火電廠智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u25847火電廠智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng) 115770一、項目概述 324317二、應(yīng)用場景及建設(shè)方案 427171（一）場景描述 426416（二）技術(shù)架構(gòu) 73899（三）建設(shè)方案 824161、智能巡檢機(jī)器人在燃?xì)鈴S中發(fā)揮的導(dǎo)航設(shè)備 85119一、2、燃?xì)怆姀S中智能巡檢機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) 1022588（1）移動平臺的構(gòu)造 1012668（2）自主導(dǎo)航系統(tǒng)的創(chuàng)建 1032458（3）關(guān)鍵檢測技術(shù)探析 11273653、機(jī)器人綜合管理平臺 12196984、智能巡檢機(jī)器人的重要作用分析 133169三、項目效果 1421317（一）項目效益 143379（二）鑒定評價（如有） 156410（三）推廣前景 1522612四、下一步計劃 15一、項目概述項目背景當(dāng)前“工業(yè)4.0”和“互聯(lián)網(wǎng)+”已成為中央強(qiáng)國戰(zhàn)略的國策，云、大、物、智、移、鏈、5G等信息技術(shù)的爆炸式發(fā)展，為工業(yè)領(lǐng)域智能化應(yīng)用落地提供了可靠的技術(shù)支持。特別是突如其來的疫情，讓數(shù)字經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)迎來了快速發(fā)展的新契機(jī)。新基建的全面啟動，進(jìn)一步促使工業(yè)領(lǐng)域的智能化、智慧化成為國內(nèi)外技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共同趨勢。智能操作巡檢機(jī)器人搭載紅外熱成像儀、激光儀器和定制選型新音頻分析傳感器與軟件，可在復(fù)雜工況中單獨(dú)采集設(shè)備溫度、聲音和對采集的聲音進(jìn)行頻譜分析，從而判斷電機(jī)狀態(tài)是否正常。依據(jù)機(jī)器深度學(xué)習(xí)算法、機(jī)器視覺技術(shù)SuroSearchMax技術(shù)、紅外測溫技術(shù)等，將現(xiàn)場環(huán)境中的油、水、蒸汽管道以及閥門出現(xiàn)的跑冒滴漏現(xiàn)象進(jìn)行檢測與預(yù)警。主要的原理就是將異常點(diǎn)，通過地面與管道的顏色、溫度等特征識別項與數(shù)據(jù)庫中的識別項進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，來判斷設(shè)備是否存在跑冒滴漏現(xiàn)象。智能巡檢操作機(jī)器人通過可見光攝像頭采集數(shù)據(jù)后，利用視覺識別技術(shù)來讀取儀表的示數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送回數(shù)據(jù)分析平臺，超過設(shè)定的閾值后觸發(fā)報警提醒值班人員。本項目圍繞智能巡檢與操作需求，研究圖像智能分析，完成表計讀數(shù)和設(shè)備外觀缺陷智能檢測；研究紅外熱成像設(shè)備溫度采集，完成設(shè)備的溫度采集；研究一套可以在電廠主廠房0米層和6KV配電室進(jìn)行設(shè)備巡檢的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類現(xiàn)場場景的遠(yuǎn)程實(shí)時診斷；研究通過圖像分析識別，識別所需的表計數(shù)據(jù)，并進(jìn)行定值判斷報警；運(yùn)行過程中動態(tài)確定自身位姿，自動規(guī)劃所需的操作點(diǎn)路徑，運(yùn)行至需要的位置，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急操作的功能；研究通過5G通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苎矙z操作機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)超低時延傳輸；開發(fā)智能巡檢與操作軟件平臺，并在部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)示范應(yīng)用，提升現(xiàn)場管控水平。項目建設(shè)情況該項目于2020年12月開始建設(shè)，2021年8月完成，預(yù)期表為研究一套可以在電廠主廠房0米層和6KV配電室進(jìn)行設(shè)備巡檢的系統(tǒng)，共投資60W，承建單位為浙江國自機(jī)器人技術(shù)股份有限公司，當(dāng)前項目已完成。二、應(yīng)用場景及建設(shè)方案（一）場景描述智能巡檢裝置是由機(jī)器人本體、本地監(jiān)控后臺軟硬件、遠(yuǎn)程集控后臺軟硬件、機(jī)器人充電室、導(dǎo)航設(shè)施、服務(wù)器、通用后臺系統(tǒng)（含機(jī)器人監(jiān)控分析軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）及外部輔助設(shè)施組成。該智能巡檢裝置采用輪式運(yùn)行方式行進(jìn)，前后直行、轉(zhuǎn)彎、爬坡、越障、制動等基本運(yùn)動功能采用三維激光無軌導(dǎo)航方式最大遙控距離1000米。采集的圖像、語音、數(shù)據(jù)等信息。該智能巡檢裝置能準(zhǔn)確識別表計讀數(shù)和各控制屏異常報警燈的狀態(tài)，能將所采集的視頻和聲音上傳至監(jiān)控后臺，該智能巡檢裝置具有測溫功能,應(yīng)能夠?qū)χ鲝S房內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行溫度檢測，能按照DL/T664規(guī)范的要求測溫，并提出預(yù)警，同時該智能巡檢設(shè)備具有聲音采集功能,能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行聲音進(jìn)行采集、遠(yuǎn)傳，并對異常聲音提出預(yù)警。該智能巡檢裝置具備跑冒滴漏檢測功能，結(jié)合紅外熱成像（輻射率差異和溫差）和圖像識別算法可以判斷現(xiàn)場油、水、蒸汽管道是否發(fā)生漏水、漏油、漏汽的現(xiàn)象。通過深度學(xué)習(xí)能實(shí)現(xiàn)比人類更直觀判斷以上問題。該智能巡檢裝置具備振動檢測的功能，采用接觸式無線測振傳感器，進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備振動檢測，測振傳感器進(jìn)行與設(shè)備接觸檢測、數(shù)據(jù)無線傳輸至機(jī)器人后臺，達(dá)到設(shè)備振動檢測的目的。該智能巡檢裝置具備自主通過生產(chǎn)現(xiàn)場巡檢規(guī)劃區(qū)域的門禁或防火門的功能。整個廠區(qū)0米區(qū)域可通過一臺巡檢機(jī)器人完成全部的工作。在巡檢過程中遇到障礙物，系統(tǒng)會自動判別并選擇其它路徑繼續(xù)完成巡檢任務(wù)，在障礙物長時間不移除的情況下也會自動返航。該智能巡檢裝置后臺服務(wù)器具備實(shí)時監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢、異常預(yù)警和數(shù)據(jù)存儲等基本功能。同時與電廠信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對接的能力，巡檢結(jié)果自動匯總到電廠信息系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)在電廠信息系統(tǒng)中查詢巡檢數(shù)據(jù)、生成巡檢報表等功能。在燃?xì)怆姀S中存在著大量的人工需求較大、工作量較大、精確度要求較高的任務(wù)，智能巡檢裝置能夠有效克服人力勞動的局限性，使得生產(chǎn)現(xiàn)場具備較高的精確性。首先，攝像頭等監(jiān)控設(shè)備難以完全覆蓋燃?xì)怆姀S的全部區(qū)域，且識別異常狀況功能少存在缺陷，需要運(yùn)行人員實(shí)時監(jiān)視，工作量大且攝像頭數(shù)量多輪巡時間長，難以及時處理各種突發(fā)狀況。智能巡檢裝置由操作人員選定巡視內(nèi)容并手動啟動巡視，機(jī)器人可自主完成巡檢任務(wù)。遙控巡檢模式由操作人員手動遙控機(jī)器人，完成巡視工作。運(yùn)行人員可針對不同工作給機(jī)器人指派不同任務(wù)，日常巡檢可設(shè)定周期任務(wù)全面巡檢，有臨時工作時可指派特定任務(wù)，如：機(jī)組啟動往往在凌晨，期間有大量輔機(jī)需要啟動，巡檢人員狀態(tài)較差且還有其他操作，此時給機(jī)器人指派啟機(jī)巡檢可對啟動設(shè)備振動、溫度、跑冒滴漏狀態(tài)確認(rèn)并一一記錄，對超限數(shù)據(jù)聲音報警，有效減少人為因素并及時提醒運(yùn)行人員。其次，燃?xì)怆姀S的生產(chǎn)環(huán)境極為復(fù)雜，巡檢內(nèi)容重復(fù)單調(diào)，測量動作枯燥乏味，測溫、測振、讀數(shù)、跑冒滴漏難以面面俱到。智能巡檢裝置能準(zhǔn)確識別表計讀數(shù)和各控制屏異常報警燈的狀態(tài)，能將所采集的視頻和聲音上傳至監(jiān)控后臺，在需要測溫的地方能夠?qū)χ鲝S房內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行溫度檢測，能按照DL/T664規(guī)范的要求測溫，并提出預(yù)警，測振采用接觸式無線測振傳感器，進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備振動檢測，測振傳感器進(jìn)行與設(shè)備接觸檢測、數(shù)據(jù)無線傳輸至機(jī)器人后臺，通過上傳資料加后臺算法可以判斷現(xiàn)場油、水、蒸汽管道是否發(fā)生漏水、漏油、漏汽的現(xiàn)象。運(yùn)行人員可根據(jù)通過查看異常的圖像、聲音以及視頻來綜合判斷現(xiàn)場的情況，節(jié)省人力物力。最后，現(xiàn)場所處環(huán)境噪聲較大，溫度較高，還存在較多的粉塵，巡檢人員需要在現(xiàn)場來回穿梭進(jìn)入不同房間。配電間內(nèi)開關(guān)柜數(shù)量繁多，開關(guān)狀態(tài)不一，巡檢人員難以準(zhǔn)確記錄每一個開關(guān)狀態(tài)且容易走馬觀花，在目前每個運(yùn)行值只有5個人的情況下，往往一旦工作比較忙就注意力分散，無法進(jìn)行有效巡檢。此時運(yùn)行人員給巡檢機(jī)器人下達(dá)配電間任務(wù)執(zhí)行配電間巡檢，通過預(yù)設(shè)開關(guān)狀態(tài)，對每一個開關(guān)柜進(jìn)行一一巡檢記錄，對與預(yù)設(shè)不同狀態(tài)可發(fā)出報警提醒運(yùn)行人員確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)，有效提高巡檢質(zhì)量與效率，切實(shí)的減少運(yùn)行負(fù)擔(dān)。（二）技術(shù)架構(gòu)（1）發(fā)電廠智能巡檢系統(tǒng)。基于無軌化導(dǎo)航技術(shù)，機(jī)器人按照預(yù)先設(shè)定的路徑及任務(wù)進(jìn)行巡測，可識別各種表計及指示燈，并自動分析生成數(shù)據(jù)報表，同時可以對故障進(jìn)行報警，最終實(shí)現(xiàn)整個廠區(qū)全方位全覆蓋的無人化管理。（2）發(fā)電廠智能巡檢系統(tǒng)搭建多狀態(tài)量一體化數(shù)據(jù)識別和分析平臺，把移動機(jī)器人多業(yè)務(wù)單元采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一識別及存儲管理，并建立一個實(shí)時數(shù)據(jù)區(qū)方便各個模塊進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的交互。（3）多信息集中分析判別并進(jìn)行智能故障定位，對故障點(diǎn)及時報警提醒。（4）地形適應(yīng)性技術(shù)。采用激光雷達(dá)的導(dǎo)航方案，其原理是地形匹配。在具備一定環(huán)境特征的各類室內(nèi)外環(huán)境下均可通用，可以真正做到一套方案，全環(huán)境通用。（5）智能運(yùn)維技術(shù)。系統(tǒng)需設(shè)計可對運(yùn)行信息進(jìn)行分類整理及異常信息的智能判斷，系統(tǒng)可提示異常的位置、原因及對異常進(jìn)行預(yù)測、排查和準(zhǔn)確定位。建設(shè)方案1、智能巡檢機(jī)器人在燃?xì)鈴S中發(fā)揮的導(dǎo)航設(shè)備（1）激光導(dǎo)航設(shè)備智能巡檢機(jī)器人能夠運(yùn)用自身的高清攝像頭獲取關(guān)于路面的信息，運(yùn)用模糊識別技術(shù)進(jìn)行分析處理，在導(dǎo)航圖中計算出各個點(diǎn)的具體坐標(biāo)，為準(zhǔn)確的激光導(dǎo)航過程奠定基礎(chǔ)。在機(jī)器人身上安裝有位置坐標(biāo)傳感器設(shè)備，能夠運(yùn)用三角測量法獲得關(guān)于路面位置的坐標(biāo)信息，為準(zhǔn)確調(diào)整路線提供保障。該傳感器會掃描檢驗位置和標(biāo)準(zhǔn)線的夾角大小，經(jīng)過重復(fù)迭代計算之后就可以得到整個坐標(biāo)系中各個點(diǎn)的坐標(biāo)值，設(shè)計出合理的行進(jìn)路線。若該過程中出現(xiàn)偏差，可以通過控制機(jī)器人前后輪的速度來減小位置偏差和方向偏差，使其嚴(yán)格按照提前規(guī)劃的路線行駛。（2）視覺導(dǎo)航作用機(jī)器人能夠根據(jù)攝像頭獲得路面圖片信息來判斷出距離的大小，作為視覺導(dǎo)航的可靠依據(jù)。在對搜集到的圖像信息進(jìn)行壓縮處理之后，通過對比算法分析，機(jī)器人能夠精確的計算出自身所在的位置，區(qū)分開實(shí)際背景與障礙物，擺脫時間與空間的障礙，提高導(dǎo)航效率。一個方位的圖像信息往往會產(chǎn)生較大的誤差，需要運(yùn)用多方位的圖像來綜合分析機(jī)器人所處位置，獲得更為精確的結(jié)果。（3）識別電磁組合導(dǎo)航作用運(yùn)用三邊測量方法能準(zhǔn)確獲得定位處的速度及位置信息，使其處于具有高精確度的測量環(huán)境當(dāng)中。若在地面上提前鋪設(shè)磁軌道，通過多條軌道將電流引到各個測量點(diǎn)處，能夠讓機(jī)器人檢驗到電流的變化，從而獲得相關(guān)路徑信息。在巡檢過程中，機(jī)器人需要運(yùn)用身上的磁傳感器來獲得其中心點(diǎn)處與磁軌道的偏差大小，利用運(yùn)動控制裝備改變機(jī)器人的差速大小，使其嚴(yán)格沿著軌道行駛。該方式能夠提高機(jī)器人定位的精確程度，使其具備較高的抗干擾能力，但是需要提前鋪設(shè)好軌道才能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行。（4）超聲波導(dǎo)航作用頻率處于20赫茲以上的聲波成為超聲波，主要通過直線傳播，在遇到固體時會產(chǎn)生反射現(xiàn)象。這給接收超聲波信號、計算相應(yīng)的時間差提供了便利。這種方式在導(dǎo)航過程中具有較低的分辨率，但是憑著探測速度較快的優(yōu)點(diǎn)，仍有較大的發(fā)展?jié)摿?，在避免障礙物撞擊過程中具有十分重要的作用。2、燃?xì)怆姀S中智能巡檢機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)（1）移動平臺的構(gòu)造燃?xì)怆姀S的機(jī)器人可以分為軌道移動、輪轉(zhuǎn)、履帶轉(zhuǎn)動三種。沿著軌道移動的機(jī)器人需要在頂部安裝判斷各種環(huán)境信息的傳感器，如濕度傳感器、溫度傳感器等。需要在路面上提前鋪設(shè)好移動軌道，使其在貼近地面的范圍內(nèi)快速移動，高效檢測軌道周圍的狀況，具有較好的定位精度，能避免偏離軌道的狀況。若要獲得更大范圍的檢測結(jié)果，需要合理優(yōu)化檢測路線，確保其合理性，讓機(jī)器人能夠高效工作，實(shí)現(xiàn)自主供電。輪轉(zhuǎn)機(jī)器人的運(yùn)行過程比較平穩(wěn)，移動過程較為靈活，但是遇到較大的坡度時，該機(jī)器人會顯示出較大的弱點(diǎn)，需要額外安裝機(jī)械臂及各種傳感器設(shè)備來完成智能巡檢過程，提高智能化程度。履帶轉(zhuǎn)動機(jī)器人能夠有效克服輪轉(zhuǎn)機(jī)器人存在的缺點(diǎn)，獲得強(qiáng)大的爬坡能力，在面臨障礙時具有較好的磁吸附能力，在垂直界面內(nèi)也能實(shí)現(xiàn)自由運(yùn)動。但是由于其自身重力水平較高，整體結(jié)構(gòu)比較笨重，需要通過不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)各種檢測功能。（2）自主導(dǎo)航系統(tǒng)的創(chuàng)建燃?xì)怆姀S中機(jī)器人的主要作用是減少人力投入水平，實(shí)現(xiàn)自動化巡檢過程，高精確度的定位能力及導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提高其應(yīng)用價值，對于拓展其應(yīng)用空間方面具有重要作用。僅憑GPS定位或者RFID定位技術(shù)難以完成自主導(dǎo)航過程，難以精準(zhǔn)的獲得某一位置的坐標(biāo)信息，需要融合多種導(dǎo)航技術(shù)，提高機(jī)器人巡檢過程的可靠性，使其具備完善的位置數(shù)據(jù)庫信息，在各種環(huán)境之下都能完成自主導(dǎo)航過程。提取周圍環(huán)境信息是完成導(dǎo)航的關(guān)鍵一步，需要提高地圖匹配能力，獲得精確的導(dǎo)航定位信息。（3）關(guān)鍵檢測技術(shù)探析燃?xì)怆姀S的機(jī)器人需要將先進(jìn)技術(shù)作為其重要支撐，需要精準(zhǔn)的完成讀取工作設(shè)備的儀表盤數(shù)據(jù)信息、識別開關(guān)狀態(tài)信息、判別液體泄漏信息、檢查管道的堵塞狀況等。在完成讀取儀表盤信息的操作時，可以引入數(shù)據(jù)挖掘及深度學(xué)習(xí)的相關(guān)知識，降低光線因素的影響，確保機(jī)器人在任意情況下都能讀取精確的數(shù)據(jù)信息。在識別開關(guān)狀態(tài)信息時，機(jī)器人需要具備判別開關(guān)位置及外觀的能力，通過調(diào)整其旋轉(zhuǎn)角度及上下位置來實(shí)現(xiàn)對機(jī)器設(shè)備的開閉。一般情況下，機(jī)器設(shè)備的開關(guān)柜中具有較多的開關(guān)按鈕，且分布較為密集，機(jī)器人需要利用先進(jìn)技術(shù)準(zhǔn)確識別各個開關(guān)所在的位置，準(zhǔn)確識別其開閉情況。在判別液體或者氣體是否發(fā)生泄漏情況時，可以借用紅外線測量技術(shù)及探測氫氧化物的傳感器來提高判斷結(jié)果的可靠性，提高設(shè)備運(yùn)行時的安全性能。很多設(shè)備在初期泄漏時表現(xiàn)不明顯，機(jī)器人的主要作用是提前規(guī)避泄漏狀況，提高設(shè)備正常運(yùn)行的時間。在檢查管道是否發(fā)生堵塞時，可以運(yùn)用超聲波檢測技術(shù)或者渦流檢測技術(shù)。超聲波檢測技術(shù)具有較廣泛的應(yīng)用空間，在管道厚度較大的部件檢測過程中也有重要作用，不受其表面粗糙程度的影響。但若設(shè)備的磨損程度及被腐蝕程度嚴(yán)重，超聲波成像技術(shù)便失去了應(yīng)用價值，結(jié)果顯示抽象。渦流檢測主要是運(yùn)用感應(yīng)電流的變化來判斷導(dǎo)體本身的性質(zhì)及狀態(tài)信息，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性。3、機(jī)器人綜合管理平臺燃?xì)怆姀S中不只有一臺機(jī)器人設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，若想達(dá)到高效管理的目標(biāo)，需要建立相應(yīng)的機(jī)器人綜合管理平臺，減輕管理人員的壓力。多個機(jī)器人相互協(xié)調(diào)工作能夠促進(jìn)資源的充分利用，在復(fù)雜多變的環(huán)境中仍有較大的應(yīng)用空間，降低工作所需成本，縮短技術(shù)研發(fā)周期。該平臺需要幫助所有機(jī)器人完成數(shù)據(jù)交互過程，使其參與到運(yùn)動路線的規(guī)劃過程中，確保各個機(jī)器人之間不會相互打擾。除此之外，各個機(jī)器人可以通過此平臺維持通信狀態(tài)，使得制造過程不同的機(jī)器人都能接收各自獲得的數(shù)據(jù)信息，確保數(shù)據(jù)傳達(dá)過程的準(zhǔn)確性與完整性。圖1：智能巡檢機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)4、智能巡檢機(jī)器人的重要作用分析首先，在燃?xì)怆姀S中存在著大量的人工需求較大、工作量較大、精確度要求較高的任務(wù)，智能巡檢機(jī)器人能夠有效克服人力勞動的局限性，使得生產(chǎn)現(xiàn)場具備較高的精確性。首先，攝像頭等監(jiān)控設(shè)備難以完全覆蓋燃?xì)怆姀S的全部區(qū)域，且在識別現(xiàn)場的異常狀況功能方面存在缺陷，難以及時處理各種突發(fā)狀況。機(jī)器人巡檢過程能夠擴(kuò)展監(jiān)控區(qū)域，適應(yīng)高強(qiáng)度的巡查工作。其次，人工巡檢效率主要由工作人員的專業(yè)水平來決定的，受到主觀條件影響較大。工作人員需要具有高度責(zé)任感，秉持著全程負(fù)責(zé)的態(tài)度高質(zhì)量完成巡檢工作。且該過程需要耗費(fèi)較多人力，對體力要求較高，經(jīng)常會有爬高、攀登操作，在注意力分散的情況下容易出現(xiàn)錯誤判斷的狀況。再次，燃?xì)怆姀S的生產(chǎn)環(huán)境極為復(fù)雜，所處環(huán)境噪聲較大，溫度較高，還存在較多的粉塵、煤灰等，有害氣體含量較高，發(fā)生火災(zāi)事故的可能性較高，不利于人類長期存在。智能巡檢機(jī)器人代替人工巡檢能夠有效克服此類缺點(diǎn)，保障巡檢人員的生命健康，提高巡檢質(zhì)量與效率。最后，在巡檢過程中，需要檢查管道的堵塞狀況，通常會遇到大量的土方挖掘作業(yè)和分管作業(yè)，在度量管道直徑范圍及內(nèi)管道裂紋狀況的過程中，可能會因為氧氣喪失而存在窒息或者撞傷的危險。引入機(jī)器人進(jìn)行檢測，能夠提高檢查質(zhì)量與效率，確保生產(chǎn)過程正常進(jìn)行。三、項目效果（一）項目效益1、機(jī)器人的工作時間為全天，除充電時間外，無需額外添加休息時間。代替人工巡檢員，能夠使其避免高溫、高輻射的工作環(huán)境的影響，保障自身的生命健康安全。2、巡檢機(jī)器人能夠獲得更高的巡檢工作質(zhì)量，規(guī)避人為因素的影響，避免因參數(shù)錯誤而導(dǎo)致的實(shí)際操