智能巡检机器人在焦化系统中的应用

智能巡检机器人在焦化系统中的应用

于振

马鞍山钢铁股份有限公司煤焦化公司 安徽省马鞍山市 243000

摘要：在时代的飞速进步中各个行业发展也日益蓬勃，而在这一过程中对工作质量提出 更高要求。面对这样的形势焦炉系统工作越来越复杂，因此，引入了智能巡检机器人及配套运维管理系统，对多参数移动巡检本体、移动巡检子站、隔爆兼本安型电源箱、轨道系统和后台软件系统进行了深化设计，并进行了现场实施。结果表明，焦炉巡检机器人能够通过驱动轮组和行走轨道进行灵活移动，关键位置的声音、图像、气体等传感信号能够有效实时采集、判断和回传，实现了智能移动巡检，可满足焦炉系统“无人化、少人化”的工作要求。

关键词：巡检机器人；人工智能；实时反馈；焦化系统

引言

巡检是保证设备正常运行基础且重要的一项日常工作，现阶段国内企业巡检以传统人工巡检为主，但人工巡检无法客观、方便地掌握巡检人员巡检到位情况，存在多种问题 。人工巡检记录信息数字化程度低的情况，存在设备运行工况和运行参数等历史数据无法有效查询、利用等问题，对后期设备的维护保养及选型升级等的实施无法提供直接帮助 。因此，国内已有不少企业在研究如何利用智能巡检机器人来替代传统人工巡检，实现产业的升级改造。

1研究背景

智能巡检机器人构成和特征。智能巡检机器人拥有稳定主要由伺服电机、电机驱动机器、云台控制器、拾音器、激光测距仪等设备构成。因此，其除了具备声音识别、测温、表计识别等功能，还能够基于自身雷达感应设备、智能逻辑程序，自动规划运行线路等。从其特征上看，其拥有全自主巡检、室内室外复杂环境精准定位、全域障碍物避障、超前的轨迹预测能力、手势指挥的人机交互体验以及全区域通信覆盖等特征，以其中全域障碍物避障为例，该设备所搭载的激光雷达与环向超声波传感器及云台相机共同组合作为障碍物检测传感器，实现对机器人所处环境的AI识别，让机器人在自主巡检过程中的静态点位障碍区主动避障和复杂环境下动态障碍物的实时避障功能更加安全精准高效 。

2 智能巡检机器人的应用现状分析

输煤作为电网中不可缺少的组成部分，随着工作量的不断增大与危险系数的增加，巡检机器人的应用也是必不可少的。我国变电站对于巡检机器人的研究是从 1999 开始的，一直到2004 年我国才研制出了第一台功能样机，我国巡检机器人的研究“首战告捷”。现阶段，各大变电站内所应用到的智能巡检机器人主要有无轨机器人和有轨机器人两种类型，用于室外的主要为无轨机器人，相较于有轨机器人应用范围更广 。至今，由山东电科院与山东鲁能智能技术有限公司共同研发设计的变电站智能巡检机器人在全国范围的推广数量已达到了 388 台，应用于 29 个省份内的 500 多个变电站，覆盖了 110 - 1000kV 的不同电压等级，有效解决了机器人因续航问题对巡检工作造成的影响，以及特高压对于机器人通信的影响。受强电磁与空间限制下也可以完成对变电站内部输煤传送带的巡检工作，对四驱底盘的无轨道机器人不能在恶劣天气环境下开展巡检工作的缺陷进行了弥补，使其即便是面临冰雪天气，智能巡检机器人也能很好地完成全天候的安全巡检工作，保证企业的供货进度。

3智能巡检机器人在焦化系统中的应用对策

3.1焦炉巡检机器人功能设计

（1）某项目焦炉巡检机器人采用 JNX12 防爆型智能巡检机器人  ，可通过操作人员设定到达指定检测位置，对现场的各类图像、声音、温度和气体浓度等数据进行实时采集，经配套管理系统分析后提出智能决策方案，自动判断设备故障位置及故障原因，及时发现并自动处理故障问题，大大降低生产过程中的非正常停机时间，避免事故扩大化。（2）在续航工作方面，JNX12防爆型焦炉巡检机器人采用无线充电、无线数据传输方式，能够实现全天24 h 无休止巡检工作，可完全代替巡检工，达到无人值守的目的。（3）巡检机器人具有体积小、抗腐蚀性等特点，能够进入空间狭小及有毒有害危险区域。

3.2智能路径导航

智能路径导航模块是巡检机器人的重要组成部件。区别于路况复杂而难以实现的无人驾驶汽车技术，巡检机器人要实现智能路径导航就显得相对容易。首先将生产装置平面图放入控制中心数据库，机器人导航控制模块可以根据控制中心平面图参数(设备位置、距离)来判断方向及距离，自动形成规划路径。移动过程中可用激光雷达来判断距离，通过伺服控制系统来实现加速、减速及方向的改变。路径规划指定位置后，如雷达探测距设备表面仍有一定距离，而巡检机器人无法进一步靠近时，巡检机器人还可利用机械臂的伸展来改变探测距离，从而进一步增加巡检空间及检测数据的精准度。机械臂可以有效解决巡检机器人在移动过程中由机械障碍使得机器人移动距离出现误差，从而影响探测精准度的问题。

3.3智能巡检机器人在数据中心的应用

（1）效率低下、成本高昂，且容易出现漏检等问题。由于数据中心机房设备进行7*24小时全天候运行，服务器与网络设备设计寿命通常在6-7年左右，但存在有些客户核心业务运行在7年以上的核心交换机和硬件服务器，越到后期，巡检的工作量越大，因此巡检的工作异常重要。但是，面对十几个硬件状态指示灯，采用人工巡检的方式很容易出现漏检、误检的情况。（2）部分设备并非智能设备，无法兼容接入运维管理系统。如机房消防设施、老式UPS等，目前的运维产品无法实现全部监控管理，无法实时告警。（3）外包工作的安全性。由于政府、高校、国企等编制固定、人手不足，导致其采取外包服务驻场来解决日常运维问题，因此有外包运维工作的安全风险，外包人员素质参差不齐，技术水平不一，客户为了业务安全通常需要进行“随工”，但是随工时间不定，短则十几分钟，长则几个小时，无效占用客户时间，且随工也无法保证记录到外部人员在机房的一举一动，数据中心的安全性无法保障  。（4）基础设备资产数据僵化。机房设备由于位置会不断不定期调整，无法保证每次调整都会记录数据并更新资产，长此以往，统计的资产与实际数据差距将越来越大，使得资产管理毫无意义，对于运维人员，更新台账以及设备点检会带来大量的工作量，总之，目前基础设备资产的完整性和时效性较为僵化。（5）灾备机房无人管理。由于各单位数据中心建设均采用“两地三中心方案”，异地灾备机房距离总部相对较远，存在无人值守的情况。智能巡检机器人可以在机房中进行自主巡视、检查和监测，从而及时发现设备故障和安全隐患。巡检机器人在机房中的应用包括以下几个方面  。

3.4保障可靠的抗干扰能力

问题表现：由于部分巡检机器人所处区域会出现雾霾天气，而由于机器人巡检的激光功能会被雾霾中的成分干扰，如尘埃、水分等，此时机器人会出现定位失败等情况，不仅会影响其场景巡检质量，还有可能会导致无法及时完成巡检任务甚至设备被破坏等。所以，要重视巡检机器人激光定位能力强化。应对措施：若巡检机器人需要在雾霾环境中工作，可在采购时，要求设备供应单位加大设备激光导航功率，以提升设备空间与环境定位效果。

结语

对焦炉巡检机器人主要部件设计进行分析，并结合现场情况对多参数移动巡检本体、移动巡检子站、隔爆兼本安型电源箱、轨道系统和后台软件系统进行了配套设计，并进行了现场实施。结果表明，焦炉巡检机器人能够通过驱动轮组和行走轨道进行灵活移动，关键位置的声音、图像、气体等传感信号能够有效实时采集、判断和回传，实现智能移动巡检，满足焦炉系统“无人化、少人化”的工作要求。

参考文献

[1] 季绍诗，陈峰，杜毅威，等.巡检机器人在综合管廊的设计与应用[J].建筑电气，2021（11）：16- 19.

[2] 涂学万，吴飞，胡放军，等.巡检机器人在华庆油田的研究与应用[J].中国石油和化工标准与质量，2021（20）：96- 98.

［3］ 刘菁，胡锐，马姝瑞． 国产机器人成长快速“堵点”待解［N］． 经济参考报，2022 －01 －18(004)．

［4］ 王世宁，娄阳． 十年磨剑，他计划在芜湖打造上市公司［N］． 芜湖日报，2022 －09 －01(4)．