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上海澄泓管道机器人有限公司:愿做城市地下管道的“清道夫”

时间:2020年09月15日        来源:原创         作者:张高青

一场暴雨后,城市街道、小区路面便“水漫金山”,近些年这种“城市病”屡有发生,却又久治难愈。如何根治此“顽疾”?这正是上海澄泓管道机器人有限公司一直思考并努力探索的方向。公司董事长潘国乔表示:“城市管道就像人的‘血管’,是有生命的,需要经常清理疏通,需要呵护。而我们要做的,就是要研发出一种能代替人工的管道机器人,当好城市地下管道的‘清道夫’,成为呵护城市‘血管’的使者。”


艰辛探索,6年开发出42项专利技术

被列为2019年上海市闵行区领军人才培养计划名单的潘国乔,在建筑行业摸爬滚打了近30年。1999年,他成立了自己的施工队伍,从事市政建设和管道养护工作。而正是由于这个选择,潘国乔与城市地下管道结下不解之缘,并深深体会到了管道堵塞带来的种种“痛苦”。于是,技术出身的他在2014年毅然决定成立上海澄泓管道机器人有限公司,专心致志去研发智能管道机器人,当好城市地下管道的“清道夫”。

说来容易做来难。研发管道机器人,这是一项白手起家的艰辛工程。为了提升创新能力,潘国乔多次带队出国考察,学习国外的先进技术和理念。在德国、瑞典考察时,潘国乔发现当地政府很重视管道技术的创新,管道技术十分先进。“所以,在研发机器人的过程中,我们借鉴了德国的一些先进技术,但只是部分借鉴。之所以是部分借鉴而不是全部,因为国内与德国的情况有所不同。” 潘国乔介绍。在德国等国家,雨水是经过处理后再流入下水道的,很干净;而国内的情况是雨水不经处理直接进入下水道的,下水道内除了淤泥外,往往还有碎砖头、枯枝树叶、马夹袋等异物,因腐蚀性大,有些管道工程的钢筋水泥甚至都烂了,管壁也不同程度地存在损坏、渗漏等情况,管道内情况十分复杂。“所以,这就要求我们研发的机器人,要能识别不同的异物,然后采用不同的方式进行或破碎或切割或吸附的处理,这对机器人的智能化水平提出了很高的要求。”潘国乔说。

潘国乔(左三)与研发人员一起探讨交流

▲研发人员边研发边实践

研发尖端产品,需要有高端人才。为此,公司成立了一支高学历、高素质的研发团队,目前有各类科研人员26人,其中博士6位,硕士12位。研发团队立足于国内、国际最新技术,联合上海交通大学、同济大学等高校,通过产学研结合,边研发边实践,取得了一系列突破,相继成功完成了管道机器人的部件组装、试验及样机生产。

“公司成立6年来已获得了42项专利技术,目前管道机器人产品已经升级到第四代,能胜任管径在600毫米~2000毫米地下管道的检测、清淤、修复工作,使我们成为国内最先利用机器人实施地下管道疏通的公司之一。” 潘国乔不无自豪地说。


检测、清理、修复,管道机器人神通广大

据介绍,目前公司已研发出管道检测机器人系统、管道清淤机器人系统、管道修复机器人系统等多种产品。

其中,管道检测机器人系统包括管道检测机器人和地面操作控制设备。机器人车体灵活,机动能力强,由双差动电机驱动,可进行原地转弯;整体结构紧凑,通过更换轮胎,可以适应在不同管径的管道内工作;小车云台可三自由度自动控制,保证全方位观察;小车由外部电缆供电、通信,配合地面卷线盘,可以持续远距离工作。“该产品特别适用于检测管道内部是否存在破裂、变形、腐蚀、异物侵入、沉积、结垢和树根障碍物等管道问题,是管道施工维护保养、定期检验的好帮手。”潘国乔介绍。

检测机器人

清淤机器人

修复机器人

管道清淤机器人系统则突破了传统城市管道清淤方式,将清淤机器人与清淤车系统结合,由清淤机器人替代人进入管道内,实现将管道内淤积物疏松、破碎、收集。通过负压吸污管输送到地面清淤车内,清於车对于吸入污物进行固液分离,将污水排回管道内,将固渣输送到专用淤泥运输车上,由专用运输车运输到指定地点倾倒。潘国乔指出:“该机器人有两个突出的优点,一是安全,工人不必钻入管道内就能完成清淤;二是工作效率高,可以24小时连续工作。”

管道修复机器人系统包括切割修复机器人、填充修复机器人及地面控制车,可以对管道内坚硬凸起、水泥块及树根等异物切割,对管道裂缝及破损进行永久性填充修复。潘国乔强调:“面对不同的切割需求,切割修复机器人可以通过更换不同的切割头来应对,所以基本上能适应各类管道修复工况。”

公司的管道机器人功能强大,一经推出,便大受市场欢迎,已经在很多项目上得到了成功应用,如闵行区2016年农村生活污水收集处理工程、嘉闵高架路新建排水管道检测、上海七宝乐购购物中心室外污水管道养护工程、三菱电机上海机电电梯有限公司厂区室外污水管道清理及养护工程、丰树闵行怡丰城项目内污水管道清洗检测等。

潘国乔透露:“现在,已有越来越多的政府部门及知名企业向我们抛出了寻求合作的橄榄枝,如中国铁建大桥工程局、北控水务、上海建工集团、上海市闵行水务局等。可以说,我们的机器人已经用实力叩开了市场的大门。”


建立大数据,为城市管道风险管控助力

“单单上海,就有地下管网2万公里,就全国来说,地下管网更是一个天文数字。从这个意义上来说,管道机器人的市场前景非常广阔。”潘国乔表示。

据悉,公司的管道机器人应用领域非常广泛,单单检测机器人就可在多个领域应用:如管道改造以及竣工验收;检查是否需要维修或更换下水管道;检查疏浚状况;非挖掘工法工程状况及验收检查;检查不明管道侵入水、污水、废水、漏水;检查水务局等有关机构管道;检查雨水、污水及供水管道;新型城、镇、市及新工业基地地下水管道检测,等等。

潘国乔(左二)深入现场与工人们一起操作机器人

▲管道机器人在实际工作中

市场形势喜人,但公司并不沉湎于眼前,而是把眼光放得很远。“目前需要解决的问题还有很多,比如怎样理顺管道机器人的研发和生产的关系,如何进一步做好应用和推广工作,等等。同时,公司始终以科技创新作为企业生存与发展的生命线,目前正在着手研发新产品——管道维护预测系统机器人,努力为城市管道风险管控助力。”潘国乔透露。

公司认为,地下管道不仅要疏通修复,更重要的是日常监控,要形成地下管道的风险预警机制。比如雨水达到每分钟多少流量时就自动报警,水位超过多少高度时发出报警……即机器人不仅要能检测、清淤、修复,还要建立起大数据,通过对大数据的分析,对城市管道进行风险管理,做到风险可控。这是公司研发机器人的终极方向。基于这样一个认识,公司管道维护预测系统的基本框架是,基于大数据思维,将原始物理参数、采集数据及运行参数等性能指标数据化,通过优化算法,分析这些数据之间的关联关系。这样根据建立的管道淤积规律预测模型,去预测养护作业具体时间,将被动式养护转变为主动式的养护,实现管网的智能化科学维护。

“我一直认为,城市的建设与养护是并举的,作为城市的‘血管’,地下管道更是如此。从推进城市管道风险管理的角度来看,建立大数据,研发管道维护预测系统机器人意义重大。虽然难度很大,需要解决的问题也很多,但我们愿意去努力、去实践,为推进城市管道风险管控工作贡献力量。”潘国乔表示。


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