隨著(zhù)我國“碳中和”“碳達峰”目標和愿景的提出，傳統能源電力行業(yè)升級轉型成為必然發(fā)展路徑，巡檢運維智能化和數字化管理等則成為轉型升級過(guò)程中的重要舉措。優(yōu)艾智合以高精度移動(dòng)機器人為載體，融合YOUI INS智慧巡檢系統及三維展示系統，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(chǎng)主廠(chǎng)房巡檢無(wú)人化，實(shí)現安全、綠色、高效的智能化生產(chǎn)環(huán)境。

1　項目實(shí)施

某大型能源集團電廠(chǎng)主廠(chǎng)房?jì)确譃槠麢C主廠(chǎng)房和鍋爐主廠(chǎng)房，鍋爐主廠(chǎng)房巡檢線(xiàn)路長(cháng)、溫度高，以往整個(gè)主廠(chǎng)房依靠人工巡檢，巡視工作效率低，巡檢人員工作量大，且無(wú)法進(jìn)行頻繁地來(lái)回巡檢，存在工作盲區。優(yōu)艾智合提供的解決方案，由移動(dòng)機器人進(jìn)行智能巡檢，檢測結果實(shí)時(shí)回傳輔助安全生產(chǎn)把控，實(shí)現鍋爐和汽機主廠(chǎng)房巡檢模式的變革，降低運行人員勞動(dòng)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用于三個(gè)基礎場(chǎng)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?；谄麢C和鍋爐0米的復雜環(huán)境，機器人特采用六軸機械臂驅動(dòng)雙目攝像頭以覆蓋更多維度和角度的設計方式，同時(shí)采用優(yōu)艾智合獨立自主研發(fā)的機器人視覺(jué)系統和定點(diǎn)監控系統方案聯(lián)動(dòng)配合，實(shí)現復雜環(huán)境無(wú)死角巡檢全流程覆蓋。

1.1　機器人視覺(jué)系統

巡檢機器人具有自主學(xué)習能力的視覺(jué)系統，通過(guò)在機器人的手臂末端搭載可見(jiàn)光與熱成像攝像頭，智能識別設備的數顯及指針信息，同時(shí)檢測部件的溫度等信息，實(shí)現設備的異常報警。工作人員根據需要設置不同任務(wù)，實(shí)現機器人定時(shí)定點(diǎn)的巡邏與預警，巡檢動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)生成報表，方便工作人員及時(shí)發(fā)現設備異常。機器人覆蓋四個(gè)區域，標定點(diǎn)超過(guò)4000個(gè)，實(shí)現1000個(gè)以上儀表的無(wú)人化巡檢。

1.2　定點(diǎn)監控系統

定點(diǎn)監控系統主要是針對車(chē)間需要高頻檢查檢測的點(diǎn)位進(jìn)行24小時(shí)監控，實(shí)現實(shí)時(shí)的表計識別及溫度預警，分別有實(shí)時(shí)預覽、云臺控制、實(shí)時(shí)抓圖、手動(dòng)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(shí)檢測一次，引入系統后實(shí)現了實(shí)時(shí)觀(guān)察變頻器溫度變化功能。集成了定點(diǎn)監控攝像頭304個(gè)，無(wú)線(xiàn)溫振傳感器120多個(gè)。

1.3　全場(chǎng)景融合三維仿真系統

優(yōu)艾智合應用YOUI INS智能巡檢系統融合三維展示系統，同時(shí)新增溫度檢測、設備噪音的識別分析、數據分析報表等功能，形成便于操作查詢(xún)及拓展的智能化巡檢平臺，使用戶(hù)交互界面更加友好。使用虛擬現實(shí)仿真系統，可以使運維人員實(shí)時(shí)查看機器人所處環(huán)境變化和任務(wù)場(chǎng)景，更加直觀(guān)地反饋現場(chǎng)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(diǎn)與重點(diǎn)

2.1　跑冒滴漏等非定量化缺陷識別監測

非定量化區別于儀表識別、人臉識別等圖像識別方法，儀表識別、人臉識別具備顯著(zhù)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(wú)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(jìn)行跑冒滴漏等非定量化缺陷檢測，如限制管道顏色，設備涂層材料，背景墻面地面顏色等動(dòng)態(tài)特征，實(shí)現5~6個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的跑冒滴漏檢測。

2.2　基于噪音的回轉設備聲紋分析及故障診斷

巡檢機器人搭載的拾音器采集設備運行中發(fā)出的聲音，通過(guò)對聲音進(jìn)行時(shí)域和頻域的分析，判斷設備工作狀態(tài)是否正常，同時(shí)可以采集現場(chǎng)發(fā)出的音頻，通過(guò)回傳的形式將現場(chǎng)所發(fā)出的聲音發(fā)送給監控室，方便工作人員第一時(shí)間自行判斷現場(chǎng)狀況，以及對設備歷史運行數據的追溯回放。

噪音的回轉設備聲紋分析及故障診斷的難點(diǎn)：現場(chǎng)設備眾多，聲音來(lái)源復雜；干擾噪音大，信噪比極低；不同設備運行頻率相近，難以區分等。

在現場(chǎng)情況下，麥克風(fēng)陣列會(huì )安裝在機械臂末端，對指定設備進(jìn)行聲紋采集，以毫秒級別的頻率采集包含分貝、頻率、時(shí)間、振幅等數據，以圖譜的形式進(jìn)行展現并提供給操作人員進(jìn)行分析，最終形成適用于電廠(chǎng)發(fā)電機組的回轉設備聲紋分析及故障診斷方案。

2.3　面向電廠(chǎng)的巡檢機器人結構優(yōu)化

由于電廠(chǎng)環(huán)境復雜、整體環(huán)境溫度高，且灰塵、噪音大，管道、閥門(mén)、表記多，且巡檢路線(xiàn)長(cháng)，對于機器人的結構設計要求較高。在實(shí)地考察現場(chǎng)情況后針對機器人部分結構進(jìn)行優(yōu)化調整，包括對機器人的外觀(guān)重新設計，解決車(chē)體易積塵、機械臂連接末端線(xiàn)管易纏繞、易老化、激光雷達線(xiàn)纜外露、牢靠性差等問(wèn)題，使機器人更加適應電廠(chǎng)環(huán)境，成為電廠(chǎng)巡檢的專(zhuān)用“守護者”。

3　效益分析

通過(guò)優(yōu)艾智合軟硬件一體化智能巡檢解決方案，實(shí)現了某大型能源集團電廠(chǎng)主廠(chǎng)房?jì)鹊臒o(wú)人化巡檢，減輕人員勞動(dòng)強度，增加效益，提高企業(yè)的核心競爭力；通過(guò)智能監控平臺綜合分析監測層、數據層及展現層等多個(gè)層面信息，以實(shí)現生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)智能化管理，提高企業(yè)安全生產(chǎn)的數字化、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(chǎng)的安全生產(chǎn)管理能力，極大地提升了運維效率，也對國內其他電力生產(chǎn)企業(yè)提供了數字化和智能化改革建設的思路，對智慧化電廠(chǎng)及智慧能源行業(yè)建設起到了示范作用。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年9月刊