智能巡检机器人在海洋石油无人井口平台的应用

王朝卿，王毅，丁冬，王晓明，刘茜

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

智能巡检机器人应用于海洋石油无人井口平台，能够很好地保障平台正常的生产秩序。通过其具备的自动巡检、特殊巡检以及手动巡检模式，可以对无人口平台的开关柜进行实时监控并形成图像，将有关信息提供给中心平台的工作人员，极大地提高了巡检效率，降低了工作人员的工作强度。特别是在海上出现恶劣天气时，为保障员工的人身安全，更表现出智能巡检机器人的优点。

1 智能巡检机器人系统特点

智能巡检机器人可根据工作人员的指令，沿着轨道对所需检测的开关柜进行监测，利用传感信息进行传感信息处理，并将处理信息存储在无人平台服务端，以供中心平台工作人员进行访问。在检测到异常情况时发出告警。

2 智能巡检机器人系统构成

图1 智能巡检机器人系统简图

智能巡检机器人系统至少应配置智能机器人本体、轨道系统、监控柜（包括本地监控后台软件、机器人供电系统、机器人通信系统及其它辅助设施）、远程控制柜。

2.1 UPS（不间断电源设备）：为智能巡检机器人系统提供所需的电源，并能保证在断电时，智能巡检机器人系统能够继续运行。

2.2 巡检机器人：具有红外监测、音视频远传、局放监测设备、报警等功能，用于采集监测开关柜的信息。

2.3 监控后台：能够实时、可靠地接受轨道式巡检机器人系统采集的图像、语音、数据等信息并进行处理，监控后台保存采集图像、语音、数据信息时间不少于1个月。

2.4 机器人轨道：为适应海上环境，轨道采用高强度铝合金型材，表面阳极化处理，具有更好的抗腐蚀能力。

3 智能巡检机器人系统主要功能

3.1 智能机器人能与无人井口平台监控后台进行双向信息交互，无人井口平台监控后台能与中心平台的远程集控后台进行双向信息交互，信息交互内容包括监测数据和机器人本体状态数据。

系统具备通信告警功能，在通信中断、接收的报文内容异常等情况下，传送告警信息。

3.2 机器人自检：自检内容包括电源、驱动、通信和监测设备等部件的工作状态，发生异常时能够就地指示，并上传故障信息。

3.3 巡检模式，包括自动巡检、特殊巡检和手动巡检。

3.3.1 自动巡检：系统根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动并完成巡视任务。

3.3.2 特殊巡检：由操作人员选定巡检内容并手动启动巡视，机器人可以自主完成巡检任务。

3.3.3 手动巡检：由操作人员手动遥控机器人，完成巡视工作。巡检内容包括开关柜的外观、运行状态、各类表记读数、运行声音及中、高压柜的柜后绝缘局放。

3.4 仪表读数：对开关柜的表盘进行读数，自动记录和判断，并提出告警。读数的识别率达100%，表记识别误差小于5%。

3.5 接收EMS或中控系统指令：根据后台指令，准确定位并移动到目标检测位置，根据预设任务或指令内容进行数据采集。

3.6 局放检测设备性能：通过地电波和超声波传感器双重监测电器设备中的各种放电信息，精确检测微弱的放电，可抗强干扰。

作业方式两种：伸出非接触式检测和接触式检测，可以有效地发现内部的绝缘缺陷，精准地确定故障位置，后台生成有效趋势分析报告，预警提示，确保设备安全运行[1]。

3.7 红外视频双成像，机器人携带红外热成像仪，准确识别各类设备及环境温度，通过先进的红外双视融合技术，精确定位异常点。

图2 红外双视融合

3.8 避障功能：机器人具备障碍物检测功能，在运行过程中如遇到障碍物可及时停止，避障距离不小于5cm。

3.9 控制功能：机器人应能正确接收本地监控和远程集控后台的控制指令，实现机器人本体转动和设备检测等功能，并正确反馈状态信息；能正确检测机器人本体的各类预警和警告信息，并可靠上报。

4 智能巡检机器人轨道定位方法

图3 巡检机器人识别定位

巡检机器人轨道上带有设备信息生成的二维码，巡检机器人识别二维码并进行解析，得到开关柜信息。利用巡检机器人根据开关柜信息中的位置数据对待巡检开关柜进行检测，并根据设备信息中的类型数据调用对应识别算法对待巡检开关柜进行识别，得到待巡检开关柜运行状态的识别结果[2]。

5 智能巡检机器人系统运行流程图

图4 巡检机器人系统运行流程图

机器人根据巡检指令，通过轨道上的二维码信息识别，对待检测开关柜采集监测信息，并传送至监控后台进行处理，监控后台根据收到的信息生成报表，报告显示巡检点总数、正常点位数、告警点位数及异常点位数，存储在巡检机器人系统的服务端。

中心平台工作人员可通过海底光纤访问无人井口平台智能巡检机器人系统的服务端，并实现远程控制。

6 结语

智能巡检机器人在无人井口平台上的使用，使中心平台的工作人员能够实时掌握无人井口平台开关柜设备的运行情况，高效稳定，准确率高，实现了一体化、实时化，互动化。且不需工作人员在危险场所巡检，降低了读表、记录等工作量。随着科学技术的不断发展，智能巡检机器人在海上石油平台的应用前景广阔，为平台的可靠运行提供了保障。