LNG 行业智能巡检机器人应用场景综述

任玉洁，刘 冰，吴健宏，邢 楠，田 靖

（中海石油气电集团有限责任公司，北京 100028）

0 引言

LNG 产业巡检环境复杂，布置了大量的管道及管线，一旦发生险情，巡检人员生命安全将受到威胁，更无法及时处置危情；而且人力投入多，至少需2～3 名巡检人员为一组进入站场，且必须携带大量装备，增加身体负担，影响巡检任务的完成；人工巡检数据记录落后、主观性强，不同工作经验、技能水平人员对巡检质量影响极大，数据分析可行性差，且易发生漏巡、错巡等，存在巡检质量差等问题[1-4]。

随着经济的发展，人工智能逐渐出现在人们的视线，人工智能将成为其新的竞争热点，巡检机器人更是其中的重中之重。在不少LNG 企业内，工业机器人能够替代工人巡检，已经逐渐成为趋势[5-9]。

智能巡检机器人的好处是可以自由切换无轨导航和轨道导航，定制化携带摄像头，定时、定点、定路径巡检，可见光视频监控，数据分析可以进行违停检测，可替代人工做到异常监控如火灾情况、智能识别、垃圾检测和表盘数据等，弥补了人工在收集数据发生遗漏导致分析错误的状况出现。当有异常数据出现时，软件上进行设置可以迅速报警，当有紧急情况或发现有异常安保问题时，智能移动机器人能迅速传输信号进行报警，保证不出现安全治安问题。可以在最快的时间内采取行动处理好问题[10-12]。

1 LNG 智能巡检机器人主要应用场景

1.1 LNG 接收站场巡检

园区巡检机器人产品特点主要有：①实现机器人完全自主行走、语音远程控制行走，具备自主避障功能；②当电量不足时自主返回充电房充电；③机器人在固定位置对数字仪表数字的读取，实时传输到后台、入库；④人员可随时监控。当有异常数据出现时，软件上进行报警；⑤迅速处理异常安全问题。机器人现场摄像头采集的视频实时回传到后台，后台实时监控，根据企业需求增加响应的检测设备及检测功能。

园区巡检机器人的出现除了可以帮助企业实现安全巡检之外，还能够增加企业的特色。另外园区巡检机器人的出现还能够帮助企业减少招工难、管理难、运营成本高一系列的难题。

主要技术要求有：①防爆规范；②满足电磁兼容要求；③满足机械振动性要求；④满足巡检功能：可见光检测、红外检测、噪声检测；⑤满足运动性能：自主导航定位、防碰撞、防跌落、具有越障能力、涉水能力、转弯能力、续航能力、充电能力等；⑥满足智能报警功能：机器人异常报警，备检设备异常报警：应包括过热、三相温差异常、各类表计读数异常、设备分合状态异常等。

1.2 电力巡检

传统电力巡检方式是相关技术人员通过简易设备，结合自身在行业内的经验，对变电场主要设备进行巡查，存在人员成本高、工作质量可靠性差等问题，人员检测出的质量问题也无法及时回传变电场终端，动态响应能力偏低。如果工厂场所处于较为恶劣的条件下，相关技术人员进行巡检时还存在较大的作业风险，在国家严控企业安全管理背景下，人工巡检方式逐渐无法满足时代的需求。21 世纪以来，信息化技术呈爆炸式增长，电力巡检也逐步融入智能化元素，新型智能巡检方式应运而生。

应用于电力巡检方向的智能机器人，目前发展出了自主巡检和人工控制两种方式，正常可通过设定智能巡检路线，实现完全无人操作下的电力巡检。如果出现极端天气或者其他恶劣影响，可以选取人工介入方式，对室外高压设备及其他危险区域进行重点筛查。智能巡检机器人还可以对发现的问题，如设备缺陷、异物悬挂等，进行记录并上传，实现真正意义上的全自动无人值守。

LNG 电厂智能巡检机器人，每天可以巡视整个电厂3 遍，每台机器人每天要扭动脑袋700 多次，能够有效减轻变电站值班人员的工作强度。通过电力机器人智能化运检，极大地推进了变电站的自动化进程，可实现全自主、高效率、全天候巡检，运检精度准、安全系数高、适应能力强。变电站智能巡检机器人工作成果显著。以500 kV 变电站为例，机器人巡检频度可提高3 倍，人工例行巡视工作量下降71.4%。LNG 电厂智能巡检机器人如图1 所示。

图1 LNG 电厂智能巡检机器人

1.3 机房巡检

机房智能巡检机器人主要应用于各个领域的设备机房、信息机房、配电室、主控室、高压开闭室等。机器人通过接受系统发出工作指令，执行相应的工作任务，实现对室内所有设备全方位巡检覆盖。一方面结合机器人巡检系统实现自主巡检、采集信息等功能，另一方面可作为固定监控设备的补充，有效扩大监控范围。机房巡检机器人如图2 所示。

2 LNG 智能巡检机器人技术优势

LNG 智能巡检机器人的技术优势主要包含6 个：①通过图像建模识别技术和机器深度学习算法，自动识别现场各种数字、指针仪表、阀门、液位计以及开关等设备状态，也能对液体滴漏进行识别，平均识别一个检测物体在15 s 内，可以代替人工到现场进行抄表；②通过3D 激光扫描遥测功能模块，对被检测工艺设备或者半径50 m 区域内的空间区域的甲烷气体泄漏精确检测和定位，相对于目前的检测手段更加精确和覆盖面更广；③通过红外热成像测温技术实现对设备发生超温、剧烈温升及天燃气泄漏的及时捕获和推送报警信息，能够挖掘出更深的设备运行健康数据，预测更准确；④通过对压缩机、分离器、管线等动设备的声波信号进行采集，建立声波频谱分析算法模型，通过大数据分析，对比历史数据变化，可有效判断现场动设备健康状态，对未来状态进行预测。该方法相对于现有的靠人的听觉判断更加准确和可数字化；⑤通过手动遥控巡检的方式，可以避免人到易燃易爆、有毒有害等危险环境下的巡检作业；同时提供机器人的远程侦察和音视频对讲功能；⑥机器人巡检系统平台软件可方便地融入现有的监控平台，并且通过标准的数据访问接口实现数据共享，并且结合现有的DCS 系统，实现联动巡检，使得机器人巡检工作更加智能。另外，当巡检区域大时，可由多台机器人同时巡检，提高效率。

3 结束语

（1）LNG 产业巡检环境复杂，人工巡检存在风险高、投入大、质量差等问题，随着经济的发展，巡检机器人逐渐取代工人巡检，实现自由切换无轨导航和轨道导航，替代人工做到异常监控、智能识别、垃圾检测和表盘数据等，弥补了人工在收集数据发生遗漏导致分析错误的状况出现。

（2）LNG 智能巡检机器人主要应用场景包含LNG 接收站场、变电站、各个领域的设备机房，其中LNG 接收站场智能巡检机器人具备自主避障功能，当电量不足时自主返回充电房充电，将仪表数据实时传输到后台、入库，同时能够迅速处理异常安全问题；变电站智能巡检机器人能够对室外高压设备进行巡检，可及时发现电力设备的缺陷、异物悬挂等异常现象，自动报警或进行预先设置好的故障处理；机房智能巡检机器人可进行自动巡检、数据采集，同时进行设备监控。

（3）智能巡检机器人在现场应用过程中展现出人工巡检无法比拟的优势，是今后LNG 行业与人工智能融合的重要发展方向。