輸煤廊道機器人的自動巡檢系統技術開發探討

國能九江發電有限公司 李 旭 黃曉明 司朝輝

1 輸煤廊道機器人的相關研究

1.1 輸煤廊道研究

輸煤廊道是一種用于運送煤炭的線路，同時也是一種安裝形式。輸煤裝置按照具體的形式，可分為輸煤廊道和輸煤棧橋2種形式，其中輸煤廊道在實際建設中類似于地溝的形式，一般以地下或半地下的結構形式，借助輸送機實現對煤炭的運輸。在實際的使用中，輸煤廊道具有較高的運送效率，能夠滿足實際使用的基本需求，實際的運輸方式有皮帶運輸、氣力運輸和管道運輸幾種形式，實際的使用中，皮帶運輸的使用效率最高[1]。

1.2 輸煤廊道機器人巡檢的優勢與難點

1.2.1 優勢

實際的輸煤廊道機器人巡檢工作中，通過機器人巡檢不僅保證了巡檢的效率，還能讓巡檢工作不受到主觀因素的影響，并且機器人工作不會受到天氣的影響，能滿足輸煤廊道的工作需求，任意環境下機器人都能保持正常工作狀態、能夠保證巡檢的質量。除此之外，機器人巡檢是由機器人代替人類巡檢，能夠適應任何工作環境，并且可以保證巡檢工作的安全系數。

此外，機器人巡檢是以圖像識別系統、紅外測溫等技術為基礎構建的巡檢系統，實際的使用中，有效地豐富了巡檢的工作手段，并且還能適應惡劣的工作環境，可以有效提升巡檢工作的質量、降低隱患，并且通過機器人的巡檢，能夠及時發現問題并采取有效的控制手段，降低巡檢質量的發生。另外，巡檢工作制度可以提升巡檢的質量，避免巡檢過程中人為因素導致紕漏的發生[2]。

1.2.2 機器人自動巡檢的難點

為了實現機器人自動巡檢，需要結合實際情況，合理對機器人自動巡檢的相關技術進行利用，從而實現對系統的構建。但是實際的系統建設中會發現，輸煤廊道中的環境惡劣，一般情況下，廊道內部電纜隧道面積大、相關設備種類多、環境復雜程度高，甚至還會有橫貫廊道的航車或跨越皮帶的通行橋。另外，輸煤系統的長度相對較長，并且還會經過轉運站并實現周轉。整個輸煤系統從煤倉到鍋爐煤倉之間的距離控制在200m，爬坡約18°，并且一段皮帶輸送機經轉運站到過濾段皮帶的輸送時間，存在垂直落差。

2 輸煤廊道機器人的自動巡檢系統技術的開發研究

2.1 總的設計方案

為了保證輸煤廊道機器人的自動巡檢系統正常運行，就要注意的巡檢系統的設計與建設，確保自動巡檢系統的穩定運行。實際的系統設計中，包括如下的相關內容。

輸煤廊道的自動巡檢機器人應具有相應的軌道系統、巡檢機器人本體體系，在線圖像識別系統等，通過這些系統的合理運行，滿足自動巡檢系統的基本工作需求。其中，系統的這些部分需要相應的技術支持，從而保證系統的穩定性與系統的可靠性。這些技術包括智能分析技術、機器學習技術、危機預測感應技術、故障診斷技術、相應的控制技術和多傳感器信息融合技術，這些技術的合理運用能夠滿足自動巡檢系統的基本需求[3]。

圖1 自動巡檢系統的拓撲關系圖

2.2 機器人本體

為了確保機器人的正常工作，需要保證機器人具有較高的信息采集能力，所以機器人要具備相應的高清攝像頭、溫濕度傳感器、聲音傳感器、聲光報警器、氣體監測儀器、超聲避障系統等。為了滿足實際使用的基本需求，需要對機器人的這些內容融合到一起，從而實現嵌入式控制設計，完成全工業化元器件的設計。

為了保證機器人能夠在輸煤廊道中正常運行，需要對機器人的運行方式進行選擇，本文結合軌道系統實現對軌道運行方式的設置。并且，為滿足信息采集的功能，需要對機器人本體、機器人的驅動裝置、音頻傳感器、攝像機等部分進行控制，確保機器人能夠滿足實際的信息采集需求。

結合機器人的實際情況，發現機器人主要是由機器人本體系統、運行軌道系統、電源系統和軌道消塵除灰系統等構成。從而滿足機器人正常運行的基本需求。如圖2所示，為本文的機器人自動巡檢系統的行走系統結構示意圖。

圖2 行走系統結構示意圖

2.3 大數據后臺管理系統

通過機器人采集相應的信息，再由系統對數據進行分析，從而保證數據信息的合理分析，確認輸煤廊道的正常工作，降低影響輸煤效率的問題帶來的影響。

后臺管理服務器計算機設在輸煤控制室內，現場由機器人所采集的數據信息經由線路傳遞到大數據后臺管理系統中，從而實現對輸煤廊道的遠程管理，積極推動大數據后臺的管理質量。實際的工作中，由系統進行集中管理，最后實現對數據信息的存儲，確保巡檢數據具有一定的可查詢性，后續工作中，如果要用到巡檢數據，可通過查詢獲取相應的數據，滿足工作的基本需求。

這部分系統主要是由5個子系統構成，子系統的穩定運行確保大數據后臺管理系統的穩定運行。同時，系統還能實現巡檢機器人工作狀態的實時呈現，能夠使得相應的工作人員獲取具有真實感的信息。這部分系統中需要有實時監控主界面，用戶可以通過自動巡檢系統獲取機器人系統的視頻，并且能夠實現現場數據的實時獲取，從而滿足相關管理工作的基本需求[4]。

智能巡檢管理技術。這部分技術是保證機器人穩定運行的基礎，也是確保巡檢系統作用發揮的基礎。實際的管理中，要保證機器人可以根據預先設定好的任務進行巡檢，并且還能夠根據后臺界面進行遠程操控并實現巡檢工作。機器人的巡檢可以分為自動巡檢和半自動巡檢2種形式，其中，自動巡檢是機器人按照設定好的線路進行巡檢，而手動巡檢是人為操控機器人進行巡檢。一般情況下，機器人的巡檢可以分為全面巡檢、定制巡檢和定點檢測等巡檢方式，每種巡檢方式都有各自的優勢，所以要結合實際情況確認巡檢的質量，及時發現問題所在。如圖3所示，為本文的機器人巡檢管理策略。

圖3 自動巡檢的管理策略

大數據存儲技術。機器人巡檢的過程中能夠產生大量的數據，而且這些數據具有各種格式、各種規格和各種形式。所以就要求這些數據可以被存儲，還能實現可重復利用。這樣就可以大數據存儲技術為基礎，實現對數據信息的存儲，并要求數據的保存期限不低于24個月，使得24個月內可以隨時的對數據信息進行調用[5]。

機器人控制。為了滿足機器人自動巡檢，要求機器人可以被合理控制，讓機器人可以通過遠程控制，實現運行、云臺的轉動等操作，能實現有效的遠程控制，從而滿足用戶不斷變化的控制需求。

雙向語音，遠程視頻。機器人自動巡檢系統還要具備聲音的雙向功能，并且能夠實現遠程視頻的功能。也就是說，當機器人巡檢過程中發現問題后，維護人員到達故障現場后，工作室內的人員可以借助雙向語音和遠程視頻實現溝通，從而提升故障的處置水平。

2.4 自動巡檢方案及功能

皮帶機傳動，傳動件溫度監測的設計方案。為了獲取相應的數據，本文選擇了紅外熱像儀對相應的信息進行獲取，從而能夠不間斷的對溫度進行檢測。

皮帶狀態的智能識別。實際的機器人巡檢過程中，需要對皮帶狀態進行識別，判斷皮帶是否存在撕裂、撕邊的問題。如果存在這些問題，則說明皮帶出現了故障，需要對皮帶進行更換。為了確保識別的效果，需要選擇300萬以上像素的攝像頭，并控制分辨率為1920×1080，以此為基礎實現對采集頻率的控制，一般為30幀/s[6]。

異物闖入、危險行為識別。這部分主要是一個危險識別部分，主要是對現場人員和異物的闖入進行識別，避免他們給廊道帶來影響。另外，還要對相關人員的危險動作和危險行為進行識別，降低各類危險行為的影響，確保輸煤廊道的安全運行。

設備運行異響的檢測。這部分不僅是對聲音的識別，還要求在識別到異響后，能通過系統的分析明確具體異常的發生位置，確認是何種設備出現了問題，這樣再告警給維護人員，確保維護人員采取有效的維護措施，降低隱患的影響。

設備振動檢測。主要是對發生了振動問題的設備進行檢測，通過檢測明確造成振動的原因，并向維護人員發出告警，確保維護人員采取有效的維護措施，避免振動問題的擴大，提高設備的安全系數。

多傳感器信息融合技術。這部分技術是對機器人配備的傳感器采集的信息進行融合，從而提高系統決策、規劃和反應速度。并保證這些內容的準確與可靠。

3 輸煤廊道機器人自動巡檢系統的實施方案

為了保證輸煤廊道機器人自動巡檢系統的實現，需要結合合理的實施方案對系統進行建設，確保系統的開發水平。

技術交底。為了保證建設效果，要合理地展開技術交底工作，從而確保實施人員掌握相應的建設要點，避免給系統的建設帶來影響，積極推動系統的合理建設，滿足實際使用需求；實施計劃。根據現場的環境情況制定完善的實施計劃，再對方案進行研究與分析，確保方案的合理，使之滿足實際的建設需求。

軌道的鋪設。為了確保機器人的穩定運行，需要對軌道進行鋪設，軌道鋪設過程中控制寬度，一般要小于人行道的寬度，并且確保不會輸煤廊道的正常行走帶來影響；充電系統的安裝。這部分為了滿足機器人穩定巡檢的基礎，實際的安裝過程中要按照規范進行，確保充電系統的可靠性。

通信系統安裝。這部分是滿足機器人巡檢過程中信息傳遞的基礎，通過控制信息的穩定傳遞，滿足巡檢的基本需求；定點設備安裝。結合巡檢需求對定點設備進行安裝，從而保證設備的穩定運行；后臺系統的安裝。要求后臺系統能夠滿足實際的工作需求，確保巡檢工作能夠滿足輸煤廊道的運行需求，并且便利工作人員的相關操作。

4 結語

本文結合實際情況，對輸煤廊道的機器人自動巡檢系統技術開發展開研究，詳細分析具體的巡檢系統技術開發的研究，旨在確保系統的合理運用，使得輸煤廊道的工作質量可以得到提升，降低各類影響對廊道的干擾。