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隨著我國“碳中和”“碳達峰”目標和愿景的提出，傳統(tǒng)能源電力行業(yè)升級轉(zhuǎn)型成為必然發(fā)展路徑，巡檢運維智能化和數(shù)字化管理等則成為轉(zhuǎn)型升級過程中的重要舉措。優(yōu)艾智合以高精度移動機器人為載體，融合YOUI INS智慧巡檢系統(tǒng)及三維展示系統(tǒng)，形成軟硬件一體化智能巡檢解決方案，助力某大型能源集團電廠主廠房巡檢無人化，實現(xiàn)安全、綠色、高效的智能化生產(chǎn)環(huán)境。

1　項目實施

某大型能源集團電廠主廠房內(nèi)分為汽機主廠房和鍋爐主廠房，鍋爐主廠房巡檢線路長、溫度高，以往整個主廠房依靠人工巡檢，巡視工作效率低，巡檢人員工作量大，且無法進行頻繁地來回巡檢，存在工作盲區(qū)。優(yōu)艾智合提供的解決方案，由移動機器人進行智能巡檢，檢測結(jié)果實時回傳輔助安全生產(chǎn)把控，實現(xiàn)鍋爐和汽機主廠房巡檢模式的變革，降低運行人員勞動強度，降低事故發(fā)生率。

硬件層面，優(yōu)艾智合將巡檢機器人應(yīng)用于三個基礎(chǔ)場景：#1、#2鍋爐0米平臺機器人；汽機13.7米平臺機器人；汽機0米平臺機器人。基于汽機和鍋爐0米的復(fù)雜環(huán)境，機器人特采用六軸機械臂驅(qū)動雙目攝像頭以覆蓋更多維度和角度的設(shè)計方式，同時采用優(yōu)艾智合獨立自主研發(fā)的機器人視覺系統(tǒng)和定點監(jiān)控系統(tǒng)方案聯(lián)動配合，實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境無死角巡檢全流程覆蓋。

1.1　機器人視覺系統(tǒng)

巡檢機器人具有自主學(xué)習(xí)能力的視覺系統(tǒng)，通過在機器人的手臂末端搭載可見光與熱成像攝像頭，智能識別設(shè)備的數(shù)顯及指針信息，同時檢測部件的溫度等信息，實現(xiàn)設(shè)備的異常報警。工作人員根據(jù)需要設(shè)置不同任務(wù)，實現(xiàn)機器人定時定點的巡邏與預(yù)警，巡檢動態(tài)實時生成報表，方便工作人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。機器人覆蓋四個區(qū)域，標定點超過4000個，實現(xiàn)1000個以上儀表的無人化巡檢。

1.2　定點監(jiān)控系統(tǒng)

定點監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對車間需要高頻檢查檢測的點位進行24小時監(jiān)控，實現(xiàn)實時的表計識別及溫度預(yù)警，分別有實時預(yù)覽、云臺控制、實時抓圖、手動錄像等功能。例如風(fēng)機變頻器改造項目，變頻器對溫度要求高，需要1小時檢測一次，引入系統(tǒng)后實現(xiàn)了實時觀察變頻器溫度變化功能。集成了定點監(jiān)控攝像頭304個，無線溫振傳感器120多個。

1.3　全場景融合三維仿真系統(tǒng)

優(yōu)艾智合應(yīng)用YOUI INS智能巡檢系統(tǒng)融合三維展示系統(tǒng)，同時新增溫度檢測、設(shè)備噪音的識別分析、數(shù)據(jù)分析報表等功能，形成便于操作查詢及拓展的智能化巡檢平臺，使用戶交互界面更加友好。使用虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)，可以使運維人員實時查看機器人所處環(huán)境變化和任務(wù)場景，更加直觀地反饋現(xiàn)場環(huán)境和機器人運行狀態(tài)，使得巡檢運維工作更加高效。

2　技術(shù)難點與重點

2.1　跑冒滴漏等非定量化缺陷識別監(jiān)測

非定量化區(qū)別于儀表識別、人臉識別等圖像識別方法，儀表識別、人臉識別具備顯著的識別特征，算法上已有完善的解決方案；非定量化識別關(guān)聯(lián)到環(huán)境邊界條件的多樣性，如背景顏色、光照、材質(zhì)、被測物體形態(tài)等的多種變化，無法定量有效地檢測判別。

本項目中采用限制邊界條件的方式，在有限空間中，進行跑冒滴漏等非定量化缺陷檢測，如限制管道顏色，設(shè)備涂層材料，背景墻面地面顏色等動態(tài)特征，實現(xiàn)5~6個關(guān)鍵點的跑冒滴漏檢測。

2.2　基于噪音的回轉(zhuǎn)設(shè)備聲紋分析及故障診斷

巡檢機器人搭載的拾音器采集設(shè)備運行中發(fā)出的聲音，通過對聲音進行時域和頻域的分析，判斷設(shè)備工作狀態(tài)是否正常，同時可以采集現(xiàn)場發(fā)出的音頻，通過回傳的形式將現(xiàn)場所發(fā)出的聲音發(fā)送給監(jiān)控室，方便工作人員第一時間自行判斷現(xiàn)場狀況，以及對設(shè)備歷史運行數(shù)據(jù)的追溯回放。

噪音的回轉(zhuǎn)設(shè)備聲紋分析及故障診斷的難點：現(xiàn)場設(shè)備眾多，聲音來源復(fù)雜；干擾噪音大，信噪比極低；不同設(shè)備運行頻率相近，難以區(qū)分等。

在現(xiàn)場情況下，麥克風(fēng)陣列會安裝在機械臂末端，對指定設(shè)備進行聲紋采集，以毫秒級別的頻率采集包含分貝、頻率、時間、振幅等數(shù)據(jù)，以圖譜的形式進行展現(xiàn)并提供給操作人員進行分析，最終形成適用于電廠發(fā)電機組的回轉(zhuǎn)設(shè)備聲紋分析及故障診斷方案。

2.3　面向電廠的巡檢機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于電廠環(huán)境復(fù)雜、整體環(huán)境溫度高，且灰塵、噪音大，管道、閥門、表記多，且巡檢路線長，對于機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求較高。在實地考察現(xiàn)場情況后針對機器人部分結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化調(diào)整，包括對機器人的外觀重新設(shè)計，解決車體易積塵、機械臂連接末端線管易纏繞、易老化、激光雷達線纜外露、牢靠性差等問題，使機器人更加適應(yīng)電廠環(huán)境，成為電廠巡檢的專用“守護者”。

3　效益分析

通過優(yōu)艾智合軟硬件一體化智能巡檢解決方案，實現(xiàn)了某大型能源集團電廠主廠房內(nèi)的無人化巡檢，減輕人員勞動強度，增加效益，提高企業(yè)的核心競爭力；通過智能監(jiān)控平臺綜合分析監(jiān)測層、數(shù)據(jù)層及展現(xiàn)層等多個層面信息，以實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營智能化管理，提高企業(yè)安全生產(chǎn)的數(shù)字化、智能化水平。智能巡檢機器人的部署和使用，不僅提高了該廠的安全生產(chǎn)管理能力，極大地提升了運維效率，也對國內(nèi)其他電力生產(chǎn)企業(yè)提供了數(shù)字化和智能化改革建設(shè)的思路，對智慧化電廠及智慧能源行業(yè)建設(shè)起到了示范作用。

摘自《自動化博覽》2021年9月刊