电站机器人巡检的实践探索

电站机器人巡检的实践探索

王雪涔 ,池俊峰

晋控电力同华山西发电有限公司 034114

摘要：现阶段，随着各种电站项目的建设和投入使用，电站的日常维护工作急需提高效率的手段和方法。电站存在区域广的特点，从而导致巡检人员管理难，巡检质量在很大程度上取决于巡检人员的素质，除了出现的漏检等情况，巡检人员各自知识、经验的积累参差不齐，每个人对应检设备、应检项目的理解各不相同，因此检查质量和现场检查记录也就可能大相径庭。而对电站进行无人化巡检，则是保证电站长期安全运行的关键。本文以电站机器人巡检及运行管理为主题进行研究，为从事相关行业的工作者提供一定的参考。

关键词：电站巡检；机器人巡检；实践探索

引言：近几年，电站机器人巡检技术逐渐受到人们的重视，有效、规范地巡检作业，既能使其充分发挥其社会和经济价值，又能有效地保障电站的安全运行。根据近年来电力企业的实际研究发现，机器人巡检能够帮助企业更好地自动化管理，替代传统人员点检，能显著增强远程协同工作能力，使劳动效率提升。因此，对电站机器人巡检技术进行研究是十分有必要的。

一、简述电站机器人巡检的优势

自动巡检机器人主要通过自主充电、路径规划、自主导航定位、图像识别分析、环境感知等高新科技技术实现巡检任务的设备，无需人工干预，为企业提供设备故障的判别和自动报警，帮助企业更好的自动化管理。

传统的人工巡检因巡检人员的不同而巡检效果各异，采用机器人巡检不但提高了工作效率，解决巡检质量分散、手段单一的问题，而且机器人每次巡检定时、定点、定角度的程序化作业保证了巡检到位率和及时性，大大提高了巡检的客观性。

相对于固定视频监控系统，自动巡检机器人可根据需要灵活移动至任意监测区域，真正实现机房全方位监测。机器人系统配置和任务设置灵活：巡检任务可根据时间、内容、路径等进行随意配置。

相比于其他解决方案，基于一台自动巡检机器人，实现机房内指示灯、仪表、红外、温湿度、噪声、气体、粉尘等的采集与监测，实现了监测手段和工具的集成化和多样化。

二、探索电站机器人巡检工作的实践策略

（一）路径规划，自主导航

采用激光雷达、GPS算法，并结合视觉等多种传感器融合的导航模式，实现室内外高精度的实时定位需求。自主规划线路及智能避障功能扩展了机器人的行走范围，真正做到24小时自主巡检。

机器人可以快速、大量的采集空间点位信息，通过汽机房扫描建设三维地图，根据设备位置建立机器人巡检路径，机器人根据规划的巡检路径完成对汽机房的自主巡检，随着巡检需求不同，可以在扫描地图中添加新的巡检点，完成新的巡检需求，机器人自动生成巡检报表，并通过5G网络将视频实时上传至5G机器人巡检平台，根据机器人的告警信息，及时查看核对设备状态并汇报处理。

（二）环境监测，提高电站安全防护等级

六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐电强度为统一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料，在发电厂的设备中有大量的应用，机器人自身搭载了六氟化硫传感器可以在机器人巡检路径上的设备进行六氟化硫气体检测，一旦发现气体含量超标，机器人自动报警。

巡检机器人巡检过程中实时检测汽机房一层内设备运行的环境状态，全面感知设备异常状态带来的环境变化，如发现设备出现有害气体泄漏，可遥控机器人达到指定位置完成气体监测，充份保障工作人员的生命安全。与此同时机器人巡检系统实时记录机器人环境采集数据，监测设备异常数据，形成定制化报表。

（三）火情监测，保护生命财产安全

电力生产企业下属的各车间和各装置均是生产安全防范的重点对象。一旦发生火灾或爆炸等事故，都将会造成重大的人员伤亡和国家财产的重大损失。为了坚持“安全第一，预防为主”的方针，制定和采取安全有效的防范措施，以加强对重点部位和危险性较大的作业场所的安全管理。机器人通过搭载的视觉和红外双视能实现火情监控，同时基于3D激光视觉导航，云台多方位运动维度，可以对发电站的设备进行全面监测，及时发现设备温度异常、烟雾、明火等现象并根据巡检结果做出预警和报警，做到智能、高效、全面的火灾防控。汽机房设备众多，一旦出现火灾如果没有及时发现容易衍变成巨大事故。机器人视觉识别和红外测温功能可以针对烟雾火情进行识别，一但出现火情和消防系统进行联动，及时消灭火灾隐患。

（四）声纹检测，提高电站设备使用寿命

巡检机器人安装声纹采集传感器，实时监测电站机组及相关设备声纹数据，结合声纹数据库和声纹比对算法，对设备运行的声纹自动进行实时监测，提升对关键机组设备运行状态的数字化管理水平。

巡检机器人能识别声纹数据，设备出现故障时都会伴随着一定的噪音和异响变化，机器人可以实时采集设备出现的噪音，形成噪音图谱，并与故障特征样本进行比对，及时发现设备的故障缺陷。并通过5G网络实时传输至5G机器人巡检平台。

（五）仪表读数，增强精细化管理水平

针对数字类仪表，采用一种深度学习定位识别方法（CTPN+CRNN模型）。通过CTPN模型检测框获取其文本位置，再用CRNN模型对其提取特征进行数字字符类识别。数字字符表通过训练各种字体各种大小各种颜色等海量数据库，可达识别率达99%以上。

巡检机器人可以替代人工自动完成表计数据的读取工作，并将结果自动生成巡视报表。视觉识别率不低于95%，同时基于机器人运行样本库的不段增加，通过不断机械学习，视觉识别率可达到98%。并通过5G网络实时传输至5G机器人巡检平台。

（六）数据自主分析，提升企业数据分析能力

巡检机器人具有视觉识别功能，可有效的针对设备漏油、漏水、破损，人脸、行为、烟雾等多种的人、物进行视觉识别，并可根据需求做针对性识别训练，提高识别率。机器人搭载的高清视觉摄像头能够针对厂房进行24小时不间断视频监控，并通过5G网络将视频监控实时传输至5G机器人巡检平台，实现视频调取。

统对所有巡检机器人位置信息，设备状态和运行参数可以实时，自动地进行汇总，并且最大程度保证了数据的客观与真实，避免了各种人为因素，并在数据真实的基础上，根据管理者的需求实现对设备状态和参数的分析和统计，为电站及设备的日常运行，维护保养提供有力的帮助。

（七）智能化巡检，提升管理效率能力

巡检机器人可对设备进行自动跟踪、实时监控。运维人员远方通过客户端选择相应设备，设置巡检任务，选择相应周期进行跟踪重复巡视；或控制机器人定点全天监视，来实现运行设备的数据实时采集，减轻运维人员工作量。

机器人自动生成巡检报表，通过巡检报表可掌握缺陷设备运行状况。并根据机器人的告警信息，及时查看核对设备状态并汇报调度处理。管理平台会对机器人的位置信息、故障信息、设施的状态和参数自动统计，分析和评估，并生成各类统计分析报表，通过巡检到位报表了解巡检机器人的巡检轨迹和巡检到位情况；通过设备故障和设备状态、参数等数据类报表，可掌握、分析整个电站运行情况。

（八）自主返航充电，提高巡检作业范围

机器人通过电源状态反馈模块检测电池剩余电量；当检测到所述电池剩余电量低于返航充电阈值时，机器人中断当前任务，记录中断点，返回充电原点；激光雷达通过搜索特征反光面，根据特征反光面的特征数据锁定无线充电装置；机器人到达充电原点后，切换到位姿调整模式，通过位姿调整使机器人无线充电受电端与充电桩输电端正对贴合，然后开启充电。

5G机器人巡检平台具备自动充电功能，在需要充电时能够指挥机器人自动返回充电点，通过与机器人充电装置配合完成自动充电。机器人因自动充电而中断巡检任务时，充电完成后能够从中断点继续开始未完成的巡检任务。

结论：电站巡检是电力公司巡检工作中的瓶颈，传统作业模式下，巡检人员劳动强度大，工作条件艰苦，劳动效率低。在我国不断发展过程中，提高电站巡检工作效率已成为备受关注的主要问题之一。针对目前电站的日常巡检现状，对电站的机器人巡检技术进行了研究，在实际工作中，采取有效的管理措施，并利用最新的技术和研究成果对其进行有效的监控，才能够为电站巡检工作提供良好的保障。

参考文献：

[1]陆明中;陈永根;刘剑清;黄杰;;智能巡检机器人特殊场景案例应用分析[J];低碳世界;2019年09期.

[2]陆明中;陈永根;刘剑清;黄杰;;智能巡检机器人典型发热缺陷案例应用分析[J];通讯世界;2019年11期.

[3]文宗林;;智能巡检机器人应用现状及问题[J];低碳世界;2018年11期.

[4]张承模;田恩勇;胡星;王亮;;变电站巡检机器人巡检路径规划策略的研究[J];自动化技术与应用;2019年11期.