王繼斌

陜西建新煤化有限責(zé)任公司，中國(guó)·陜西 延安 727300

1 引言

近年來(lái)，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，智能巡檢機(jī)器人逐漸應(yīng)用到礦山井下變電所、水泵房及大型輸送帶巷道等場(chǎng)所，替代井下巡檢人員全天候、全方位、全自主對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行智能巡檢和監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部熱缺陷、外部機(jī)械或電氣問(wèn)題。使運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)診斷故障。

目前建新礦井下變電所的巡檢和檢修工作還是采用傳統(tǒng)的人力來(lái)定時(shí)檢查和定點(diǎn)駐守。該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效率低，而且在井下復(fù)雜的設(shè)備環(huán)境下，也給巡檢工作的安全方面帶來(lái)不確定性。

2 技術(shù)分析

傳統(tǒng)的井下變電所采用人員分班駐守和固定式視頻監(jiān)控系統(tǒng)兩種方式。人工巡檢存在漏巡、漏檢現(xiàn)象，而且井下現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備會(huì)對(duì)人身安全存在威脅；傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)范圍固定、受限且布線多，后端圖像切換、調(diào)取，存儲(chǔ)量大，而且設(shè)備功耗大、維護(hù)任務(wù)重。輪式智能巡檢機(jī)器人搭載有本安型“雙光譜”云臺(tái)攝像儀、紅外熱像儀、氣體監(jiān)測(cè)儀、溫度傳感器等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下現(xiàn)場(chǎng)的圖像、聲音、煙霧、溫度及各種氣體等數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)[1]。當(dāng)監(jiān)測(cè)到設(shè)備出現(xiàn)異常故障時(shí)可通過(guò)自身攜帶的聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警，并將設(shè)備故障信息傳至地面控制主機(jī)，提醒運(yùn)維人員對(duì)該設(shè)備進(jìn)行維修，以確保無(wú)人巡檢狀態(tài)下變電所的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 巡檢機(jī)器人組成及主要功能

3.1 系統(tǒng)組成

建新礦變電所多參數(shù)巡檢機(jī)器人主要由礦用多參數(shù)移動(dòng)巡檢裝置、礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源、礦用本安巡檢子站、終端工作站、80mU型軌道、停車限位支架、控制電纜等組成，系統(tǒng)能夠完全代替巡檢工，可靠巡檢、無(wú)線充電，實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、傳輸現(xiàn)場(chǎng)的圖像、聲音、溫度等數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，判斷是否存在設(shè)備故障以及故障位置。因此它具有效率高、費(fèi)用低、實(shí)時(shí)性好、安全性高等特點(diǎn)，具有非常重要的使用意義。巡檢機(jī)器人實(shí)物圖如圖1所示。

圖1 巡檢機(jī)器人實(shí)物圖

3.2 主要功能

3.2.1 移動(dòng)視頻圖像采集功能

機(jī)器人裝置搭載有本安型“雙光譜”云臺(tái)攝像儀，分別采用500萬(wàn)像素、30倍光學(xué)變焦1080P可見光成像，實(shí)現(xiàn)人工巡檢的“看”，能夠?qū)崟r(shí)傳輸硐室內(nèi)的工況，實(shí)現(xiàn)變電所內(nèi)全方位可視化監(jiān)控。

3.2.2 紅外測(cè)溫功能

采用10倍變焦720P非接觸式紅外熱像測(cè)溫原理，通過(guò)捕捉硐室電氣設(shè)備表面的溫度數(shù)值，并形成熱視圖像，直觀展示設(shè)備溫度分布情況，快速定位高溫故障點(diǎn)。

3.2.3 聲音采集功能

采用標(biāo)準(zhǔn)聲傳感器進(jìn)行音頻采集，完整記錄設(shè)備噪聲的特征，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒治鎏幚碥浖?，從而?shí)現(xiàn)人工巡檢的“聽”。

3.2.4 氣體檢測(cè)功能

機(jī)器人搭載氣體傳感器，能檢測(cè)硐室環(huán)境中的瓦斯、一氧化碳、氧氣等氣體濃度，實(shí)現(xiàn)超限預(yù)警。

3.2.5 煙霧探測(cè)功能

搭載煙霧探測(cè)傳感器，硐室環(huán)境中有煙霧產(chǎn)生，超限預(yù)警，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。

3.2.6 定點(diǎn)監(jiān)測(cè)功能

當(dāng)設(shè)備巡檢至高爆柜或低壓開關(guān)儀表區(qū)域時(shí)，自動(dòng)讀取指針/數(shù)字儀表數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后存儲(chǔ)至上位機(jī)，當(dāng)數(shù)值超出閾值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

3.2.7 雙模式運(yùn)行功能

可切換自動(dòng)巡檢和手動(dòng)巡檢兩種模式，手動(dòng)級(jí)別高于自動(dòng)巡檢，可遙控巡檢機(jī)器人快速到達(dá)指定的位置。

3.2.8 遠(yuǎn)程視頻對(duì)講功能

可控巡檢機(jī)器人移動(dòng)至指定位置，與現(xiàn)場(chǎng)人員視頻會(huì)議，實(shí)現(xiàn)井上、井下指揮作業(yè)。

3.2.9 自動(dòng)電量監(jiān)測(cè)、自主充電功能

采用鋰電池供電，并自動(dòng)檢測(cè)電池電量，剩余電量不足時(shí)主動(dòng)尋找無(wú)線充電樁進(jìn)行充電。

3.2.10 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢功能

將設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)和處理后的結(jié)果存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程端的上位機(jī)，以便日后對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢比較。

3.2.11 遠(yuǎn)程后端

遠(yuǎn)程控制端為機(jī)器人數(shù)據(jù)及在線設(shè)備數(shù)據(jù)的分析終端，采用高配置的工業(yè)服務(wù)器安裝于信息中心，通過(guò)控制主機(jī)監(jiān)控軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、預(yù)警、存儲(chǔ)等[2]。能夠?qū)C(jī)器人實(shí)現(xiàn)手動(dòng)模式及自動(dòng)模式巡檢。

4 巡檢機(jī)器人實(shí)踐應(yīng)用

建新礦中央變電所采用雙排開關(guān)布置，采用半封閉側(cè)掛式軌道，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所內(nèi)高、低壓開關(guān)自動(dòng)巡檢，巡檢軌道不超過(guò)80m，一臺(tái)巡檢機(jī)器人可覆蓋整個(gè)變電所，變電所內(nèi)安裝一臺(tái)充電樁，兩臺(tái)本安巡檢子站、一臺(tái)終端工作站完全實(shí)現(xiàn)變電所設(shè)備巡檢以及通訊覆蓋。

5 效果評(píng)價(jià)

①自動(dòng)巡航功能，系統(tǒng)提供多種方式的自動(dòng)巡檢計(jì)劃和方案，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)每天多次的對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的巡檢、自動(dòng)預(yù)警、自動(dòng)輸出報(bào)表等功能。減少了人員到現(xiàn)場(chǎng)巡視次數(shù)，提高運(yùn)行人員工作效率，有效降低了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。

②具備現(xiàn)場(chǎng)聲音采集及視頻對(duì)講的功能，通過(guò)對(duì)變電所內(nèi)設(shè)備運(yùn)行或故障報(bào)警時(shí)的聲音，判斷設(shè)備是否存在異常，從而能夠及時(shí)地將預(yù)警信息發(fā)送到運(yùn)維人員手機(jī)中，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。

③具備硐室環(huán)境測(cè)溫及設(shè)備測(cè)溫功能，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的故障點(diǎn)會(huì)影響設(shè)備局部溫度過(guò)高的現(xiàn)象，紅外熱像儀能快速檢測(cè)發(fā)現(xiàn)損壞的設(shè)備；同時(shí)將設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制端進(jìn)行分析處理。

④環(huán)境氣體超標(biāo)報(bào)警功能，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境出現(xiàn)煙霧、瓦斯超標(biāo)時(shí)及設(shè)備發(fā)生異常，地質(zhì)變化、通訊系統(tǒng)故障、機(jī)器人掉線30min等異常情況時(shí)，系統(tǒng)都進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)運(yùn)維人員確處理后，系統(tǒng)解除報(bào)警[3]。

⑤具備無(wú)人值守功能，實(shí)現(xiàn)自診斷功能，如檢測(cè)到電量低后，自動(dòng)返回充電。

⑥具備高清巡查功能，通過(guò)巡檢機(jī)器人搭載的云臺(tái)攝像儀，即可實(shí)現(xiàn)硐室內(nèi)全方位、無(wú)死角監(jiān)控，確定設(shè)備是否存在異常、設(shè)備的損壞程度、故障位置，確認(rèn)是否需要停機(jī)檢修以及有無(wú)違章操作人員等情況。

⑦具備數(shù)據(jù)識(shí)別功能，機(jī)器人定時(shí)定點(diǎn)采集設(shè)備指示燈、開關(guān)按鈕及液晶屏數(shù)據(jù)，出現(xiàn)設(shè)備參數(shù)異常變化時(shí)，預(yù)警通知運(yùn)維人員及時(shí)處理。

⑧自動(dòng)預(yù)警、短信報(bào)警功能，在系統(tǒng)巡檢過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常自動(dòng)報(bào)警，報(bào)警信息有文字信息和聲音信息，提示運(yùn)維人員具體的報(bào)警位置狀況信息，以便跟蹤故障點(diǎn)，確認(rèn)告警情況并排除故障。

⑨具備減人增效的功能，通過(guò)地面實(shí)時(shí)監(jiān)視，即可撤掉變電所崗位人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下41盤區(qū)幾個(gè)變電所的同時(shí)巡檢并且減少巡檢人員數(shù)量。

6 結(jié)語(yǔ)

變電所“智能巡檢機(jī)器人”的上崗，改變了變電所守崗人員以及日常巡檢人員的工作模式，而且在保證安全情況下推進(jìn)了變電所無(wú)人值守的進(jìn)程，同時(shí)更好地將機(jī)器人巡檢技術(shù)應(yīng)用到煤礦井下各個(gè)場(chǎng)所。