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隨著我國“碳中和”“碳達峰”目標和愿景的提出，傳統能源電力行業升級轉型成為必然發展路徑，巡檢運維智能化和數字化管理等則成為轉型升級過程中的重要舉措。優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主廠房巡檢無人化，實現安全、綠色、高效的智能化生產環境。

1　項目實施

某大型能源集團電廠主廠房內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。優艾智合提供的解決方案，由移動機器人進行智能巡檢，檢測結果實時回傳輔助安全生產把控，實現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，降低事故發生率。

硬件層面，優艾智合將巡檢機器人應用于三個基礎場景：#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米的復雜環境，機器人特采用六軸機械臂驅動雙目攝像頭以覆蓋更多維度和角度的設計方式，同時采用優艾智合獨立自主研發的機器人視覺系統和定點監控系統方案聯動配合，實現復雜環境無死角巡檢全流程覆蓋。

1.1　機器人視覺系統

巡檢機器人具有自主學習能力的視覺系統，通過在機器人的手臂末端搭載可見光與熱成像攝像頭，智能識別設備的數顯及指針信息，同時檢測部件的溫度等信息，實現設備的異常報警。工作人員根據需要設置不同任務，實現機器人定時定點的巡邏與預警，巡檢動態實時生成報表，方便工作人員及時發現設備異常。機器人覆蓋四個區域，標定點超過4000個，實現1000個以上儀表的無人化巡檢。

1.2　定點監控系統

定點監控系統主要是針對車間需要高頻檢查檢測的點位進行24小時監控，實現實時的表計識別及溫度預警，分別有實時預覽、云臺控制、實時抓圖、手動錄像等功能。例如風機變頻器改造項目，變頻器對溫度要求高，需要1小時檢測一次，引入系統后實現了實時觀察變頻器溫度變化功能。集成了定點監控攝像頭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

優艾智合應用YOUI INS智能巡檢系統融合三維展示系統，同時新增溫度檢測、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。使用虛擬現實仿真系統，可以使運維人員實時查看機器人所處環境變化和任務場景，更加直觀地反饋現場環境和機器人運行狀態，使得巡檢運維工作更加高效。

2　技術難點與重點

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、人臉識別具備顯著的識別特征，算法上已有完善的解決方案；非定量化識別關聯到環境邊界條件的多樣性，如背景顏色、光照、材質、被測物體形態等的多種變化，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，設備涂層材料，背景墻面地面顏色等動態特征，實現5~6個關鍵點的跑冒滴漏檢測。

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出的聲音，通過對聲音進行時域和頻域的分析，判斷設備工作狀態是否正常，同時可以采集現場發出的音頻，通過回傳的形式將現場所發出的聲音發送給監控室，方便工作人員第一時間自行判斷現場狀況，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：現場設備眾多，聲音來源復雜；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。

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

2.3　面向電廠的巡檢機器人結構優化

由于電廠環境復雜、整體環境溫度高，且灰塵、噪音大，管道、閥門、表記多，且巡檢路線長，對于機器人的結構設計要求較高。在實地考察現場情況后針對機器人部分結構進行優化調整，包括對機器人的外觀重新設計，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，使機器人更加適應電廠環境，成為電廠巡檢的專用“守護者”。

3　效益分析

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

摘自《自動化博覽》2021年9月刊