平臺,由平臺根據數據生成或更新管線表面三維模型,并附上地理坐標。Windisch表示:“該系統測量覆土厚度的精確度可達10厘米左右。因此,這一系統能提供高質量的測量結果,便于進行可重復的客觀分析。”完成分析后,數據將通過網絡接口或在SCADA系統中發送給管線運營商。

空中傳感器

每年,管線運營商都會因泄漏、損壞和非法蒙受數百萬美元的損失。而如果發生泄漏的地區人跡罕至,維護團隊往往需要耗時數日才能確定故障地點。西門子石油與天然氣業務管線解決方案負責人Mike Liepe表示:“我們正在研發一種自動三維圖像分析系統,將幫助客戶更經濟高效地監測管線。如果系統能在早期檢測出偏差,運營商就能盡快采取應對措施,防止可能發生的損壞或故障。”

在實際運作過程中,相關人員將沿著管線閥站,以30到50公里的間隔布置無人機。如果管線過程控制系統中有傳感器報告異常,距離近的無人機將自行飛往異常管道段進行檢測。無人機會將采集的數據發送至控制系統,由后者對異常狀況進行分析并提出對策。西門子中央研究院的軟件專家Daniel Schall說:“為實現這一目標,我們在現有的SCADA系統中結合了圖像和過程數據的自動分析功能。異常和缺陷將顯示在真實的三維環境中。這些信息與SCADA系統提供的可視化數據有助于輕松查明故障,并快速采取措施。”

研究人員預計將于一年后完成研發,并計劃在德國和奧地利開展多次飛行試驗,以測試不同的傳感器系統、無人機和輕型飛機。

目前,無人機仍由人工遠程控制。但在不久的將來,他們將實現自主操控,并將為工作人員提供不斷拓展的數據庫以支持更優化的基礎設施維護。

建筑物監測

除用于監測管線之外,西門子的技術同樣適用于其它領域,如建筑物監測等。大型辦公樓和工業建筑通常會消耗大量熱能。這些熱能需要留在建筑物內部,而不應從幕墻或屋頂的隔熱性能不良的結構處逸出。無人機可以輕便且安全地檢測到這些容易流失熱能的區域。

無人機搭載的紅外攝像頭能對建筑物散發的熱量進行成像,然后將這些圖片與可見光譜圖片相結合。所得到的數據可用于計算出三維模型,以標明熱量流失的地點。

密切監測架空導線

架空導線是另一個可能的無人機應用領域。架空導線系統不僅能為列車和纜車提供電力,而且也能為環保型電動卡車供電。在這種應用場景中,無人機同其他監測設備一樣,沿規定路線飛行并為基礎設施拍攝照片。隨后,專門的軟件將評估圖像,檢測松垂電纜、故障電纜塔以及其他潛在風險。這種軟件甚至可以確定架空導線是否及何時會損壞。有了這些信息,運營商就可以盡早采取措施防止故障發生。

北極,冰山聳立,白雪皚皚,氣候嚴寒,人跡罕至。在一片仿佛與世隔絕的冰天雪地中,北極熊媽媽帶著小熊在厚厚的冰層上慵懶閑適地曬太陽。

北極熊媽媽帶著小熊慵懶地曬太陽。

忽然,遠方一陣陣咔嚓咔嚓冰層破裂的聲音引起了它們的好奇,原來是一艘紅色的大船正在碾碎厚厚的冰層穩步前行。

總長206米、大載重量為28500噸的奧達克斯號(Audax)從比利時啟航,經過8天8夜的航行,到達位于俄羅斯亞馬爾半島上的薩別塔港。它正為大的亞馬爾液化天然氣項目運送大型建造模塊。

2017年此項目投入運行后,北極冰雪覆蓋下的能源寶庫將被打開,冰封了億萬年的油氣資源將被喚醒,為人類*地輸送寶貴能源。

目前,奧達克斯號是僅有的兩艘具備在北級冰凍季節連續運輸能力的船舶之一。西門子先進的電力推進系統為它提供強大的動力保障,并優化能源效率,對亞馬爾液化天然氣項目的進展起到關鍵作用。

動力強勁

作為*艘破冰能力達1.5米的極地重載甲板運輸船,奧達克斯號能同時承運2個1萬噸的大型海工模塊,在厚厚的冰面上保持2節航速前行,相當于每小時3.8公里左右。

可以說,亞馬爾液化天然氣項目能否如期投運,就全靠它和它的姐妹船普拉克斯號(Pugnax)來為天然氣工廠的建設運送模塊了。

奧達克斯號采用西門子的電力推進系統,從發電、配電到驅動,保證船只能以強勁、節能的動力經受極地破冰的嚴峻挑戰。

輪機長Erik-John Gerssen表示:“對推進系統大的挑戰是運行狀態中的螺旋槳撞上冰塊時傳遞給推進電機的巨大瞬時扭矩。西門子特別設計的推進電機完全經得起扭矩變化的考驗。”

奧達克斯號輪機長Erik-John Gerssen的工作是確保船上一切設備的穩定運行。西門子的電力推進系統確保船只經受住極地破冰的嚴峻考驗。

換名話說,在極地冰區,在螺旋槳葉片有可能面臨數百噸的沖擊力時,西門子推進電機仍能持續輸出充沛動力確保船舶克服阻礙,保證船只在浮冰中順利航行。

在西門子電力推進系統中,兩臺8兆瓦和兩臺7.6兆瓦的發電機為船只*地提供穩定的電力。變壓器將產生的電力轉化為可供驅動系統和其他設備使用的電壓。中低壓配電柜則負責安全高效地將電力分配并傳輸到船上需要的部分。而兩臺主推進變頻器則與兩臺12兆瓦的主推進電機*協同,適應破冰狀態和正常航行時不同的功率需求。

在西門子電力推進系統中,發電機為船只*地提供穩定的電力。

“同時,瞬時扭矩變化對于電力系統帶來的負荷也必須考慮在內。推進電機配備的軟件和電力管理系統具備特殊功能設計,保證破冰船穩定的電力供應。” Erik-John Gerssen談道。

奧達克斯號配備了西門子電源管理系統(PMS),一方面可以合理分配電力達到使用效率,使船只處于較經濟節能的運行狀態;另一方面,在情況下,可以保障電力分配到需要能源的關鍵設備,確保船只的可操作性。

奧達克斯號配備了西門子電源管理系統(PMS),確保電力的合理分配。在情況下,保障設備電力供應,提高船只的安全性和可操作性。

航行途中,船上機械設備、油料等各項系統的運行狀態時刻保持透明可控。西門子基于Siship的全集成自動化解決方案實時收集和監控各系統的運行參數,讓船長在駕駛室就能了如指掌。整合的西門子Siship電力推進系統有助于提高奧達克斯號的整體效率和可靠性,減少油耗,從而降低運營成本。

西門子基于Siship的全集成自動化解決方案實時收集和監控各系統的運行參數,讓船長在駕駛室就能了如指掌。

遠程維護

奧達克斯號遠行北冰洋,如果設備運行出現異常征兆,遠在上海的西門子工程師也能通過互聯網進行遠程診斷,讓問題在發現之初就得到妥善解決,提高船上設備的可用性和船只的安全性。

遠程診斷服務主要能實現兩大功能:硬件診斷和遠程軟件操作界面的修改。一旦船員發現問題,西門子工程師只需要登錄對方電腦,就可以讀取診斷信息。這種方式有點類似于QQ提供的遠程協助。這樣一來,工程師無需再趕赴現場即可實現快速響應,為客戶節省時間、降低成本。

西門子(中國)有限公司過程工業與驅動集團石油天然氣及船舶部遠程診斷服務主管施慶華說:“有了遠程診斷服務后,問題得到及時解決,客戶滿意,我們也高興。”

奧達克斯號遠行北冰洋,如果設備運行出現異常征兆,遠在上海的西門子工程師也能通過互聯網進行遠程診斷,讓問題在發現之初就得到妥善解決。

近些年來,在極地破冰船建造領域新技術不斷涌現,并且得到了廣泛的應用。西門子一直在密切關注新技術的發展,并積極為船舶提供先進的電力系統。

“在本項目中,西門子提供的電力推進系統成為了極地破冰船型應用的新*。從極地重載甲板運輸船開始,西門子的先進技術為船只的高可靠性、高效率和應用性保駕護航,并將為極地探索和資源開發做出新的貢獻。” 西門子(中國)有限公司過程工業與驅動集團船舶解決方案部項目總監胡向東說。

肩負重任的奧達克斯號即將踏上新的航程。未來,西門子也將繼續探索創新船舶科技,為人類的海洋之旅增添新的動力!

 

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