无人机正在改变工业和科学的方式运作。小型无人驾驶飞机,操纵,允许访问困难或dangerous-to-reach站点和设备,这并不奇怪,化工,以及大气化学和天体化学、投资。但令人惊讶的是,他们是如何被应用的多样性。
这些系统不是很明确的,与各种进来和失宠多年来,包括无人机系统(UAS),最近,“天线系统。但无人机通常是指任何动力飞行器没有人类操作员苍蝇自动或通过远程控制。
约瑟夫摩根机器人专家和先进的工业实践,带领一个团队在陶氏。他的工作是保证无人机作战的经验教训共享整个公司。
摩根说,陶氏想拥抱新技术和使用它们来生成一个竞争优势,以及为员工和承包商创造一个安全的环境。他说,无人机可以完成这两个目标。
许多道结构非常高,通常我们需要做很多的工作,脚离开地面,本质上,这是一个危险的地方放一个人,”他解释说。历史上,公司将构建支架来访问这些偏远的地方,但现在,随着先进技术的出现,尤其是自动化,我们能够做这些工作没有让人们受到伤害。”
无人机帮助工人避免高结构或密闭空间,但仍有很大的风险。这就是摩根和他的团队。无人机可能产生火花或热可能引发火灾或爆炸。许多这些手工艺品是电池驱动的四轴飞行器,有四个螺旋桨高速旋转。“我们认为有一个风险在空气中粒子的运动,”摩根叙述了。
为了解决这个问题,陶氏与制造商的合作,确定无人驾驶飞机的螺旋桨的最大速度。这一数字被用来建立,这是足以产生火花——仅仅通过空气粒子运动。的火花,顺便说一下,上面的最小点火能量的一些已知的化学物质,我们生产,”摩根说。
”,只是重申,如果你把一个无人驾驶飞机的设备,没有准备好检查无人机然后我们可以引入热源或火花,我们可能不知道,”他说。”这是一个意想不到的问题,我们不知道,但是现在我们做什么,我们建立我们的计划,以减轻这些风险。的其他问题包括塑料或金属的无人驾驶飞机以危险的方式可能与某些物质发生化学反应。
因此,为了防止这样的问题,他和他的同事确保正确地准备和清洁设备和设施之前放置一个无人机在陶氏的植物。
化工企业对清洗设备各种选项,其中一个是喷水冲洗,洗压力在40000 psi而不是国内系统所使用的5000 psi。”你可以想象固有的危险,这是众所周知的整个行业,所以我和我的团队寻找更安全的方法来做这样的工作,”摩根说。
不仅是陶氏使用机器人等清洗操作,该公司还采用这种技术来检查的条件设施。无人驾驶飞机可以飞到一件设备采取超声波测厚数据。的厚度,我们可以估计剩余时间,设备预计将在服务之前,需要修理或更换,”摩根说。”,是一种前沿的无人机在做什么在植物。
嗡嗡作响的研究
不仅仅是行业希望在行动,科学家们正在认真对待无人机作为一种研究工具。普林斯顿大学的一个团队已经使用它们来确定大型和小型甲烷泄漏在天然气设施。研究人员说他们的方法可以准确地识别和量化甲烷泄漏到25倍小于通常使用其他可用的方法检测到。他们指出,它甚至可以找到一米内的排放源。
团队的小型无人机配备回射器——一种镜像反映入射光线回到源头像猫的眼睛在路上。基站控制无人机和包含所有笨重的气体传感设备,这意味着无人机与设备不拖累,所以可以在空中停留更长的时间。使用激光基站测量光的色散从周围的空气中反光镜无人机使用光谱学和解释。空气的成分的变化,如甲烷,允许泄漏定位和量化。
目前的兵力大气遥感技术通常需要一个庞大而昂贵的气体传感器。我们需要更大、更重的无人机携带这些更大,更重的传感器,如果你能降低一个包的重量和大小在一个无人驾驶飞机可以飞长,所以有很多激励推动体积更小,重量更轻,”普林斯顿大学的大气化学家说马克Zondlo该研究的合著者之一。
在概念验证研究中,Zondlo和他的同事们看着甲烷,但是他说没有理由许多无法结合的激光波长的光可以检测到多个物种,如二氧化碳或氨,甲烷。
普林斯顿大学团队的下一个步骤是测试和验证系统在真实的设置。Zondlo预计他们会飞修改无人机在当地乳制品农场今年夏天晚些时候。
的大气采样在农场是非常困难的一辆车,甚至步行,因为你必须爬栅栏,避免其他事情,“Zondlo笔记。你不能穿过一个泻湖,你不能穿过一个污水处理厂曝气池,你不能穿过一个烟囱,”他补充道。但无人机允许三维大气采样没有这样的限制。
即使无人驾驶飞机不允许进入一个特定的网站,他们可以到处飞,样本区域的周长。“他们小,重量轻,容易操纵灵活的和有更大的灵活性——这是一个非常灵活的取样平台,“Zondlo说。
在深处
无人机也被研究人员采用深层海洋的表面。阿拉斯加费尔班克斯大学的科学家(UAF)与国际商业伙伴开发自主无人机Seaglider测量海洋酸化。
直到现在,海洋酸化测量数据使用固定式传感器或执行抽样横断面的船只。这意味着重要的海洋区域未取样的,尤其是在冬季当条件为研究船是危险的。但UAF团队,与工业的几个合作伙伴,重新设计现有的水下传感器测量二氧化碳和集成Seaglider。
这是设计和建造由西雅图华盛顿大学的应用物理实验室,2018年它可以潜水到1公里以下表面进行多周来全天候任务一年到头都在偏远地区的海洋。然而,将二氧化碳传感器没有简单的任务作为传感器的大小改变了飞船的浮力。
花了很多的思想和很多不同的试验,我们仍然致力于使滑翔机更稳定,“项目负责人说克劳丁豪瑞化学与UAF国际北极海洋研究中心。我们不得不把在扩展,因为传感器否则不会适应滑翔机,”她回忆道。的多次迭代,我们现在所处的位置,我们仍然不断,每次任务之后,找出我们需要改善。
去年春天,研究人员部署他们的最新版本的Seaglider阿拉斯加湾。海湾的无机碳的化学是独一无二的,因为大量的淡水消耗的冰川。水流和天气也使海洋在海湾工作挑战这是一个重要的数据无效,滑翔机可以帮助填补,豪瑞说。
UAF团队也甲烷传感器集成到其Seaglider。科学家希望跟踪的甲烷释放从石油和天然气业务,永久冻土融化,破坏稳定的甲烷水合物,所有导致气候变化。
等待新资金,豪瑞说,小组计划开发一个滑翔机具有同时传感功能几个化学物种和环境条件。这些包括pH、电导率和叶绿素a,以及溶解有机物。
和我一起飞翔在陌生的新世界
在我们的太阳系的其他地方,美国宇航局的即将到来的蜻蜓的使命将发送16-bladed无人机土星冰冷的卫星泰坦的表面。拟定于2027年发射,蜻蜓预计到2034年左右,帮助阐明泰坦的化学。
美国宇航局的无人机将样本网站感兴趣的在月球着陆器。他们将由机载激光辐照在烤箱里或汽化,送入蜻蜓质谱仪(今日)。这将使科学家能够研究远程泰坦表面的化学组成。
希望蜻蜓使命将揭示什么样的化学条件存在在地球上的生命起源以前的化学衍生启用的生活。据美国宇航局说:“泰坦的丰富,复杂,富含碳的化学、海洋内部表面和过去的液态水的存在使它成为一个完美的地方学习这些东西和外星的潜在可居住的环境。”
梅丽莎教练行星科学家和天体生物学家,蜻蜓的使命的一个副组长解释说,今日是为了观察在泰坦上可能存在的有机分子,以及它们在不同环境中分布在月球上。
其他设备,将蜻蜓无人机上包括γ-ray和中子能谱仪的元素分析地下探测器,以及一个成像显微镜。
Ralph Lorenz行星科学家约翰霍普金斯大学应用物理实验室在马里兰州和蜻蜓的使命建筑师,emphasies,泰坦的化学性质非常富有。土卫六有特殊的地方可能存在一些非常有趣的生命起源以前的化学——我们希望很多光化学材料表面上,但是也有复杂的化学如何的大问题,”他说。洛伦兹和他的团队特别感兴趣是否有化学系统,复制等与生活相关的功能代谢,信息存储和复制。实验室测试表明,泰坦可以支持条件的形成DNA碱基和氨基酸等有机物。
土卫六上有地区,很难与轮式车辆像罗孚谈判,洛伦兹指出,无人机是最理想的方式。,因为泰坦的重力是类似于地球的月亮也很浓密的大气层,空中流动更容易比几乎在太阳系的其它地方,他补充道。
无人机在众多行业近年来的崛起很大程度上降低成本,更重要的是,重大的技术进步。专家认为,试图想象或预见未来无人机的特性和功能,以及它们如何可能会彻底改变科学,充其量是一个棘手的问题。澳门万博公司“没有限制”,陶氏的摩根说。只有一个妥协的尺寸、重量,推力,电池寿命、和控制。”
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