油气生产智能机器人的研究

郭哲

（陕西中医药大学，陕西咸阳712046）

1 引言

石油工业是我国重要工业资源之一，在我国的基础能源产业中占有及其重要的地位，极大的促进了我国工业经济的发展，但其勘探和开发的环境往往较为恶劣，常常给工作人员带来许多不可估计危险隐患，常伴有许多有毒、有害化学气体[1]。在石油产业的开发可谓高危产业，工作人员开发勘测的环境往往较为偏僻，且危险性极高，工作人员不得不在此恶劣的环境中生产作业，怎么保障石油勘测开发人员的生命安全，保障我国石油事业的安全平稳生产显得极为重要，实时捕捉监控石油开采环境参数，对石油产业安全保障有着极为重要的作用。

随着生活中智能化建设的不断发展，智能机器人系统将大幅提高生产过程的智能化程度，使生产运行的管理更加有条不紊，保证了生产生活的良性、高效发展，智能机器人作为一种人的思维与机器融为一体的自动化设备正在为改善人们的生产、生活环境，在促进人类社会文明的发展扮演着越来越重要的角色。开发一款油气生产智能机器人，代替人工到达非结构环境等恶劣环境执行任务，采用传感器采集环境信息，并对环境变化做出适当的反应，实现智能化信息处理显得极为重要。随着智能技术广泛应用于石油工业，油气生产智能机器人也将具有广阔的市场前景和社会经济意义。

2 总体设计

石油勘探与开发领域的机器人由中央处理系统、信息采集系统、信息传输系统组成[2]，由于该机器人携带有多种传感器，其可在部分石油勘测开放环境中自由探测行走，传感器采集的环境信息可为机器人的分析处理提供可靠保障[3]。机器人具有自主探测及远程人工控制两种操作模式，由于机器人身上的红外探测传感器可为机器人的自主移动探测提供保障，同时工作人员也可远程操控机器人到达指定区域完成探测任务。当后台采集到环境信息后，工作人员便可依据该信息分析反馈，对石油开发提供可靠的保障。

图1 油气生产物联网中油气机器人

油气机器人利用其自身安装的USB摄像头传感器采集油气开发环境的图像信息，通过局域网环境将采集的图像传输到终端手机设备；利用温感传感器采集开发环境的温度及湿度，利用烟感传感器检测开发环境的有毒及可燃性气体如甲烷、乙烯等，当气体浓度超过阈值浓度时，即可发出警报信息，提醒工作人员进行有效处理，同时后台服务器可实时记录机器人传回的温湿度信息，对齐进行分析监控，并在上位机或手机终端显示。同时可利用红外等传感器探测局部范围内的生命特征，可对伤亡人员进行探测。

油气机器人主要由上位机控制端、局部无线网络和信息采集处理端三个部分组成，如图1所示。

油气机器人的终端集成有高清的视频采集设备，该视频采集设备是基于6410嵌入式开发平台设计的，此开发平台上主要移植的有linux操作系统以及多种驱动装置，可为油气机器人的开发提供丰富的接口，也为应用的开发提供支持。嵌入式平台移植的USB接口，可通过USB摄像机对油气环境进行视屏捕捉，后传输至6410核心处理器，经过该处理器上的H.264编码压缩，可对采集的视屏信息预处理，降低传输带宽，保证视频信息的高清传输至局域网环境，上位机连接至该局域网，便可通过浏览器或App浏览查看视频图像信息，实现良好的人机交互功能。

油气机器人的信息采集端主要由最小系统控制，同时集成有多种数据传感器，传感器可有效监控环境区域的数据信息，同时通过局域网环境将采集的环境数据传递至上位机终端，当采集的环境信息超出某项指标的临界值时，系统便提示工作人员进行安全警戒，降低油气开发的安全隐患。最小系统上集成的无线通信模块主要与上位机间进行数据交换，不仅可为上位机传递采集的环境信息，还肩负接收上位机发送的操作指令，为机器人的终端控制提供保障。

3 总结

本文针对石油勘探与开发安全生产的需要，结合当今物联网技术的发展趋势，采用嵌入式技术、无线通信技术、传感器信息采集技术，设计并实现了油气机器人。提出并研究了智能机器人的系统架构和Android智能手机控制终端，通过融合多种传感器模块和油气机器人所配备的无线通信模块，完成了对智能机器人所处周围环境信息的实时采集与传输，保障油气生产安全的同时，节省人力提高工作生产效率。