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155家!国产智能巡检机器人厂商巡礼

  近年来,巡检人员在巡检过程中发生安全事故的消息屡见报端。比如,2021年2月23日,某煤焦化工公司的室外甲醇合成装置管道发生燃爆事故,造成两名现场巡检人员死亡。2020年8月9日,某风电场在线路巡检过程中发生一起触电事故,造成1名巡检人员受伤,经抢救无效身亡。

  虽然,这些安全事故的发生,大多与巡检人员操作不规范、安全意识不强以及风险辨识不到位等有关。但是,这也不禁让人思考:在高危、恶劣、人工作业有短板的特定环境,采用智能巡检机器人代替或辅助人工巡检,会不会是更好的选择?

  重磅提示:后文有三张重要表格及分析——①国际主要智能巡检机器人厂商列表;②155家国产智能巡检机器人厂商盘点;③2021-2022国产巡检机器人厂商融资事件统计列表。

  巡检是有效保证设备正常运行安全和稳定的一项重要环节。巡检的目的是及时有效地发现设备的不正常的情况,避免系统停车和事故的发生。通过严格按照安全规程,采用“望、闻、问、切”的办法来进行巡检,掌握设备正常运行情况、变动情况,发现设备不正常的情况及运行环境可能存在的安全风险隐患,就能采取比较有效措施,防患于未然。

  传统的巡检作业,主要通过人工方式,定期对设备和环境做评估判断。然而,随着巡检作业朝着精细化、规范化、自动化、数字化等方向发展,人工巡检的弊端也随之显现。

  ◉ 一是劳动强度大且效率低。比如,依靠人工方式来进行电力巡检,由于输电线路往往架设在郊区、戈壁等地区,甚至有些跨越高山和湖泊,人工巡检劳动强度大、效率低。而对于输煤廊道、轨交线路、地下综合管廊等的巡检,采用传统的人工方式,同样也存在劳动任务繁重、效率较低的问题。

  ◉ 二是巡检质量和人员到位情况没办法保证。传统的人工巡检方式,缺乏有效手段规范巡检,导致巡检人员的出勤率、具体巡查时间点和进度等的管理都很难,同时也存在“只巡不检、签单巡检”的现象。此外,由于通常采取定期巡检方式,也无法判断故障发生时间和具置。因此,巡检到位率、及时性以及巡检质量难以保证。

  ◉ 三是有几率存在漏检、误检。人工巡检受人员的心理素质、责任心、工作经验,和技术技能水平等的影响较大,存在漏检、误检的可能性。而且,巡检记录通常需手工填写,不可避免地会产生漏记、错记等人为失误。

  ◉ 四是人工巡检过程难以追溯。在传统的人工巡检方式下,巡检记录通常以纸张形式保存,巡检数据利用率低,难以综合分析、追溯和审核历史巡检数据。因此,也难以在巡检中实现预测性维护,进而对具有潜在问题的设备或状况及时制定特别的应对策略。

  ◉ 五是巡检环境条件恶劣,人工巡检危险性高。部分巡检区域环境复杂,工作存在安全风险隐患,若发生意外则损失严重。比如,油气厂站作业区这种高危环境下,丝毫马虎大意都潜伏着巨大的安全风险隐患。而且,在高原、缺氧、极寒等地理条件或大风、雾天、冰雪、冰雹、雷雨等恶劣天气条件下,由人工进行室外巡检也存在较大安全风险。

  正是由于传统的人工巡检方式存在种种弊端,怎么来实现更高效、更安全、更智能的巡检作业,成为人类探索的方向。也正是在这样的背景之下,智能巡检机器人应运而生。

  智能巡检机器人能分为三大派系:“地派”、“天派”和“水派”。其中,“地派”智能巡检机器人,最重要的包含无轨智能巡检机器人和有轨智能巡检机器人。无轨智能巡检机器人又可分为履带式巡检机器人、轮式巡检机器人、轮式升降巡检机器人、四足巡检机器人等,主要使用在于室外设备巡检,以及室内环境复杂的设备巡检;有轨智能巡检机器人又可分为轨道式巡检机器人、挂轨式巡检机器人、挂轨升降式巡检机器人等,主要使用在于内部环境封闭,人工难以实现全天实时监控,但布局较为简单的场景。

  “天派”智能巡检机器人,也即智能巡检无人机。无人机可以被看作“空中机器人”,其具有设计灵活、体积小、重量轻;航时长,空间利用率高,载荷能力强;安全系数高,自主控制能力强;无人员受伤或死亡,可在高风险空域飞行等优点。

  水下智能巡检机器人主要解决人体无法长时间作业及不能下水的安全限制,降低人员受伤或死亡,提高检测效率、监测范围、数据化及信息的实时性,降低检测成本。由于水下环境较为复杂,目前水下智能巡检机器人还是以人工操作为主。

  与人工巡检相比,智能巡检机器人具有诸多优势,并能有效弥补传统人工巡检作业所存在的种种弊端:

  ◉ 一是提高巡检效率。智能巡检机器人受地理条件、环境及天气条件限制少,也不会像人一样会随工作量加大而疲累,可代替巡检工进行高频次巡检。而且,智能巡检机器人还可根据预设时间、预设任务全天候进行巡检任务,工作人员仅需对报警项进行处置即可,巡检过程的便捷性、灵活性也能实现大幅提升。

  ◉ 二是保证巡检质量。智能巡检机器人在巡检作业过程中能自动采集和传输巡检数据,省去了人工填写巡检记录的过程中,也避免了人工填写过程中也许会出现的漏记、误记,并保证了巡检到位率、及时性和客观性。而且,通过将巡检数据上传至平台做对比和分析,也能发现设备隐患和故障征兆,保障设备稳定运行,有效提升巡检工作质量。

  ◉ 三是安全系数高。传统人工巡检在易燃易爆、高寒、高原、高温环境和恶劣天气等特定环境下存在着极大的安全风险。而智能巡检机器人对于危险及恶劣环境下的巡检则游刃有余。用智能巡检机器人代替或辅助人工巡检作业,能大大的提升工人工作的安全性并帮助节约成本。

  总的来说,智能巡检机器人能替代或辅助人工开展设备巡视与检测,实现全天候、全方位和全自主巡检作业,有效提高设备隐患的发现能力,提高巡检作业的自动化和智能化水平,降低运维人员劳动强度,逐步提升设备及系统运维的效率。

  根据相关研究,巡检机器人这一概念,最早是在电力领域由日本所提出并使用。早在20世纪80年代,日本东京电力公司与三菱公司就开始联合开发500KV变电站巡检机器人,该机器人基于路面轨道行驶,使用红外热像仪和图像采集设备,配置辅助灯光和云台,自动获取变电站实时信息。

  此后,美国、加拿大等发达国家也相继开展巡检机器人的研究与开发。比如,加拿大魁北克水电研究院(Hydro-Quebec)发明的LineScout电力巡检机器人可跨越障外物;美国电力科学研究院(Electric Power Research Institute,EPRI)研制的Ti电力巡检机器人,其自身搭载了可见光的摄像机和红外成像仪设备。此外,巡检机器人领域的国际厂商还包括美国波士顿动力(Boston Dynamics)公司和Knightscope公司,新加坡OTSAW Digital公司,日本HiBot公司,瑞士ANYbotics公司,以及德国施德姆水务集团(SIG)等等。

  随着经济的快速发展以及生产技术的慢慢的提升和劳动力成本的一直上升,应用机械、自动化技术代替人力已成为巡检管理的必然趋势。目前,智能巡检机器人已大范围的应用于各行各业的巡检作业场景中。

  我国电力系统巨大的设备存量和增量,为电网智能运维提供了广阔的市场空间,且随着电力巡检机器人、传感器等技术的慢慢的提升,电力巡检机器人配合红外测温等各类传感器将逐步成为运维巡检的主流。在电力行业,智能巡检机器人主要使用在于发电、输电、变电、配电、用电等所有的环节,涵盖室内配电站、室外变电站、地下电力管廊、高空电力架、输电线路、塔架监测等巡检场景。

  比如,由联想上海研究院研发的四足机器人,就应用于智慧变电站的巡检作业中。作为专为电力智能巡检而生的四足机器人,它能适应户外雨水天气与恶劣环境,防止粉尘进入,以应对各种户外工业场景。而机器人所运用的在线巡视系统,完全立足于变电站真实业务场景进行开发,能够依托巡检机器人对变电站进行自主巡检,并具备专业的缺陷检验测试、表计读数、异常判别的算法能力,由此实现变电站的智能化、少人化巡检。

  随着高铁、地铁建设在全国范围内展开,对轨道交通的运维与管理也提出了更加高的要求。为保障轨道交通安全,维护高铁、地铁运行安全,建立数字化、智能化、规范化、高效化的智能运维系统,智能巡检机器人也逐渐应用于轨道交通行业,助力运营维保数字化转型。目前,智能巡检机器人在轨道交通行业的应用场景,最重要的包含轨道线路巡检、机车车辆巡检、站台区域巡检等。

  互联网数据中心(IDC)作为算力的承载,是处理、存储、备份数据的重要物理载体,在5G、云计算、工业互联网的落地中发挥着及其重要的作用。面对持续创新的技术、陆续推出的行业政策与规划,特别是“东数西算”工程的正式启动,以及“双碳”目标的提出,数据中心的建设与运维也要不停地改进革新升级。对于数据中心的巡检,传统的人工作业方式,存在工作量大、漏检误检率高、运维成本居高不下等问题。这正好给了智能巡检机器人大显身手的机会。

  在现代化的工厂生产车间,各种设备需保持7×24小时不间断运行;而且多样化的生产流程,对于设备的可靠性有着较高的要求。生产制造企业一定确保工厂车间的设备稳定、高效、安全运作,然而因人工巡检不仔细,设备损坏未及时有效地发现,以及旁边的环境安全风险隐患未及时察觉,而造成损失的事件屡见不鲜。这也让智能巡检机器人有了用武之地。

  比如,利元亨推出的远程运维复合机器人,可以在工厂内自由移动,对设备状态进行监测诊断,而且当现场发生故障时,它能够第一时间响应,避免增加等待成本。而且,基于先进的通信技术,设备厂商工程师还能够最终靠该机器人实现在线远程“会诊”并维修。

  如今,随着人机智能交互、机器人等技术的发展,智能巡检机器人在石油化学工业生产的全部过程中的应用也在不断深入。机器人巡站、无人机巡检慢慢的变成为现实。

  加快智慧矿山建设和推动矿井高水平质量的发展,是煤炭行业未来发展的必由之路。目前,智能巡检机器人在煤炭行业也得到应用,用于提高煤矿生产效率,减轻巡检劳动强度,降低安全生产风险。

  地下综合管廊,集电力、通信、燃气、供热、给排水等管线于一体,被称为保障城市运行的“地下生命线”。为增强城市“生命线”运行的安全稳定,利用智能化手段对综合管廊监测、监控、管理和应急指挥,实现全生命周期的管控,为管廊以及廊内管线与人员提供基本的安全保护,智能巡检机器人也应用于地下综合管廊的巡检作业中。

  比如,中国能建安徽电建一公司正在运营的合肥高新区地下综合管廊项目,积极投用智能巡检机器人开展日常检查。智能巡检机器人搭载红外探测、视频探测、可燃气体等多类外部传感器,通过廊内无线AP为后方处理系统提供原始数据,全方面覆盖巡检、自检、视频监控、红外热成像环境监视测定、应急处理等功能提升了巡检效率和安全性。

  在园区、厂区、场馆、机场、车站、港口、货场等公共场所,同样也能够正常的看到智能巡检机器人的身影,它们承担着安防巡逻的作用,能高效替代或辅助安全巡防人员,在枯燥或危险环境执勤、实现全天候巡查监控。而且,在疫情防控中,智能巡检机器人也发挥着重要作用。

  比如,在北京冬奥会和冬残奥会举办期间,由大陆智源开发的智能巡检机器人ANDI就担任“冰丝带”、首钢体育中心、冬奥村等场馆外的“安防巡检员”,在人无法到达的极端或危险地方,可进行防火、防化、防爆等安防巡查;而且,也能兼任“智能防疫守门人”,能精准对人体测温,发现有人进入场馆未戴口罩会立马提醒,并可在规定区域内自主喷洒消毒剂。在本轮奥密克戎疫情中,智能巡检机器人也出现在方舱医院、社区的巡逻作业中,助力疫情防控。

  除了上述的应用行业与场景外,智能巡检机器人还可应用于桥隧工程巡检、水库大坝及河道巡检、船底检测、养殖巡检、渔业监测、通信基站巡检、道路巡检、监狱巡检、图书馆及档案室巡检等众多行业场景。

  相较于日本、欧美等发达国家,我国对于巡检机器人的研发起步较晚。然而,得益于我国电力系统对巡检机器人技术引进的迫切性和国家有关部门的全力支持,我国巡检机器人厂商发展迅速。根据e-works不完全统计,目前国产智能巡检机器人厂商已超过100家,达到155家,呈现出“百花齐放、百家争鸣”的局面。

  从区域分布来看,155家国产智能巡检机器人厂商分布于21个省(自治区、直辖市),且主要集中于京津冀、粤港澳大湾区和长三角地区。其中,北京、广东、江苏、浙江和上海是分布最为集中的省市,数量分别达到30家、28家、17家、13家和12家,共计占比64.5%。究其原因,还在于智能巡检机器人是机器人技术与监测技术的结合体,而这些区域不仅科学技术创新能力强,而且机器人产业都较为发达,产业链配套也更为成熟。

  近年来,新兴的国产智能巡检机器人厂商不端涌现。从注册成立时间来看,进入2010年以后,新增注册的国产巡检机器人厂商不断增多。特别是自2015年以来,累计新增注册成立的国产巡检机器人厂商数量达到71家,占比达45.8%。这表明,随着传统人工巡检走向机器人巡检成为重要趋势,慢慢的变多的企业加入到智能巡检机器人赛道,竞逐智能巡检机器人市场。

  根据e-works不完全统计,2021-2022年,国产巡检机器人领域共发生17起融资事件,融资总金额近10亿元。部分国产巡检机器人厂商在一年之内获得多轮融资。比如,优艾智合于2012年12月宣布完成B系列融资(B+轮及B++轮),融资金额超过3亿块钱。星逻智能于2021年11月获得近千万元A++轮融资,而这距离其获得A+轮融资仅仅过去了8个月。千巡科技于2021年7月获得数千万元天使轮融资,后又于2022年1月获得数千万元人民币Pre-A轮融资。

  通过分析155家国产巡检机器人厂商的主要巡检机器人产品及应用行业,不难发现,电力行业是巡检机器人应用最为广泛的行业。155家智能巡检机器人厂商中,电力巡检机器人厂商占据主流。比如,国网智能、科大智能、亿嘉和、申昊科技、朗驰欣创、国辰机器人、国自机器人、万达科技、普华灵动、哈工库讯等均深耕电力行业,为电力巡检提供智能巡检机器人产品与解决方案。

  究其原因,一是因为电力行业是智能巡检机器人最早应用同时也是较为成熟的领域,而且随着电力系统规模的发展,对电力线路的安全运行和供电可靠性的要求慢慢的升高,电力巡检向自动化、智能化方式转变已成必然趋势,电力巡检机器人生逢其时。二是,政策红利推动智能巡检机器人在电力行业的落地应用。智能电网布局日益成为国家抢占未来低碳经济制高点的重要战略措施。目前,推广机器人和无人机在电力巡检作业中的应用,慢慢的变成了国家发展的重点任务之一。

  随着人工智能技术的发展和成熟,以及物联网、云计算、5G技术的普及,以替代人工巡检为目的的智能巡检机器人已经应用到慢慢的变多的领域,因此,国产巡检机器人厂商也纷纷向多行业多领域拓展。比如,申昊科技在深耕电力行业智能巡检的同时,近年来也开始重点发力轨交线路的智能巡检,持续进行研发投入,推出了轨交线路巡检机器人,并已经在相关铁道部门投入试用。而作为国内最早开展电力机器人研究和应用的单位,国网智能则在电力行业不断拓展,已形成丰富的产品矩阵,不仅覆盖了发电、输电、变电、配电等领域,也实现了空中、线路、地面和水下的机器人全覆盖,推出了诸如空中飞行的无人机、沿线路移动的输电线路巡检机器人和作业机器人、沿地面移动的变电站巡检机器人,以及在水底下运行的海缆巡检机器人等。

  相较于传统的人工巡检,采用巡检机器人辅助或代替人工巡检,不仅能降低对巡检人员的依赖性,巡检效率和巡检质量也更高,也更能适应雨雪、极寒、高温、易燃易爆等极端天气及恶劣环境下的巡检作业。目前,巡检机器人已大范围的应用于电力、轨道交通、煤炭、石油化学工业、城市治理、数据中心、公共安防等各行各业的巡检作业中。而且,随着巡检作业朝着无人值守、自动化、智能化等方向发展,这也推动了国产智能巡检机器人厂商的快速发展。

  当前,国产智能巡检机器人厂商已呈现出“百花齐放、百家争鸣”的局面。能预见,未来随着自动化、智能化巡检需求的持续释放,以及人工智能水平与机器人技术的不断的提高,智能巡检机器人将走向更多应用场景,执行更复杂、更加多样的巡检任务;与此同时,国产智能巡检机器人厂商也将实现进一步的发展。

  [1] 杨旭东,黄玉柱,李继刚,李丽,李北斗.变电站巡检机器人研究现状综述[J].山东电力技术.2015,42(1):30-34.

  [2] 陈志,李国军,蒋毓蔓.变电站智能巡检机器人研究现状综述[J].科学与财富.2018(26).

  “十四五”期间,发展数字化的经济,推进数字产业化和产业数字化,数字化转型已成为各行各业的“必修课”。

  在市经信委等有关部门指导下,“先进制造业”融媒体联合制造企业、高校科研院所、新技术解决方案供应商等单位共同发起“数字化转型”专题策划,通过企业走访、人物专访、产业研究、价值传播、供需对接等形式,带动产业链数字化转型,形成更多数字化标志性工业应用场景,促进制造业高水平质量的发展。


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