核電廠應(yīng)用智能巡檢技術(shù)的可行性分析

胡聰旺，周項超

（海南核電有限公司，海南 昌江 572700）

隨著高科技程度的不斷提升，核電廠對于巡視工作的規(guī)范性和高精度性要求越來越高。為了能夠使核電廠巡視工作實現(xiàn)標準化，做到準確定位缺陷位置并及時對其進行調(diào)整，同時做到更好的信息交互，利用智能化巡檢技術(shù)開發(fā)相應(yīng)設(shè)備十分有必要。

1 智能巡檢技術(shù)簡介

1.1 智能巡檢技術(shù)概況

傳統(tǒng)巡檢技術(shù)是以人工巡回檢查的方式進行，智能化巡檢則是將科學技術(shù)作為支撐，對發(fā)現(xiàn)的缺陷和安全隱患及時做出警報，提醒相關(guān)部門及時處理，防患于未然。智能巡檢技術(shù)在巡檢方法上有了較大的進步，通過對巡檢對象、工作方法的預設(shè)工作的巡檢，自動完成對檢測數(shù)據(jù)的運輸并實時監(jiān)控，以使問題能夠得到及時的處理。

1.2 智能巡檢技術(shù)的優(yōu)勢

可以對巡檢對象、巡檢時間和巡檢方法進行提前設(shè)置，根據(jù)情況提供較為完善的工作計劃和工作規(guī)劃，確保按時進行巡檢工作，提升工作的效率，確保工作完成質(zhì)量。

其次，能對巡檢數(shù)據(jù)的記錄和觀察工作，實現(xiàn)保存和備份原始數(shù)據(jù)、提供歷史工作軌跡和工作具體情況的視頻音頻回放等工作，有利于工作人員隨時了解工作情況，以便及時完成對數(shù)據(jù)信息的智能化統(tǒng)計。

最后，可以綜合利用各種智能化手段來檢查巡檢對象的設(shè)備運行狀態(tài)，將該設(shè)備信息進行有效的整合，以便能夠在智能巡檢管理平臺上完成綜合有效的反應(yīng)。

1.3 智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，巡檢領(lǐng)域也開始運用各種智能化設(shè)備來代替人工，實現(xiàn)了過程的智能化和自動化，對于一些高危險度、較遠距離的巡檢任務(wù)來說，智能化技術(shù)相比于人工來說有著極大的優(yōu)勢。隨著時代的發(fā)展，智能巡檢技術(shù)的智能化應(yīng)用方法和設(shè)備也出現(xiàn)了多樣化的情況，包括定點攝像頭、智能巡檢機器人、滑軌攝像頭等等，在無線溫控裝置、無線監(jiān)測裝置等各種設(shè)備的配合之下，可以利用終端手機軟件或者電腦客戶端隨時隨地對大型設(shè)備的工作狀態(tài)實現(xiàn)監(jiān)測，避免了各類安全事故的發(fā)生，未雨綢繆。

智能巡檢機器人分為有軌和無軌兩種。有軌機器人的結(jié)構(gòu)更加簡潔，相當于滑軌機器人，能夠利用四驅(qū)底盤實現(xiàn)在冰雪環(huán)境中完成巡視作業(yè)，降低了惡劣天氣因素對巡視工作的影響，使得智能巡檢技術(shù)的長處得到了充分的展現(xiàn)。無軌機器人裝有相應(yīng)的攝像頭和運動機制，能夠完成在超大規(guī)模環(huán)境中的巡視作業(yè)，降低了惡劣電磁環(huán)境對于巡視工作的影響，充分展現(xiàn)了智能化技術(shù)的優(yōu)勢所在。

1.4 智能巡檢技術(shù)存在的問題及解決方法

（1）紅外測溫不準確。因為巡檢環(huán)境設(shè)備布置的高度復雜性，巡檢技術(shù)會受到巡檢路徑、實際場地的各種限制，未達到人工巡視的靈活程度，因此在實際巡檢工作中存在著校準差錯問題，導致實際的溫度和測量得到的溫度有較大的偏差，甚至會與實際情況完全不符。為此，應(yīng)該添加相應(yīng)的距離巡視單元，從而可以對巡檢設(shè)備實現(xiàn)較為精準的測溫工作。

（2）數(shù)據(jù)讀取不夠精準。智能巡檢設(shè)備通常來說都會配備極高清的攝像頭，其精確度會遠高于人類的視覺清晰度，并且該攝像頭還擁有變焦功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對遠距離數(shù)據(jù)的準確讀取，再將收集到的數(shù)據(jù)利用圖片的形式進行保存，有利于后面數(shù)據(jù)分析工作的進行。但巡檢環(huán)境的高度污濁性，使攝像頭或者數(shù)據(jù)表變得很臟，工作人員未能及時發(fā)現(xiàn)處理，導致獲取的圖片不清晰、讀取的數(shù)據(jù)不夠準確。為此，應(yīng)增加自動檢測并清潔的裝置，一旦檢測到污垢就能根據(jù)程序指令自動完成清洗工作。

（3）對巡視路徑判別不夠準確。一般來說，智能巡檢設(shè)備將以近距離碰撞停障感應(yīng)裝置和遠距離超聲停障感應(yīng)裝置為基礎(chǔ)，保護設(shè)備的安全性，不會因與障礙物碰撞而發(fā)生損壞。然而在實踐中，智能巡檢設(shè)備將核電廠的雜物或工作人員當作是障礙物而停止前進。如果未能夠及時觀察到該問題，機器人可能會一直停留在原始位置上，直至電量被耗盡；機器人不具備上下移動的能力，因此很難巡檢到一些基礎(chǔ)面較低的系統(tǒng)設(shè)備，如泵坑底部等，應(yīng)采取安裝攝像頭或定向采集數(shù)據(jù)信息的方式加以解決。

2 核電廠應(yīng)用智能巡檢技術(shù)的必要性

人工巡檢技術(shù)在核電廠巡檢中存在著錄入效率不高、監(jiān)管人員匱乏、抄表數(shù)據(jù)錯誤率偏高、查詢數(shù)據(jù)難度大等不足之處，導致人工巡檢很難滿足現(xiàn)階段核電廠的巡檢需求，應(yīng)用智能巡檢技術(shù)已迫在眉睫。據(jù)調(diào)查顯示，電子編碼的標簽隨著核電廠變電設(shè)備的變化而變化，對電子標簽實行規(guī)范化管理，再借用小型采集器可以實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的儲存，并且程序的編程也十分簡單易行。由此可知，采用智能化設(shè)備對核電廠進行智能巡檢工作優(yōu)勢明顯。

3 核電廠智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計模式與基本結(jié)構(gòu)

3.1 核電廠智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計模式

需要在完成巡檢項目的綜合考慮之后，確定出最適合的巡檢路線。在進行巡檢過程中，利用微型掃描器完成對標簽編碼的掃描，并及時完成數(shù)據(jù)的自動存取工作，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集時間，而非認為是進行時間輸入，在一定程度上規(guī)避了巡檢人員出差錯和作弊的可能。設(shè)備在完成了當前項目的數(shù)據(jù)采集工作之后才能夠進行下一步工作，保證程序有序的開展，減少了程序錯亂、出差錯的可能。

3.2 核電廠智能巡檢系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

后臺數(shù)據(jù)運用同步技術(shù)是根據(jù)其實際需要對數(shù)據(jù)信息申請獲取，通過服務(wù)器完成數(shù)據(jù)獲取。本過程并不是根據(jù)服務(wù)器的相關(guān)規(guī)定要求定時定量產(chǎn)生數(shù)據(jù)包，而是根據(jù)實際情況進行具體判斷分析。巡檢系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對多種類型的數(shù)據(jù)庫完成交互，達到同時運行多種類型的中心數(shù)據(jù)庫的目標。

4 核電廠智能巡檢技術(shù)的基本原理

核電廠的智能巡檢設(shè)備的管理模式可以實現(xiàn)管理目標，在對不同環(huán)境下核電廠重要設(shè)備設(shè)施完成數(shù)據(jù)進行收集，以獲得實現(xiàn)管理目標所必須的數(shù)據(jù)信息，并為數(shù)據(jù)分析工作奠定了基礎(chǔ)。設(shè)備出現(xiàn)故障后，應(yīng)立即開啟缺陷管理流程，根據(jù)設(shè)定流程完成傳遞工作，判斷出缺陷類別，實現(xiàn)綜合性的目標。在運行過程中，值班職工會運用智能巡視系統(tǒng)的終端進行巡視檢查。在檢查的過程中，既可以系統(tǒng)完整的檢查所有設(shè)備，或者對任意一個設(shè)備完成精細檢查。應(yīng)按照設(shè)定好的路線進行設(shè)備檢查，在對準設(shè)備電子標簽和智能巡檢終端之后，利用無線電射頻技術(shù)對該標簽編碼進行掃描，其對應(yīng)的設(shè)備號便顯示出來。巡檢人員可以選擇觀看該設(shè)備的信息，并且及時完成對設(shè)備以及巡檢情況的詳細記錄。在遇到設(shè)備故障時，應(yīng)該完善缺陷類型，及時記錄缺陷信息，并且適當進行自行表述。

5 智能巡檢技術(shù)的設(shè)計特點

5.1 人臉識別

由于核電廠區(qū)域是特殊環(huán)境，為防止無關(guān)人員隨意出入，利用新技術(shù)設(shè)計人臉識別系統(tǒng)非常必要。首先，合法的人臉數(shù)據(jù)都會被保存在智能巡檢設(shè)備的后臺數(shù)據(jù)庫當中，當在識別區(qū)域出現(xiàn)人臉信息時，設(shè)備就會對該信息進行及時收集，并立即完成與后臺數(shù)據(jù)庫信息的比對，最終判斷是否允許該人進入核電廠區(qū)域。如未完成相應(yīng)匹配情況，智能巡檢設(shè)備會發(fā)出警報，確保工作人員的人身安全。同時，為了防止惡意闖入，智能巡檢設(shè)備還能夠自動完成報警操作，對異常人員進行定位、監(jiān)控工作，從而可以避免危險情況的發(fā)生。

5.2 操作核對

傳統(tǒng)上來講，人工操作很容易出現(xiàn)疏忽大意而導致出錯的情況，利用智能化設(shè)備監(jiān)控可以保證操作的準確性、可靠性和安全性，降低了危險發(fā)生的頻率。智能化設(shè)備可準確判斷設(shè)備的運行頻率，有利于準確把握作業(yè)效率、確保工程質(zhì)量。同時，還可以增加“最后確認”的步驟，確保相關(guān)人員已到位、開關(guān)分合狀態(tài)完全正確、操作后設(shè)備狀態(tài)完全符合等，降低了安全事故發(fā)生概率。

5.3 危險區(qū)域識別

核電廠作業(yè)區(qū)域分為危險區(qū)域和高度危險區(qū)域，即禁區(qū)。為了防止安全事故的發(fā)生，在兩種區(qū)域中都不允許無關(guān)人員隨意進出，因此在對核電廠的各臺設(shè)備進行施工時，應(yīng)嚴格控制指定區(qū)域的人員流動情況，如有非備案人員進入危險區(qū)或者禁區(qū)，智能巡檢設(shè)備應(yīng)在發(fā)出警報的同時實時監(jiān)控其行為，避免因為無關(guān)人員的錯誤操作而對核電廠造成威脅。

5.4 應(yīng)急處理

在施工現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況之后，智能巡檢設(shè)備會將危險情況的視頻或者聲音快速發(fā)送給值班的運行維護人員，通知其立即檢測現(xiàn)場情況。例如，智能巡檢設(shè)備與火災報警系統(tǒng)連鎖，當火災出現(xiàn)之后，智能巡檢設(shè)備及時到達報警區(qū)域，用紅外線測試儀確定火災是否真實存在，圈畫出發(fā)生故障的空間范圍，及時檢測范圍內(nèi)所有設(shè)備的情況，通過排除正常設(shè)備不斷縮小空間范圍，直至找到出故障點，以告知運維人員采取下一步行動。此時，運維人員無須在場，可以根據(jù)視頻文件利用其專業(yè)知識分析，提升對相關(guān)意外事故處理的專業(yè)性、科學性和高效性，在確保人員安全的同時也能及時解決核電廠的危險情況。

6 核電站智能巡檢技術(shù)可以實現(xiàn)的功能設(shè)計

6.1 移動站控制系統(tǒng)層

移動站控制系統(tǒng)層主要是由采集程序?qū)印㈦娫撮_關(guān)系統(tǒng)、運動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、導航定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)等五個方面組成，該系統(tǒng)層可以利用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)對智能巡視設(shè)備的多功能、多方面的操作。其中，導航定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要是由定位傳感器組成，可以監(jiān)測和控制智能巡視設(shè)備所在的位置；采集程序?qū)拥墓δ苁菍崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和收集，主要通過紅外線測試儀和攝像機兩種設(shè)備來完成；運動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中包括對電能的控制功能，能夠調(diào)節(jié)智能巡視設(shè)備的驅(qū)動狀況，同時還能夠調(diào)節(jié)設(shè)備的運動控制器，以滿足其運動需求。

6.2 基站控制系統(tǒng)層

通常來講，可以通過無線遙控器來實現(xiàn)對智能巡視設(shè)備的遠程控制，也可以設(shè)置該設(shè)備的自動巡檢模式和方法，通過設(shè)備上的攝像頭等裝置，甚至可以實現(xiàn)對圖像的實時監(jiān)控功能。后臺顯示器顯示巡視設(shè)備的內(nèi)部工作狀態(tài)，實現(xiàn)對該設(shè)備位置的有效監(jiān)控和運動控制，有著極為重要的實際意義。另外，數(shù)據(jù)庫中還存儲著大量有關(guān)于該設(shè)備的任務(wù)管理系統(tǒng)、工作時間等，以便實時查閱使用。

7 核電廠中智能巡檢技術(shù)的實際應(yīng)用

7.1 智能巡檢無人機

智能巡檢無人機利用物聯(lián)網(wǎng)的各類裝置，如雷達、攝像頭、紅外線測溫儀等等，實現(xiàn)對廠房外部設(shè)備及內(nèi)部無法飛行區(qū)域的檢查。及時對缺陷錯誤類別進行判斷分析，有效提升核電廠的安全水平。一般來講，智能巡檢無人機的工作效率高達人工巡檢效率的2.5 倍，減少人力資金投資和分配不均的問題，將來或許會成為核電廠維護的主要手段。

7.2 應(yīng)用智能巡檢技術(shù)實現(xiàn)集群控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

智能巡視設(shè)備終端需要專用網(wǎng)絡(luò)連接到運行維護人員的控制后臺。核電廠的運維人員可以同時檢測多臺智能巡檢設(shè)備的數(shù)據(jù)，因此可以利用5G技術(shù)，采用星型網(wǎng)絡(luò)的連接方式實現(xiàn)對不同站點智能巡視設(shè)備的統(tǒng)一管理。

7.3 利用智能巡檢技術(shù)構(gòu)建三維地圖

此項技術(shù)可以實現(xiàn)構(gòu)建核電廠虛擬仿真模型。三維電子地圖在一定程度上克服了二維電子地圖的局限性，能夠較為準確地對巡邏地點進行定位，并進行實時的數(shù)據(jù)監(jiān)測分析。另外，設(shè)備運行時間過長會逐漸老化，能根據(jù)溫度曲線進行準確的推斷。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的三維電子地圖可以提升智能巡視技術(shù)的功能，使其在實踐中擁有更廣泛的應(yīng)用。

7.4 智能巡視機器人

智能巡視機器人是由充電系統(tǒng)、機器人本體、數(shù)據(jù)監(jiān)控后臺以及無線傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)幾個部分構(gòu)成。機器人采用無軌導航方式，為實現(xiàn)迅速有效部署、核電廠站間調(diào)配等功能奠定基礎(chǔ)，同時該設(shè)備還采用四輪獨立驅(qū)動的方式，能夠適應(yīng)各種復雜的環(huán)境，十分適合核電廠的巡視環(huán)境。另外，巡視機器人還可以通過綜合導航系統(tǒng)實現(xiàn)對巡視路徑的分析判別功能，利用紅外熱像智能檢測技術(shù)實現(xiàn)對核電廠溫度的監(jiān)測，利用聲音檢測技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備缺陷類別的判別分析等。最后，該機器人擁有耐高溫、耐高壓、防水的功能，在自身跌倒后會啟動自動報警功能，引起運維人員注意。智能巡視機器人可以在降低巡視成本的同時大幅提高缺陷判別精度和持續(xù)導航時間。

8 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)化程度的不斷提升，智能巡檢設(shè)備正在逐步發(fā)展。技術(shù)的進步使得智能巡檢設(shè)備能夠克服人工巡檢的盲點，充分發(fā)揮其靈活性和智能化，對未來核電廠運行維護方面發(fā)揮著重大作用。