智能巡檢機(jī)器人在海洋石油無人井口平臺(tái)的應(yīng)用

王朝卿，王毅，丁冬，王曉明，劉茜

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用于海洋石油無人井口平臺(tái)，能夠很好地保障平臺(tái)正常的生產(chǎn)秩序。通過其具備的自動(dòng)巡檢、特殊巡檢以及手動(dòng)巡檢模式，可以對(duì)無人口平臺(tái)的開關(guān)柜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并形成圖像，將有關(guān)信息提供給中心平臺(tái)的工作人員，極大地提高了巡檢效率，降低了工作人員的工作強(qiáng)度。特別是在海上出現(xiàn)惡劣天氣時(shí)，為保障員工的人身安全，更表現(xiàn)出智能巡檢機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)。

1 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)特點(diǎn)

智能巡檢機(jī)器人可根據(jù)工作人員的指令，沿著軌道對(duì)所需檢測(cè)的開關(guān)柜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用傳感信息進(jìn)行傳感信息處理，并將處理信息存儲(chǔ)在無人平臺(tái)服務(wù)端，以供中心平臺(tái)工作人員進(jìn)行訪問。在檢測(cè)到異常情況時(shí)發(fā)出告警。

2 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成

圖1 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)至少應(yīng)配置智能機(jī)器人本體、軌道系統(tǒng)、監(jiān)控柜（包括本地監(jiān)控后臺(tái)軟件、機(jī)器人供電系統(tǒng)、機(jī)器人通信系統(tǒng)及其它輔助設(shè)施）、遠(yuǎn)程控制柜。

2.1 UPS（不間斷電源設(shè)備）：為智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)提供所需的電源，并能保證在斷電時(shí)，智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)能夠繼續(xù)運(yùn)行。

2.2 巡檢機(jī)器人：具有紅外監(jiān)測(cè)、音視頻遠(yuǎn)傳、局放監(jiān)測(cè)設(shè)備、報(bào)警等功能，用于采集監(jiān)測(cè)開關(guān)柜的信息。

2.3 監(jiān)控后臺(tái)：能夠?qū)崟r(shí)、可靠地接受軌道式巡檢機(jī)器人系統(tǒng)采集的圖像、語音、數(shù)據(jù)等信息并進(jìn)行處理，監(jiān)控后臺(tái)保存采集圖像、語音、數(shù)據(jù)信息時(shí)間不少于1個(gè)月。

2.4 機(jī)器人軌道：為適應(yīng)海上環(huán)境，軌道采用高強(qiáng)度鋁合金型材，表面陽極化處理，具有更好的抗腐蝕能力。

3 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)主要功能

3.1 智能機(jī)器人能與無人井口平臺(tái)監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行雙向信息交互，無人井口平臺(tái)監(jiān)控后臺(tái)能與中心平臺(tái)的遠(yuǎn)程集控后臺(tái)進(jìn)行雙向信息交互，信息交互內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和機(jī)器人本體狀態(tài)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)具備通信告警功能，在通信中斷、接收的報(bào)文內(nèi)容異常等情況下，傳送告警信息。

3.2 機(jī)器人自檢：自檢內(nèi)容包括電源、驅(qū)動(dòng)、通信和監(jiān)測(cè)設(shè)備等部件的工作狀態(tài)，發(fā)生異常時(shí)能夠就地指示，并上傳故障信息。

3.3 巡檢模式，包括自動(dòng)巡檢、特殊巡檢和手動(dòng)巡檢。

3.3.1 自動(dòng)巡檢：系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的巡檢內(nèi)容、時(shí)間、周期、路線等參數(shù)信息，自主啟動(dòng)并完成巡視任務(wù)。

3.3.2 特殊巡檢：由操作人員選定巡檢內(nèi)容并手動(dòng)啟動(dòng)巡視，機(jī)器人可以自主完成巡檢任務(wù)。

3.3.3 手動(dòng)巡檢：由操作人員手動(dòng)遙控機(jī)器人，完成巡視工作。巡檢內(nèi)容包括開關(guān)柜的外觀、運(yùn)行狀態(tài)、各類表記讀數(shù)、運(yùn)行聲音及中、高壓柜的柜后絕緣局放。

3.4 儀表讀數(shù)：對(duì)開關(guān)柜的表盤進(jìn)行讀數(shù)，自動(dòng)記錄和判斷，并提出告警。讀數(shù)的識(shí)別率達(dá)100%，表記識(shí)別誤差小于5%。

3.5 接收EMS或中控系統(tǒng)指令：根據(jù)后臺(tái)指令，準(zhǔn)確定位并移動(dòng)到目標(biāo)檢測(cè)位置，根據(jù)預(yù)設(shè)任務(wù)或指令內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3.6 局放檢測(cè)設(shè)備性能：通過地電波和超聲波傳感器雙重監(jiān)測(cè)電器設(shè)備中的各種放電信息，精確檢測(cè)微弱的放電，可抗強(qiáng)干擾。

作業(yè)方式兩種：伸出非接觸式檢測(cè)和接觸式檢測(cè)，可以有效地發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的絕緣缺陷，精準(zhǔn)地確定故障位置，后臺(tái)生成有效趨勢(shì)分析報(bào)告，預(yù)警提示，確保設(shè)備安全運(yùn)行[1]。

3.7 紅外視頻雙成像，機(jī)器人攜帶紅外熱成像儀，準(zhǔn)確識(shí)別各類設(shè)備及環(huán)境溫度，通過先進(jìn)的紅外雙視融合技術(shù)，精確定位異常點(diǎn)。

圖2 紅外雙視融合

3.8 避障功能：機(jī)器人具備障礙物檢測(cè)功能，在運(yùn)行過程中如遇到障礙物可及時(shí)停止，避障距離不小于5cm。

3.9 控制功能：機(jī)器人應(yīng)能正確接收本地監(jiān)控和遠(yuǎn)程集控后臺(tái)的控制指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體轉(zhuǎn)動(dòng)和設(shè)備檢測(cè)等功能，并正確反饋狀態(tài)信息；能正確檢測(cè)機(jī)器人本體的各類預(yù)警和警告信息，并可靠上報(bào)。

4 智能巡檢機(jī)器人軌道定位方法

圖3 巡檢機(jī)器人識(shí)別定位

巡檢機(jī)器人軌道上帶有設(shè)備信息生成的二維碼，巡檢機(jī)器人識(shí)別二維碼并進(jìn)行解析，得到開關(guān)柜信息。利用巡檢機(jī)器人根據(jù)開關(guān)柜信息中的位置數(shù)據(jù)對(duì)待巡檢開關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)設(shè)備信息中的類型數(shù)據(jù)調(diào)用對(duì)應(yīng)識(shí)別算法對(duì)待巡檢開關(guān)柜進(jìn)行識(shí)別，得到待巡檢開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別結(jié)果[2]。

5 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

圖4 巡檢機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

機(jī)器人根據(jù)巡檢指令，通過軌道上的二維碼信息識(shí)別，對(duì)待檢測(cè)開關(guān)柜采集監(jiān)測(cè)信息，并傳送至監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行處理，監(jiān)控后臺(tái)根據(jù)收到的信息生成報(bào)表，報(bào)告顯示巡檢點(diǎn)總數(shù)、正常點(diǎn)位數(shù)、告警點(diǎn)位數(shù)及異常點(diǎn)位數(shù)，存儲(chǔ)在巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的服務(wù)端。

中心平臺(tái)工作人員可通過海底光纖訪問無人井口平臺(tái)智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的服務(wù)端，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

6 結(jié)語

智能巡檢機(jī)器人在無人井口平臺(tái)上的使用，使中心平臺(tái)的工作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握無人井口平臺(tái)開關(guān)柜設(shè)備的運(yùn)行情況，高效穩(wěn)定，準(zhǔn)確率高，實(shí)現(xiàn)了一體化、實(shí)時(shí)化，互動(dòng)化。且不需工作人員在危險(xiǎn)場(chǎng)所巡檢，降低了讀表、記錄等工作量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能巡檢機(jī)器人在海上石油平臺(tái)的應(yīng)用前景廣闊，為平臺(tái)的可靠運(yùn)行提供了保障。