化鳳崗

山東廣域科技有限責(zé)任公司 山東東營 257081

1 應(yīng)用背景

近年來,隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,油田運維人員緊缺問題日益突出,智能化、自動化巡檢在油田變電站、油氣站庫安全生產(chǎn)、日常運維中顯得尤為重要。隨著動力傳輸?shù)脑黾?巡檢機器人得到了廣泛應(yīng)用。巡檢機器人可以實現(xiàn)全天24 h無人值守,在特殊環(huán)境下仍能正常工作,巡檢數(shù)據(jù)準確,能夠?qū)崿F(xiàn)巡檢工作的自動化。通過自動化巡檢,減小日常設(shè)備運維的工作量,進而減少對用工的需求,是緩解運維人員緊缺的一種有效措施。智能巡檢機器人不僅可以提高巡檢效率,而且能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患和通信設(shè)備運行故障,為通信系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。筆者對智能巡檢機器人在油田站庫運維中的應(yīng)用進行介紹。

2 智能巡檢機器人組成

根據(jù)不同的功能類型,智能巡檢機器人分為輪式機器人、掛式軌道式機器人、固定點機器人等。智能巡檢機器人主要由機器人本體、防爆無線基站、自主充電裝置、遠程控制站、激光導(dǎo)航裝置等組成。

2.1 機器人本體

機器人本體如圖1所示。輪式運動底盤采用四輪驅(qū)動,每個驅(qū)動輪配備功率為400 W的電機,由此,機器人本體具備一定的爬坡越障能力。試驗機在2018年站場應(yīng)用中,已具備20°爬坡能力。機器人本體搭載用于定位與避障的傳感器,能夠適應(yīng)站場的各種復(fù)雜環(huán)境。常用輪式智能巡檢機器人的參數(shù)見表1。

2.2 無線基站

高性能無線基站采用防爆設(shè)計,與主控室間通過光纖連接,實現(xiàn)機器人數(shù)據(jù)與遠程工作站之間實時監(jiān)控和分析等功能。單臺無線基站覆蓋區(qū)域可達方圓3 km,滿足大范圍場地?zé)o線覆蓋的需求。

2.3 自主充電裝置

考慮防爆及安全性,自主充電裝置均設(shè)置在工藝區(qū)外。自主充電裝置由充電樁、防爆充電控制箱組成,兩者之間由電纜連接。在安全區(qū),自主充電裝置可以完成自動充電。在防爆區(qū),可以進行手動應(yīng)急充電。自動充電接觸部位采用電氣閉鎖技術(shù),不充電時或故障狀態(tài)下,觸點嚴禁帶電。

圖1 機器人本體

表1 常用輪式智能巡檢機器人參數(shù)

2.4 遠程控制站

利用智能巡檢機器人軟件平臺實現(xiàn)對機器人本體的遠程控制。軟件平臺安裝于站控室內(nèi),站場人員可以實時查看機器人本體的行走及充電情況。軟件平臺還能直觀反映機器人本體采集的視頻信息及各種參數(shù)。

3 主要功能

以智能巡檢機器人為核心,整合機器人技術(shù)、設(shè)備非接觸檢測技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),采用自主或遙控方式對變電站室外設(shè)備進行可見光、紅外、聲、局部放電等的檢測。

3.1 可見光檢測

智能巡檢機器人具備機器視覺功能。經(jīng)圖像預(yù)處理和濾波技術(shù),消除室外環(huán)境雨雪、光照等對設(shè)備圖像清晰度的影響,通過設(shè)備圖像精確匹配和模式識別技術(shù),能夠進行設(shè)備外觀狀態(tài)的自動識別。

3.2 紅外測溫

智能巡檢機器人可以在視野中基于可見設(shè)備的溫度執(zhí)行紅外掃描,記錄溫度數(shù)據(jù),進行加熱診斷,實現(xiàn)對設(shè)備熱缺陷的判別和自動報警,同時識別與設(shè)備操作相關(guān)的隱藏風(fēng)險。另一方面,智能巡檢機器人可以對檢查發(fā)現(xiàn)的故障進行匯報,避免設(shè)備出現(xiàn)更嚴重的問題。

3.3 局部放電檢測

智能巡檢機器人具有紫外檢測功能,可以使運維人員直觀形象地觀察到發(fā)生放電的設(shè)備,以及具體放電情況。通過觀察電暈產(chǎn)生的位置、形狀、強度等,可以準確定位放電點,并判斷運行設(shè)備的健康程度。

3.4 噪聲檢測

在智能巡檢機器人巡檢過程中,通過拾聲器采集設(shè)備運行中發(fā)出的聲音,對聲音的時域和頻域進行分析,提取特征,進而實現(xiàn)聲信號分析。智能巡檢機器人主要有聲波形展示、聲特征展示、故障報警等功能,當監(jiān)測到聲信號異常時,可以發(fā)出預(yù)警信息,警示站內(nèi)工作人員,避免事故發(fā)生。

4 應(yīng)用

4.1 日常巡檢

智能巡檢機器人集日常巡檢、設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)預(yù)警、故障預(yù)警和報警、數(shù)據(jù)采集和傳輸于一體,實時向控制中心傳輸巡檢數(shù)據(jù),并接收控制中心發(fā)出的巡檢指令。智能巡檢機器人具有設(shè)計簡單、維護方便、操作靈活、智能充電等特點,能夠滿足巡檢、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蟆?/p>

日常巡檢是智能巡檢機器人在油田站庫日常運維工作中最常見的應(yīng)用模式。智能巡檢機器人應(yīng)用高清攝像機、拾聲器等多種檢測設(shè)備,按照設(shè)定路線對設(shè)備外觀、噪聲、狀態(tài)等常規(guī)巡檢內(nèi)容進行巡視,并將巡檢數(shù)據(jù)自動保存至系統(tǒng)后臺,生成巡檢分析報告。智能巡檢機器人日常巡檢不受各類主客觀因素影響,數(shù)據(jù)記錄可靠性高,存儲安全,可追溯。智能巡檢機器人對油田站庫內(nèi)設(shè)備巡檢如圖2所示。

圖2 智能巡檢機器人對油田站庫內(nèi)設(shè)備巡檢

在大風(fēng)、霧、雪、冰雹、雷雨等惡劣天氣條件下,運行人員選擇部分設(shè)備進行巡檢,系統(tǒng)自動生成最佳巡檢路線,并執(zhí)行定點任務(wù),以實現(xiàn)對設(shè)備的巡檢、監(jiān)測與數(shù)據(jù)呈現(xiàn),有效降低運維人員的安全風(fēng)險。智能巡檢機器人雪天巡檢如圖3所示。

4.2 缺陷追蹤

智能巡檢機器人具有缺陷跟蹤功能。在油田生產(chǎn)現(xiàn)場,有眾多高精尖設(shè)備,有些設(shè)備對油田生產(chǎn)運行有決定性作用。針對這些關(guān)鍵設(shè)備,必須重點監(jiān)視運行狀態(tài)。運行人員可以通過人工遙控巡檢的方式對智能巡檢機器人進行實時遙控,對關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)進行實時鎖定與監(jiān)測。在巡檢過程中如發(fā)現(xiàn)設(shè)備、環(huán)境狀態(tài)存在異常,向運維人員報警,運維人員可以在第一時間到達設(shè)備現(xiàn)場,及時對設(shè)備進行現(xiàn)場查看,并核實報警信息,迅速制訂響應(yīng)策略。

圖3 智能巡檢機器人雪天巡檢

5 結(jié)束語

智能巡檢機器人具有巡檢方式多樣化特點,具備巡檢數(shù)據(jù)智能分析診斷、巡檢報告自動生成等功能。將智能巡檢機器人應(yīng)用于油田站庫運維,對電力表計、開關(guān)指示燈、一次設(shè)備、二次設(shè)備進行巡檢,可以在油田站庫生產(chǎn)運行中起重要作用。