优艾智合智能巡检解决方案助力电厂智能化升级
发布时间：2021-11-16 16:08:30
优艾智合以高精度移动机器人为载体，融合YOUI INS智慧巡检系统及三维展示系统，形成软硬件一体化智能巡检解决方案，助力某大型能源集团电厂主厂房巡检无人化，实现安全、绿色、高效的智能化生产环境。
随着我国“碳中和”“碳达峰”目标和愿景的提出，传统能源电力行业升级转型成为必然发展路径，巡检运维智能化和数字化管理等则成为转型升级过程中的重要举措。优艾智合以高精度移动机器人为载体，融合YOUI INS智慧巡检系统及三维展示系统，形成软硬件一体化智能巡检解决方案，助力某大型能源集团电厂主厂房巡检无人化，实现安全、绿色、高效的智能化生产环境。
1 项目实施
某大型能源集团电厂主厂房内分为汽机主厂房和锅炉主厂房，锅炉主厂房巡检线路长、温度高，以往整个主厂房依靠人工巡检，巡视工作效率低，巡检人员工作量大，且无法进行频繁地来回巡检，存在工作盲区。优艾智合提供的解决方案，由移动机器人进行智能巡检，检测结果实时回传辅助安全生产把控，实现锅炉和汽机主厂房巡检模式的变革，降低运行人员劳动强度，降低事故发生率。
硬件层面，优艾智合将巡检机器人应用于三个基础场景：#1、#2锅炉0米平台机器人；汽机13.7米平台机器人；汽机0米平台机器人。基于汽机和锅炉0米的复杂环境，机器人特采用六轴机械臂驱动双目摄像头以覆盖更多维度和角度的设计方式，同时采用优艾智合独立自主研发的机器人视觉系统和定点监控系统方案联动配合，实现复杂环境无死角巡检全流程覆盖。
1.1 机器人视觉系统
巡检机器人具有自主学习能力的视觉系统，通过在机器人的手臂末端搭载可见光与热成像摄像头，智能识别设备的数显及指针信息，同时检测部件的温度等信息，实现设备的异常报警。工作人员根据需要设置不同任务，实现机器人定时定点的巡逻与预警，巡检动态实时生成报表，方便工作人员及时发现设备异常。机器人覆盖四个区域，标定点超过4000个，实现1000个以上仪表的无人化巡检。
1.2 定点监控系统
定点监控系统主要是针对车间需要高频检查检测的点位进行24小时监控，实现实时的表计识别及温度预警，分别有实时预览、云台控制、实时抓图、手动录像等功能。例如风机变频器改造项目，变频器对温度要求高，需要1小时检测一次，引入系统后实现了实时观察变频器温度变化功能。集成了定点监控摄像头304个，无线温振传感器120多个。
1.3 全场景融合三维仿真系统
优艾智合应用YOUI INS智能巡检系统融合三维展示系统，同时新增温度检测、设备噪音的识别分析、数据分析报表等功能，形成便于操作查询及拓展的智能化巡检平台，使用户交互界面更加友好。使用虚拟现实仿真系统，可以使运维人员实时查看机器人所处环境变化和任务场景，更加直观地反馈现场环境和机器人运行状态，使得巡检运维工作更加高效。
2 技术难点与重点
2.1 跑冒滴漏等非定量化缺陷识别监测
非定量化区别于仪表识别、人脸识别等图像识别方法，仪表识别、人脸识别具备显著的识别特征，算法上已有完善的解决方案；非定量化识别关联到环境边界条件的多样性，如背景颜色、光照、材质、被测物体形态等的多种变化，无法定量有效地检测判别。
本项目中采用限制边界条件的方式，在有限空间中，进行跑冒滴漏等非定量化缺陷检测，如限制管道颜色，设备涂层材料，背景墙面地面颜色等动态特征，实现5~6个关键点的跑冒滴漏检测。
2.2 基于噪音的回转设备声纹分析及故障诊断
巡检机器人搭载的拾音器采集设备运行中发出的声音，通过对声音进行时域和频域的分析，判断设备工作状态是否正常，同时可以采集现场发出的音频，通过回传的形式将现场所发出的声音发送给监控室，方便工作人员第一时间自行判断现场状况，以及对设备历史运行数据的追溯回放。
噪音的回转设备声纹分析及故障诊断的难点：现场设备众多，声音来源复杂；干扰噪音大，信噪比极低；不同设备运行频率相近，难以区分等。
在现场情况下，麦克风阵列会安装在机械臂末端，对指定设备进行声纹采集，以毫秒级别的频率采集包含分贝、频率、时间、振幅等数据，以图谱的形式进行展现并提供给操作人员进行分析，最终形成适用于电厂发电机组的回转设备声纹分析及故障诊断方案。
2.3 面向电厂的巡检机器人结构优化
由于电厂环境复杂、整体环境温度高，且灰尘、噪音大，管道、阀门、表记多，且巡检路线长，对于机器人的结构设计要求较高。在实地考察现场情况后针对机器人部分结构进行优化调整，包括对机器人的外观重新设计，解决车体易积尘、机械臂连接末端线管易缠绕、易老化、激光雷达线缆外露、牢靠性差等问题，使机器人更加适应电厂环境，成为电厂巡检的专用“守护者”。
3 效益分析
通过优艾智合软硬件一体化智能巡检解决方案，实现了某大型能源集团电厂主厂房内的无人化巡检，减轻人员劳动强度，增加效益，提高企业的核心竞争力；通过智能监控平台综合分析监测层、数据层及展现层等多个层面信息，以实现生产经营智能化管理，提高企业安全生产的数字化、智能化水平。智能巡检机器人的部署和使用，不仅提高了该厂的安全生产管理能力，极大地提升了运维效率，也对国内其他电力生产企业提供了数字化和智能化改革建设的思路，对智慧化电厂及智慧能源行业建设起到了示范作用。
摘自《自动化博览》2021年9月刊
