Perché Shell sta usando i droni per l’ispezione della raffineria di petrolio e gas

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Come il Matrice 300 RTK sta avendo un impatto nello Shell Deer Park.

Shell Deer Park è una raffineria completamente integrata e un impianto chimico che si estende per 2.300 acri, 20 miglia a est del centro di Houston, in Texas.

Le unità di distillazione del petrolio greggio del sito, il cracking catalitico, l’hydrotreating della benzina catalitica e l’idrocracking selettivo operano 24 ore su 24 producendo benzina, cherosene, gasolio e una gamma di altri idrocarburi che alimentano l’industria americana.

Il sito ha un proprio team di sicurezza, una struttura medica e caserme dei pompieri, nonché una ferrovia, banchine di spedizione e reti di condotte per collegare i suoi prodotti al mondo esterno. Fumaioli e fiammate dominano l’orizzonte di Deer Park.

A prima vista, questo è un posto intimidatorio in cui lavorare. Soprattutto per gli ingegneri incaricati di mantenere tutte queste apparecchiature industriali.

Dall’estate del 2016, il team di Shell Deer Park utilizza droni per ridurre la necessità di salite scoraggianti e pericolose; migliorare la sicurezza e ridurre i costi delle ispezioni nel processo.

Ispezioni aeree e la nascita di un programma di droni

Il catalizzatore quattro anni fa aveva un corrimano sganciato nella parte superiore di una torre di 260 piedi. È successo che una settimana fa, al team di sicurezza fosse data una dimostrazione di ciò che i droni sono in grado di fare da uno specialista UAV locale.

Invece di portare una gru sul sito e inviare un gruppo di manutenzione per uno sguardo più da vicino, il team UAV è stato invitato a rispondere ad una situazione dal vivo.

Come ricorda John McClain, Chief Drone Pilot di Shell Deer Park, “In quindici minuti sono stati in grado di fornire un buon video del corrimano specifico. L’ingegnere è stato in grado di guardare il video tutto il tempo ed eseguire l’ispezione in quel modo.”

L’unico aspetto negativo era la dimensione della fattura che è arrivata il giorno successivo. Era chiaro che prendere le cose in casa era il modo migliore per andare avanti.

Il fulcro del programma sui droni di Shell ha un semplice obiettivo: sfruttare la mobilità e la prospettiva fornite dai droni e prevenire di mettere in pericolo il personale fino a quando non sarà assolutamente necessario.

Dal 2016, le operazioni con i droni di Shell a Deer Park sono passate da un team di due uomini a uno che è stato il pioniere degli UAV SOP per i siti dell’azienda in tutto il mondo. McClain ora supervisiona sette piloti qualificati e una flotta di droni DJI, mentre lavora a stretto contatto con i dipartimenti aeronautici di Shell e con il responsabile della robotica, Adam Serblowski, per integrare nuovo hardware e applicazioni.

Come è comune nei luoghi di lavoro industriali dinamici che abbracciano la tecnologia dei droni, le missioni che il team di McClain intraprende sono una combinazione di ispezioni programmate e risposta agli incidenti. Le punte dei camini e i serbatoi a tetto galleggiante sono due esempi di infrastrutture di Deer Park che richiedono ispezioni programmate; le loro condizioni e attività sono difficili da valutare dal livello del suolo.

Perdite nel sistema a vapore e altre situazioni anomale richiedono un occhio nel cielo. Sono in atto procedure per garantire che il team di droni sia pronto quando si ripresentano.

Shell M300 Two Pilots

“Riceveremo una telefonata o verrà menzionata nella riunione mattutina del sito”, spiega McCain. “Sentirò in prima persona ciò di cui gli ingegneri hanno bisogno e possiamo rapidamente mettere insieme un piano di missione, fare le valutazioni del rischio e avere un drone in volo entro 20-30 minuti.”

Indipendentemente dal fatto che la missione sia pianificata in anticipo, la costante è che gli ingegneri Shell sono sempre a disposizione per guidare il volo e valutare le cose in tempo reale. “Voglio che la persona che richiede l’ispezione ne faccia parte”, afferma McClain.

Prime impressioni sul nuovo M300 RTK

Il payload multi-sensore Zenmuse H20 del DJI M300 RTK ha fissato nuovi standard per la collaborazione e le prestazioni operative presso Shell Deer Park.

La flotta in loco si è evoluta dai DJI Phantom 4 e Inspire 1 di livello consumer nel 2016 a modelli aziendali, tra cui la serie Matrice 200. Tuttavia, le sfide ambientali e operative affrontate dal team di McClain significano che non c’è stata una soluzione completa per la maggior parte delle missioni, fino ad ora.

Per una serie di ragioni, probabilmente la più grande sfida per il team di droni di Deer Park è la prossimità.

Shell M300 Proximity

Ispezionare strutture e navigare nei sistemi di condotte del vapore è in genere un atto di bilanciamento. I piloti devono avvicinarsi abbastanza per avere una visione chiara ma rimanere a una distanza di sicurezza, qualcosa che è centrale per le SOP stabilite dal team. Queste regole di prossimità riducono al minimo le interferenze elettriche e magnetiche e riducono la possibilità che i sistemi di rilevamento degli ostacoli del drone interrompano il percorso di volo.

Il payload H20 del M300 offre tre soluzioni per quella particolare sfida. Il primo è il telemetro laser H20, che è preciso fino a una distanza di 1200 m.

La seconda è la fotocamera con zoom da 20 MP dell’H20 con zoom ottico 23x. Questa nuova funzionalità consente al team di ottenere una visione ravvicinata a distanza, senza sacrificare la qualità dell’immagine.

“Il più grande vantaggio dell’M300 che potrò sostenere finché sarà in circolazione è l’H20”, afferma McClain.

“Utilizzando lo zoom digitale completo, stai ancora ottenendo un’immagine nitida di ciò che stai cercando di guardare. Stai ricevendo ogni dettaglio che potresti desiderare.”

Shell M300 H20
DJI Zenmuse H20

La terza soluzione ai problemi di prossimità dell’equipaggio è il nuovo sistema omnidirezionale di prevenzione degli ostacoli dell’M300. I suoi nuovi sensori visivi doppi e Time-of-Flight offrono tranquillità in ambienti difficili.

McClain utilizza l’esame dei rack per tubi come esempio. “Il drone è in grado di auto-correggersi e volare tra gli oggetti prima di tornare all’altitudine alla quale dovrebbe volare. Non dobbiamo più preoccuparci del drone che si ferma dopo aver rilevato un ostacolo e mettere il pilota in una situazione difficile.”

I dettagli che si combinano per formare una soluzione completa

Con innumerevoli ore dietro i controlli della serie M200 di DJI, alcuni degli aspetti preferiti della nuova piattaforma da McClain sono piccole modifiche che faranno una grande differenza per le operazioni quotidiane e il buon funzionamento del programma di droni a Deer Park.

Il tempo di volo esteso dell’M300, che può rimanere in volo per 45 minuti alla volta quando si vola con l’H20, è ideale per missioni impegnative. Ma, per McClain e il suo team, il fatto che sia possibile sostituire rapidamente le batterie TB60 senza interrompere la missione è altrettanto prezioso. Elimina inoltre il rischio di aggiornamenti del firmware imprevisti e scomodi.

Un’altra gradita aggiunta è il nuovo UAV Health Management System di DJI, che semplifica la manutenzione della flotta e tiene sotto controllo i dati di volo di ciascun aeromobile nel tempo. Ciò significa che il team di Deer Park di Shell può comprendere meglio le prestazioni della propria flotta e prendere decisioni basate sui dati relative all’assistenza.

Ispezioni più intelligenti in condizioni difficili

Sia per le ispezioni regolari che per la risposta alle emergenze, la capacità di ripetere le missioni con precisione è preziosa. L’errore umano e anche piccoli cambiamenti nelle condizioni di volo possono portare a risultati incoerenti.

Il nuovo strumento AI-Spot Check dell’M300 RTK è stato progettato per risolvere questo problema. Combinando gli algoritmi di machine learning visivo con la precisione a livello di centimetro del sistema cinematico in tempo reale (RTK) integrato, i team possono automatizzare le ispezioni di routine, sicuri nella consapevolezza che i punti dati corretti verranno raccolti, più e più volte.

McClain ritiene che la funzionalità sarà utile in tutti i tipi di scenari. “A seguito di un uragano diversi anni fa, abbiamo avuto una grande perdita di vapore. L’unico modo in cui gli ingegneri potevano mantenere un aggiornamento su quella perdita era usare il drone, scattare una foto ogni trenta minuti. Abbiamo usato il GPS e cercato di mantenere manualmente la stessa inclinazione e angolazione della videocamera.

Ora, con AI Spot-Check, saremo in grado di scattare le foto la prima volta, premere un pulsante e far tornare il drone per raccogliere gli stessi dati in modo indipendente e preciso.”

Shell M300 John McClain

Avendo già ridotto il tempo e il denaro necessari per eseguire le ispezioni manuali, l’ultimo strumento AI di DJI sembra destinato a tagliare gli elementi manuali anche da quel processo.

Con le ispezioni settimanali di 47 serbatoi a tetto galleggiante, è semplice come impostare l’angolazione desiderata per ciascun serbatoio.

L’ultima caratteristica che McClain valuta è un’altra piccola ma significativa innovazione. L’M300 RTK ha un grado di protezione dell’ingresso (IP) di 45, il che significa che può funzionare in sicurezza in condizioni di pioggia leggera e media.

“Il miglioramento della classificazione IP ci aiuta nella risposta alle emergenze”, afferma McClain. “Sapere che possiamo valutare un incidente nella maggior parte delle situazioni meteorologiche ci mette a nostro agio. Durante il nostro ultimo grave evento meteorologico, l’uragano Harvey, abbiamo dovuto attendere che la pioggia e il vento si fermassero prima di poter iniziare a volare. La prossima volta non avremo lo stesso problema”.

Il futuro dei droni nell’ispezione industriale

Tutti i segnali indicano che i droni stanno diventando sempre più diffusi su siti come Shell Deer Park. I vantaggi in termini di sicurezza e costi sono chiari e convincenti. E la qualità dei dati raccolti diventa sempre più avvincente con il lancio di piattaforme come l’M300.

È solo questione di tempo prima che questi robot volanti lavorino in modo più indipendente, al di là della linea visiva (BVLOS) e senza la necessità di una supervisione diretta.