火電機(jī)組爐膛無人機(jī)檢測系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u10830火電機(jī)組爐膛無人機(jī)檢測系統(tǒng) 125049一、項(xiàng)目概述 215630二、應(yīng)用場景及建設(shè)方案 330881（一）場景描述 39796（二）技術(shù)架構(gòu) 4257173．地面站視頻圖像實(shí)時傳輸，實(shí)時位置顯示 5235545．爐膛內(nèi)壁鍋爐水冷壁的結(jié)焦及磨損情況、外觀有無變形等檢測。 52224（三）建設(shè)方案 62968三、項(xiàng)目效果 724372（一）項(xiàng)目效益 710708（二）鑒定評價（如有） 710823（三）推廣前景 713799四、下一步計(jì)劃 7一、項(xiàng)目概述項(xiàng)目背景隨著工業(yè)4.0和“中國制造2025”的深入發(fā)展，電力工業(yè)迎來了“智造”轉(zhuǎn)型發(fā)展的新機(jī)遇。通過信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息化與電力生產(chǎn)設(shè)備自動化的深度融合，促進(jìn)智能電廠的建設(shè)成為行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前，智能電廠與智能發(fā)電相關(guān)技術(shù)在發(fā)電行業(yè)由點(diǎn)及面的應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢逐步形成，發(fā)電廠生產(chǎn)外圍區(qū)域的應(yīng)用嘗試不斷有系統(tǒng)化方案面世。預(yù)期目標(biāo)：利用其對鍋爐爐膛內(nèi)部進(jìn)行自主飛行和高清拍攝，將影像實(shí)時傳輸至外部進(jìn)行計(jì)算處理，智能識別內(nèi)部缺陷等劣化問題并進(jìn)行實(shí)時評估。承建單位：當(dāng)前進(jìn)展：已經(jīng)完成無人機(jī)模型，并實(shí)現(xiàn)了在爐膛進(jìn)行了自主飛行。二、應(yīng)用場景及建設(shè)方案（一）場景描述火電廠的鍋爐是電廠核心的發(fā)電生產(chǎn)設(shè)備之一。其體積龐大，特別是超超臨界的百萬等級鍋爐，其最高約100m左右，內(nèi)部跨度可達(dá)60m，深度40m左右。鍋爐內(nèi)部煤粉燃燒的環(huán)境復(fù)雜惡劣，需要長期在超超臨界高溫高壓參數(shù)的水蒸氣條件下長期穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，設(shè)備可靠性和巡檢質(zhì)量的要求非常高，保障鍋爐安全運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義。對鍋爐停機(jī)檢測的工作，一般采用搭設(shè)大型腳手架或升降式大平臺后進(jìn)行人工檢測法。檢驗(yàn)員在腳手架上通過目測或儀器發(fā)現(xiàn)鍋爐爐內(nèi)可能存在的腐蝕、裂紋、變形、磨損等缺陷。這種傳統(tǒng)的檢測方式需要搭建大量腳手架等準(zhǔn)備工作，工作量龐大、工期長、危險系數(shù)高，并且對檢驗(yàn)員的技能和經(jīng)驗(yàn)要求較高。因此，研發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)于此密閉空間的工業(yè)無人機(jī)，利用其對鍋爐爐膛內(nèi)部進(jìn)行自主飛行和高清拍攝，將影像實(shí)時傳輸至外部進(jìn)行計(jì)算處理，智能識別內(nèi)部缺陷等劣化問題并進(jìn)行實(shí)時評估，這種提升改造對傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠具有非常大的吸引力。（二）技術(shù)架構(gòu)本項(xiàng)目研發(fā)的爐膛內(nèi)無人機(jī)采用改進(jìn)SLAM算法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精準(zhǔn)定位，主要傳感器有IMU、磁力計(jì)、氣壓計(jì)、激光距離傳感器，定位精度為±5cm。多傳感器融合定高，誤差±20cm（無明顯氣流干擾），激光雷達(dá)定位半徑白色物體：40m（白色漫反射表面）、黑色物體：10m。最大飛行時間45分鐘。飛行模式有三種：Poshold-定點(diǎn)模式、Auto-姿態(tài)模式、Guided-巡航模式。操作溫度為0℃~50℃，在0-10℃和40-50℃時須采取額外的預(yù)防措施，穩(wěn)定性、飛行性能和飛行時間可能降低。主要功能如下：1．可靠的室內(nèi)定位能力，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在無GPS、無光下鍋爐爐膛內(nèi)的穩(wěn)定飛行2．可拆卸防護(hù)槳設(shè)計(jì)，保護(hù)螺旋槳免受沖擊，讓飛機(jī)可以始終保持穩(wěn)定3．地面站視頻圖像實(shí)時傳輸，實(shí)時位置顯示4．路徑規(guī)劃功能（首次需先將飛機(jī)放入場景建圖，飛機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)保存地圖后，根據(jù)已知地圖規(guī)劃航線）。無人機(jī)能夠使用路徑規(guī)劃功能實(shí)現(xiàn)無人機(jī)爐膛內(nèi)的自主巡檢。5．爐膛內(nèi)壁鍋爐水冷壁的結(jié)焦及磨損情況、外觀有無變形等檢測。無人機(jī)本體的設(shè)計(jì)為適應(yīng)爐膛人孔門的大小，無人機(jī)的展開尺寸設(shè)計(jì)為500*500*300。機(jī)身材料為碳纖維復(fù)合材料、航空級鋁合金、優(yōu)質(zhì)耐腐蝕塑料。拆護(hù)槳尺寸：437*437*300。這個尺寸無人機(jī)能夠進(jìn)出通過人孔門進(jìn)出爐膛。為保證無人機(jī)的負(fù)載能力，無人機(jī)設(shè)計(jì)為四軸八槳，相比于同樣尺寸的四軸四槳無人機(jī)，升力提高了1.5倍。無人機(jī)整體布局為沿著豎直軸心方向布置相關(guān)機(jī)載設(shè)備，整機(jī)類似于圓形裝，與爐膛圓形人孔門相匹配。為減輕無人機(jī)自身重量，并保證無人機(jī)的牢固性，無人機(jī)材料主要為炭纖維材料，無人機(jī)其他配件均經(jīng)過選型后為相對耐高溫材料。為保證無人機(jī)在爐膛內(nèi)飛行碰到爐膛內(nèi)壁仍能保證無人機(jī)的安全，為無人機(jī)設(shè)計(jì)了一個無人機(jī)保護(hù)罩，無人機(jī)保護(hù)罩主要位于槳葉的四軸，采用炭纖維材料，無人機(jī)配有槳葉保護(hù)罩后碰到爐膛內(nèi)壁扔可繼續(xù)飛行，有效的保證了無人機(jī)在爐膛內(nèi)安全穩(wěn)定飛行。爐膛內(nèi)為全黑狀態(tài)，無人機(jī)在爐膛內(nèi)檢測需要做相應(yīng)的補(bǔ)光處理，本方案中在無人機(jī)的中間部位及無人機(jī)的兩個支腳部分裝了三個補(bǔ)光模塊，現(xiàn)場測試補(bǔ)光效果明顯，補(bǔ)光后可通過攝像頭清洗的看到管壁的樣子。無人機(jī)在爐膛內(nèi)雖然可以按照規(guī)劃路線自主飛行，但是由于爐膛人孔門的尺寸太小，無人機(jī)無法以飛行的方式通過人孔門，需要研發(fā)一個供無人機(jī)起降的無人機(jī)起降平臺。設(shè)計(jì)的無人機(jī)起降平臺為伸縮式，深入爐膛內(nèi)部后展開為1平方米大小的平臺。（三）建設(shè)方案本項(xiàng)目采用激光SLAM定位技術(shù)，融合氣壓計(jì)、高精度IMU、磁羅盤、激光雷達(dá)等多種傳感器，實(shí)現(xiàn)了在無GPS環(huán)境、磁場干擾等復(fù)雜環(huán)境下的全自主定位、實(shí)時建圖等功能。爐膛特殊環(huán)境，如果無人機(jī)手控飛行，操作人員在爐膛外是無法確定無人機(jī)的位置的，此時操控?zé)o人機(jī)極易發(fā)生炸機(jī)的情況，對爐膛造成一定的威脅。為此，本研究課題開發(fā)了無人機(jī)航線規(guī)劃功能。建立的爐膛環(huán)境地圖及無人機(jī)實(shí)時姿態(tài)、位置信息，操作人員可在無人機(jī)任意位置通過遙控器打點(diǎn)，打點(diǎn)后無人機(jī)將記錄下此時的狀態(tài)信息，操作人員依次按照需求打出一系列的點(diǎn)，無人機(jī)將這一系列的點(diǎn)記錄下來。采用線性差值的方式將這一系列的點(diǎn)按順序串起來飛行，就完成了無人機(jī)自主飛行功能。實(shí)際使用時先在爐膛內(nèi)飛行一圈建立爐膛地圖，再使用航線規(guī)劃功能規(guī)劃好飛行航線，巡檢時按一鍵起飛，無人機(jī)就可以按照規(guī)劃的巡檢路線在爐膛內(nèi)巡檢飛行。三、項(xiàng)目效果（一）項(xiàng)目效益能夠在爐膛內(nèi)實(shí)現(xiàn)自主飛行，可在機(jī)組臨時停機(jī)不搭設(shè)腳手架的情況下對爐膛內(nèi)部開展巡視工作，節(jié)省了搭設(shè)腳手架的費(fèi)用，提高了巡檢效率。（二）鑒定評價（如有）無（三）推廣前景該課題首先計(jì)劃在烏沙山電廠內(nèi)其他機(jī)組進(jìn)行模塊化優(yōu)化，其次以浙江分公司為核