火电厂输煤廊道智能无人巡检系统的研究与应用

艾彬

摘要： 通过实现火电厂输煤廊道智能无人巡检与定点监测，智能化报警，可视化管理，降低巡检人员工作强度，保障皮带安全经济运行，进而保证发 电机组安全稳定运行，实现输煤廊道安全运行的可控、在控、能控。

关键词： 输煤廊道;巡检机器人;自动巡检;图像识别;摄像头;无线振动传感器

一、引言

火电厂输煤廊道输送线路长，运行设备种类多，栈桥内环境质量差， 巡检点多，导致人工巡检作业劳动强度高、积极性差、安全性低。栈桥内 现有工业电视监控范围有限，栈桥内现场状态监测要素少，难以实现输煤 栈桥全线路的状态实时、量化监测与管理。输煤廊道搭建智能无人巡检系 统，对廊道内部进行全线路、全方位、全自主的无人巡检，实现无人化巡 检、可视化管理， 提高输煤系统运行的安全性，避免因人工巡检不全面、 不量化、人员素质依赖性强引起的各种安全事故与损失。

二、输煤廊道巡检现状

输煤系统人工巡检存在问题包括：

1）现场高效率、准确巡检难度大。

输煤廊道依赖于人工的巡检模式难以实现现场缺陷第一时间发现，一 旦局部发生异常， 完全依靠人力巡检及时发现，难度极大，往往是皮带大 面积撕裂、皮带发生明显冒烟起火、严重堵煤、撒煤时才能发现，对异常 的及时处置和后期修复带来较大困难。输煤沿线不可避免存在一定程度的 粉尘，工作环境也存在一定职业健康危害，对工作人员身体有一定负面影 响，也制约巡检工作效能提升。

2）现场设备巡视工作过分依赖人工、不能及时有效发现问题。

输煤系统在现场巡检过程中，振动、轴温、本体温度等都需要手工采 集录入，无法一次获取多种信息，基于纸面的信息反馈存在滞后性，难以 及时发现问题，同时出错概率高、工作量大，另外制约事后基于采集到的 信息还原现场真实情况，巡检结果难以综合分析，对实现设备预测性维护 无太大意义。

3）现有监测手段有限、已有监测设备未充分发挥作用。

现有监测手段比较单一， 比如转动设备只能监测到温度、电流和压力， 无法监测到振动、噪声等。输煤系统现场部署的视频监控设备用途单一、  视频监控人员靠人工监视图像，工作量大，效率低同时出错概率高。

三、输煤廊道智能无人巡检系统设计

根据输煤系统安全管理要求，基于机器人、AI 智能、多传感器融合、 大数据库、深度学习、视觉分析判断、图像处理等技术，系统包括轨道智 能巡检机器人系统、综合智能化机器人巡检监控平台两部分组成，通过移 动、定点两种监测手段，机器人巡检采用轨道巡检机器人实现动态巡检; 定点智能监测在固定点位安装智能工业摄像机和输送带检测设备实现实时 智能监测;综合智能化机器人巡检监控平台进行后台分析与监控。满足智 能巡检，数据采集传输、设备运行状态判断，预警提醒、辅助调整、历史 数据查询、报表生成等多种功能。

1.智能巡检机器人系统

1.1 轨道传动系统

轨道式智能巡检机器人通常分为导轨式和索道式， 两者工作原理不同， 考虑输煤区域工作环境、电机平均出力、执行机构维护等因素，多选用导 轨式智能巡检机器人作为输煤廊道使用，实现对输煤廊道整线巡检设备和 人员的多方位监测，实现开机前巡检。

1.2 智能巡检机器人平台

1）智能检测系统

视觉感知： 360 度云台搭载高清摄像头，实现对皮带整线、周边设备 及现场人员的监测。同时为了满足监控需求，增加补光设备，适合低照度 情况的使用。视频信息可通过网络传输到程控室，方便程控人员对现场作 业场景进行实时视频监视。

环境检测： 根据输煤廊道特殊的环境， 检测系统主要搭配温度、声音、 粉尘浓度、可燃气体浓度等采集传感器。

视觉与温度感知：工业自动化领域专业红外高清摄像头，实时图像监  测减速机电机、滚筒、落煤管、皮带松紧装置等运行情况， 实时分析报警。 红外测温能够准确捕捉减速箱电机、除铁器、滚筒、皮带煤堆表面等异常  温度。

声音异常识别：搭载双噪声监测模块，实时采集整线托辊声音并采用专业软件分析，实现对整线运转托辊的音频采集、分析、定位报警。

皮带撕裂探测：非接触方式自动检测皮带表面的纵向撕裂。在第一时 间发出报警并停止皮带运行， 以免事故进一步扩大， 采用预防为主的策略， 以确保避免皮带大面积撕裂事故的发生。

落煤管堵塞监测：通过上下级皮带机煤流分析算法，实时检测落煤管 煤流情况，判断落煤管堵塞情况，实现皮带断煤、落煤管堵塞情况、导煤 槽给料不在皮带中心、翻板不到位等异常报警。

振动监测：通过安装在电机、减速箱上的测振设备，传输设备实时振 动状态，并起到异常报警功能。

2）自动升降系统

搭载剪叉式自动升降臂，不易造成升降臂积灰卡阻，并且通过升降臂 在巡检过程中对皮带下方托辊、刮煤器等设备进行检查，通信故障或失电 异常时能够自动收回到初始状态。

3）自动充电系统

巡检机器人具备自动充电功能，在需要充电时能够自动返回原点位置 完成自动充电。充电方式为无线充电，且配备磷酸铁锂电池，温度稳定性 好，不易出现燃烧事故。

4）避障系统

巡检机器人具有智能防撞与避障功能，采用雷达探测，对行进路线前 方的障碍物和工作人员进行探测，遇到障碍自动停止， 并报警，同时加装 安全触边，防止碰撞造成人员及设备损伤。

5）通信系统

通信系统采用无线传输方式。机器人与本地监控后台进行双向信息交 互，信息交互内容包括检测数据和机器人本体状态数据。

四、输煤廊道智能无人巡检系统关键技术

1.实时监控设备的运行状态和现场环境的安全状态，提升巡检效率和 质量，扩大监测范围，降少巡检死角和盲区;

2.AI 识别算法，持续跟踪检测皮带跑偏、托辊异音、煤流异常等重要 生产运行参数，准确发现及时诊断为运行调整、检修维护提供建议，提高 设备运行稳定性，提升输煤智能化管理水平;

3.运用 RFID 定位以及检测系统提高系统报警准确性和及时性， 及时准 确发现皮带打滑、跑偏、煤层温度异常等故障并处理， 提高相关报警保护 动作的及时性和准确性，针对皮带异常进行有效检测报警。

4.采用搭载双噪声监测模块， 通过对设备运行时的声音进行频谱分析， 识实时采集整线托辊声音并采用专業软件分析，实现对整线运转托辊的音 频采集、分析、定位报警。

五、结束语

本文主要是以火电厂输煤廊道作为研究对象，基于机器人、AI 智能、 多传感器融合、大数据库、物联网、深度学习、视觉分析判断、图像处理 等技术，专为输煤廊道系统设计开发，适应输煤廊道系统设备运行环境， 可以对输煤廊道内粉尘、温度、设备运行状态、设备振动、跑偏、漏煤、 设备异常声音等进行监测和自动报警。该系统可以实现对输煤廊道的智能 化监控，降低运维人员劳动强度，减少人力成本，提高巡检效率，降低事 故发生率，保障输煤系统的安全运行。

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