CN110908370A - 一种火电厂无人巡检任务规划方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于火电厂运行维护技术领域，具体涉及一种火电厂无人巡检任务规划方法及其系统。无人巡检任务规划方法包含以下步骤：建立数字化厂区‑区域规划‑工位规划‑点位规划‑路径规划‑自由化任务，再配合包括前端采集模块、信息传输模块、后台数据处理模块的无人巡检系统，完成对火电厂无人巡检任务规划和全面巡检。本发明的优点为：结合数字化厂区可以对设备故障进行更加全面的检测和诊断；通过对检测区域的划分，有效分配利用资源，进一步提高巡检的准确和安全性；工位和点位规划的方法可以根据各检测点不同的工况环境制订针对性较强的检测方案，极大增强了巡检系统对厂区环境的适应性；通过使用自优化方法，提高巡检工作的效率和可靠性。

Description

一种火电厂无人巡检任务规划方法及其系统

技术领域

本发明属于火电厂运行维护技术领域，具体涉及一种火电厂无人巡检任务规划方法及其系统。

背景技术

火电厂是重要的能源生产部门，火电厂内设备种类较多，工作环境较为复杂，一旦出现故障要尽快发现并及时处理，因此对设备进行运维巡检是电厂重要工作。为保持电厂长年累月的可靠运行，使用无人巡检系统对设备进行运维巡检以节省人工、提高运维工作的效率是目前公认的技术解决方案，无人巡检系统对于电厂的运行维护有很重要的作用，而无人巡检系统的任务规划功能对巡检系统的工作起指导性的作用，它决定巡检系统以什么样的形式工作、确定巡检的工作对象、选择在特定区域和位置使用特定的检测方法、移动巡检平台的巡检路径规划等。

但目前此类系统的规划功能在设计和使用方面存在着以下问题：未分析厂区内空间分布情况，例如重点巡检区域、非重点巡检区域和非巡检区域的划分，移动巡检设备巡检区域和固定检测设备巡检区域的规划等；任务规划脱离了厂区内设备运行和结构特性，没有根据设备的运行而制定针对性的检测任务而导致系统未检测到某些故障，没有结合设备结构特性则会因为各零部件的遮挡等结构因素导致漏检；没有规划具体检测任务的执行，包括检测手段的选择和检测的执行，不能充分利用多传感器检测平台，也不能用最好的方式使用检测手段。无人巡检系统在电厂内进行巡检时也会面对以下巡检的难点：厂区内设备种类繁多并且设备的结构和功能差异较大，难以采用一种或几种简单的检测方法完成多方面的检测任务；厂区内设备的空间分布极度不均匀，有些区域比较宽阔而某些区域则比较狭窄以至于一般的移动设备难以进入；厂区内巡检环境复杂，集中体现在光线分布不均匀、噪声嘈杂等环境，对检测数据获取产生干扰。这需要无人巡检系统具备针对性高的任务规划功能以应对厂区的复杂工况，而根据任务规划功能目的和技术手段的不同，目前的无人巡检系统任务规划功能分为以下三类：

1获取巡检清单后利用信息管理系统进行校验以实时更新巡检工作计划，例如中国发明专利CN104794771A，通过ERP校验设备与SIS校验设备对获取的设备清单中的每一设备进行设备校验，根据校验结果更新待巡检设备清单，然后通过更新后的巡检设备清单更新巡检工作表，使巡检工作根据新的巡检工作表进行；

2使用激光雷达对厂区进行扫描建立地图并通过相应算法规划空间上最短的巡检路径，例如中国发明专利CN 109599945 A，在第一次使用自主巡检机器人时，对所需要巡检的环境建图，遥控控制机器人使用二维激光雷达扫描周围环境，通过SLAM算法进行建图，然后在所建地图上标识要巡检设备的坐标，使机器人可以自主导航去标定位置巡检；

3通过布置基站对巡检机器人进行定位，巡检机器人在定位环境下对区域进行多次预巡检并根据巡检的结果来执行、修正巡检路径，例如中国发明专利CN 110009761 A，首先部署定位通讯的基站，然后投放智能设备进行预巡检，在预巡检过程中利用自身设备上的避障设备记录巡检路线上的障碍物重构地图，在预巡检期间向基站发送巡检报告，根据巡检报告优化巡检地图和巡检路线。

第一类专利通过制作设备清单和建立工作表可以对巡检工作计划进行实时更新，但是没有对路径规划和设备结构特性进行分析；第二、第三类着重在于构建地图和规划路径，但是没有分析待检测设备的结构特性和功能特性来进行详细的任务规划。对于无人巡检系统要面对的复杂厂区环境，以上任务规划功能仍不保证系统完成繁杂的检测任务。对于电厂无人巡检系统来说，一个完整的任务规划功能应该指导整个巡检任务的执行而不仅仅是路径规划，任务规划应该充分分析待检测设备的功能和结构，结合实际的工况环境布置检测点并制订对应的检测方案，避免错检漏检，再根据各检测点的空间和逻辑关系连成巡检路径，并且拥有一定的自优化算法保证在执行检测任务的过程中逐步自我完善，由此保证巡检工作的效率和质量。

目前无人巡检系统规划存在的缺点还有：1、片面侧重于路径的规划而没有检测任务的规划；2、没有参考设备结构特性导致容易出现漏检；3、缺少对设备功能特性的分析；4、缺少对巡检区域的筛选导致巡检效率低。

发明内容

为了解决上述技术方案中的各项缺点，本发明提供一种火电厂无人巡检任务规划方法，通过搭建厂区的数字现场三维模型和巡检任务需求清单，建立对厂区内待检测设备的结构和功能特性的描述，再以此对厂区进行区域—工位—点位—路径四步任务规划，并通过自优化方法调整各检测点位的检测方法和巡检频率，由此达到以下目的：①通过搭建厂区三维模型和设备巡检清单建立数字化厂区，记录待检测设备的结构和功能特性，并参考运维人员的意见和经验，向任务规划提供充分的理论和经验依据，一方面避免在执行巡检任务时因为待检测设备复杂的结构出现漏检情况，另一方面根据设备的功能特性和运维人员的历史经验作为指导，为各检测点制订具有针对性的检测方案，提高故障检测的识别率；②通过四步任务规划，剔除掉不需要检测的区域，并将巡检区域分为重点巡检区域和非重点巡检区域以分配巡检时间，减少非重点区域对巡检时间的占用以保证易出现故障的区域得到充足的巡检时间，使巡检系统可以及时检测到设备故障的发生；③加入自优化功能，根据设备的故障发生情况对任务规划的内容进行更新，调整对应检测点的检测方案和巡检频率，充分优化时间、设备等资源的使用，提高巡检任务执行的效率 。

发明采用如下技术方案实现：

本发明针对提出的问题提供一种火电厂无人巡检任务规划方法，其中所述任务规划方法由以下步骤实现：

步骤1：建立数字化厂区：根据厂区与厂区内各设备的设计安装图纸结合现场实地测绘的结果，通过三维制图软件绘制厂区与厂区内各设备的三维模型，以数字化模型记录厂区和设备的结构特征，根据巡检任务需求清单中的各项内容对应地标识在厂区的三维模型上形成数字化厂区；

步骤2，区域规划：以步骤1建立的数字化厂区为基础，根据各设备的空间归属和设备间的功能关联性，将若干个聚集在一起具有空间独立性、并且在功能上相互关联的设备划分归属为一个待检测区域，整个数字化厂区划分为若干个待检测区；再根据每个已划分的待检测区域周边的空间容量，决定执行该区域检测任务的载具类型，将空间容量允许移动检测机器人行驶并完成该区域的检测任务的区域划分为移动检测区域，由移动机巡检器人执行该区域的巡检工作；将移动巡检机器人无法进入的区域划分为固定哨检测区域，设立固定检测平台执行检测任务；将未安置设备、无法通过对此区域的检测获取设备运行信息的区域归属空置区域，剔除出任务规划的范围；

步骤3，工位规划：围绕步骤2中已划分的待检测区域的每条有效边界上布置检测工位，通过检测工位的布置，保证执行检测任务的传感器可以全面地检测到目标待检测区域的所有检测面；

步骤4，点位规划：包括点位统计与标号、划分点位的工位归属、规定检测点位顺序；

步骤5，路径规划：按设置检测任务关联性和数字化厂区的情况将步骤3规划设置的各个检测工位进行顺序标号，按顺序连接设置成巡检路径，完成火电厂无人巡检任务的规划；

步骤6，任务自优化：整合统计规划完成后反馈收集到各个设备发生故障的严重程度、次数的检测数据自动调整待检测区域评级和区域、工位检测频率，自动优化不同区域、工位、点位的检测频率。

进一步的，步骤1中，所述的巡检任务需求清单按各设备机组的功能为依据进行分类并规定每种设备的检测要求，清单记录每种设备的运行参数、功能特性、与其他设备的关联特性，并以此列出为保障各设备正常运行所需要的检测内容以及检测指标，其中根据设备的关联特性可通过关联设备的运行参数获知其他相关联设备的运行状态。

进一步的，步骤2中，已划分的所述移动检测区域和所述固定哨检测区域根据各区域内设备运行历史上发生故障的次数以及运维人员的设置，将待检测区域进一步划分为不同等级的检测区域，以此分配不同的巡检频率，在执行多次巡检任务后。

进一步的，步骤3中，所述有效边界为待检测区域中允许移动巡检机器人行驶的边界，以该待检测区域最左端有效边界的端点为起始点，以执行检测任务的传感器探测范围的宽度为间距，顺时针方向在每一条有效边界上布置检测工位，保证传感器的检测范围可以完全覆盖整个待检测区域。

进一步的，在步骤4中，所述点位标号：统计步骤1中标识在设备三维模型上的检测内容，对设备上的检测点位进行顺序标号；所述划分点位的工位归属：根据执行检测任务的传感器的检测范围，将检测点位划分至步骤3中规划的各检测工位；所述规定点位检测顺序：根据各检测点位间的检测逻辑关系和空间关系规定执行各点位检测任务的顺序，当巡检机器人到达各检测工位时，则对归属于当前工位的检测点执行检测任务。

进一步的，所述的检测点位包含以下信息：故障内容、故障特征、故障检测指标、环境信息、检测方法，其中所述检测方法包括使用传感器的类型、传感器姿态、传感器检测参数设置、光源使用方法，巡检设备配合根据每个检测点位的内容，按预设指导执行相应的检测任务。

进一步的，在步骤6中所述任务自优化是指在任务规划完成后，巡检系统每执行至少两次检测任务后，巡检系统后台数据处理模块中巡检系统软件的任务规划与控制子模块就对比、分析和统计巡检时各个待检测区域内设备发生故障的严重程度、次数的检测数据，调整待检测区域评级和区域、工位检测频率；统计后，若待检测区域内的工位发生故障的次数增加或发生故障的严重程度加重，则提高对该区域或该工位的检测频率；若待检测区域内的工位发生故障的次数减少，则降低对该区域或该工位的检测频率，自动优化调配检测资源。

本发明采用的一种火电厂无人巡检系统，其特征在于，所述无人巡检系统包括前端采集模块、信息传输模块、后台数据处理模块；

所述前端采集模块包括移动机器人、高清相机、红外热成像仪、拾音器、激光测振仪、气体分析仪、LED光源、一体化云台、工控机，前端采集模块负责接收到任务规划的巡检指令，依照路径规划行驶布置至划分的各待检测区域、各检测工位，以预设的检测方案执行检测任务；

所述信息传输模块包括若干个无线AP、信号基站，信息传输模块负责前端采集模块以及后台数据处理模块之间的连接通讯，起到数据指令的传输的作用；

所述后台数据处理模块包括显示设备、操控台、计算机和安装于计算机内的巡检系统软件，后台数据处理模块负责对检测数据进行分析处理病对设备做出故障判断以及完成自由化任务。

进一步的，所述巡检系统软件包括任务规划与控制子模块、信息处理子模块、报警通知子模块，所述巡检系统软件负责将任务规划的内容编译为控制指令、发送报警信息。

本发明相比于现有技术的增益效果是：

一、通过建立数字现场三维模型和设备检测清单，可以避免因为设备的相互遮挡产生巡检死角而造成故障的漏检，并且可以通过设备的功能以及设备间的联系实现关联性检测，可以对设备故障进行更加全面的检测和诊断；

二、通过对检测区域的划分，给重点检测区域和非重点检测区域分配不同的检测时长和资源，使易发生故障的设备和区域得到充分的检测，保证巡检系统能及时检测到故障的发生，防止故障进一步扩大；

三、工位和点位规划的方法可以根据各检测点不同的工况环境制订针对性较强的检测方案，极大增强了巡检系统对厂区环境的适应性，使巡检系统可以更快地检测出设备发生的故障；

四、通过加入自优化功能，使任务规划根据检测结果进行更新，提高巡检工作的效率和可靠性。

附图说明

利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法总体流程图。

图2为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法区域规划流程图。

图3为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法工位规划流程图。

图4为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法点位规划流程图。

图5为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法及系统的巡检系统架构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步描述，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

实施例1：如图1为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法总体流程图，在巡检系统执行巡检任务之前，运维人员根据本发明所述任务规划方法进行任务规划。

一种火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，所述任务规划方法包含以下步骤：

步骤1：建立数字化厂区：根据厂区与厂区内各设备的设计安装图纸结合现场实地测绘的结果，通过三维制图软件绘制厂区与厂区内各设备的三维模型，以数字化模型记录厂区和设备的结构特征，包括厂房建筑结构、厂区内道路布局、厂区内各类设备外形尺寸以及位置尺寸，排查设备间因相互遮挡等因素造成的检测死角，根据巡检任务需求清单中的各项内容对应地标识在厂区的三维模型上形成数字化厂区；所述的巡检任务需求清单按各设备机组的功能为依据进行分类并规定每种设备的检测要求，清单记录每种设备的运行参数、功能特性、与其他设备的关联特性，并以此列出为保障各设备正常运行所需要的检测内容以及检测指标，其中根据设备的关联特性可通过关联设备的运行参数获知其他相关联设备的运行状态，通过上述数字化厂区的建立，整个厂区以及设备的运行状态、尺寸参数都可以通过数字化模型获取，为后续进一步任务规划做准备。

步骤2，区域规划：以步骤1建立的数字化厂区为基础，根据各设备的空间归属和设备间的功能关联性，将若干个聚集在一起具有空间独立性、并且在功能上相互关联的设备划分归属为一个待检测区域，整个数字化厂区划分为若干个待检测区；再根据每个已划分的待检测区域周边的空间容量，决定执行该区域检测任务的载具类型，将空间容量允许移动检测机器人行驶并完成该区域的检测任务的区域划分为移动检测区域，由移动机巡检器人执行该区域的巡检工作；将移动巡检机器人无法进入的区域划分为固定哨检测区域，设立固定检测平台执行检测任务；将未安置设备、无法通过对此区域的检测获取设备运行信息的区域归属空置区域，剔除出任务规划的范围；

已划分的所述移动检测区域和所述固定哨检测区域根据各区域内设备运行历史上发生故障的次数以及运维人员的设置，将待检测区域进一步划分为I级重点不同等级的检测区域，以此分配不同的巡检频率，在执行多次巡检任务后，自优化模块根据区域内各设备发生故障的次数和严重等级进行区域检测评级的划分。

具体的，如图2为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法区域规划流程图。将整个巡检厂区划分以待检测设备的功能整体性和空间独立划分为多个待检测区域，即待检测的某几个设备需共同工作才能执行某项生产任务并且在空间分布上聚集在一起与其他无关的设备有一定距离时，则这几个设备所占的区域就成为一个独立的由多条边界构成的多边形检测区域。根据每个已划分的待检测区域周边的空间容量，决定执行该区域检测任务的载具类型，分别设置移动哨位和固定哨位，实施检测覆盖方案，若空间容量允许移动检测机器人行驶并完成该区域的检测任务，则将此区域划分为移动检测区域，由移动机巡检器人执行该区域的巡检工作；若移动巡检机器人无法进入，则将区域划分为固定哨检测区域，设立固定检测平台执行检测任务。根据区域内设备运行历史上发生故障的次数以及运维人员的意见，将待检测区域进一步划分为I级重点检测区域、II级重点检测区域、III级重点检测区域等不同等级的检测区域，以此分配不同的巡检频率，在执行多次巡检任务后，自优化模块根据区域内各设备发生故障的次数和严重等级进行区域评级的调整。

步骤3，工位规划：围绕步骤2中已划分的待检测区域的每条有效边界上布置检测工位，所述有效边界为待检测区域中允许移动巡检机器人行驶的边界，通过检测工位的布置，保证执行检测任务的传感器可以全面地检测到目标待检测区域的所有检测面；

具体的，如图3所示为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法工位规划流程图。以该待检测区域最左端有效边界的端点为起始点，以执行检测任务的传感器探测范围的宽度的一半为移动距离在有效边界上设置第一个工位，检查设置的检测工位是否覆盖全部有效边界，接着以执行检测任务的传感器探测范围的宽度为移动间距，顺时针方向一次在每一条有效边界上布置检测工位，最后检查设置的检测工位是否覆盖全部有效边界以及是否有未设置巡视的有效边界，保证传感器的检测范围可以完全覆盖整个待检测区域，完成该待检测区域的工位规划。

步骤4，点位规划：包括点位统计与标号、划分点位的工位归属、规定检测点位顺序；所述点位标号：统计步骤1中标识在设备三维模型上的检测内容，对设备上的检测点位进行顺序标号；所述划分点位的工位归属：根据执行检测任务的传感器的检测范围，将检测点位划分至步骤3中规划的各检测工位；所述规定点位检测顺序：根据各检测点位间的检测逻辑关系和空间关系规定执行各点位检测任务的顺序，当巡检机器人到达各检测工位时，则对归属于当前工位的检测点执行检测任务，所述的检测点位包含以下信息：故障内容、故障特征、故障检测指标、环境信息、检测方法，其中所述检测方法包括使用传感器的类型、传感器姿态、传感器检测参数设置、光源使用方法，给传感器在每个工位上的探测范围内的检测点位进行标号，记录各个监测点位所需的检测方法，完成检测点位规划。如图4所示为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法点位规划流程图。巡检设备配合根据每个检测点位的内容，按预设指导执行相应的检测任务。

步骤5，路径规划：按设置检测任务关联性和数字化厂区的情况将步骤3规划设置的各个检测工位进行顺序标号，按顺序连接设置成巡检路径，完成火电厂无人巡检任务的规划，

步骤6，任务自优化：整合统计规划完成后反馈收集到各个设备发生故障的严重程度、次数的检测数据自动调整待检测区域评级和区域、工位检测频率，自动优化不同区域、工位、点位的检测频率，当某区域内的某些设备、某工位上的某几个检测点发生故障的次数增加，或者发生故障的严重程度较之前严重时，则提高对该区域或该工位的检测频率，以便在后续检测任务执行时及时检测到早期发生的故障并防止故障的进一步扩大；当某区域内的某些设备、某工位上的某几个检测点发生故障的次数减少时，会减少对该区域或该工位的检测频率，以便节省资源，提高检测的效率。所述任务自优化是指在任务规划完成后，巡检系统每执行至少两次检测任务后，巡检系统后台数据处理模块中巡检系统软件的任务规划与控制子模块就对比、分析和统计巡检时各个待检测区域内设备发生故障的严重程度、次数的检测数据，调整待检测区域评级和区域、工位检测频率；统计后，若待检测区域内的工位发生故障的次数增加或发生故障的严重程度加重，则提高对该区域或该工位的检测频率；若待检测区域内的工位发生故障的次数减少，则降低对该区域或该工位的检测频率，自动优化调配检测资源。

本发明通过一种火电厂无人巡检系统实施上述任务规划对厂区进行检测，如图5所示为本发明的一种火电厂无人巡检任务规划方法及系统的巡检系统架构图，所述无人巡检系统包括前端采集模块、信息传输模块、后台数据处理模块；

所述前端采集模块包括移动机器人、高清相机、红外热成像仪、拾音器、激光测振仪、气体分析仪、LED光源、一体化云台、工控机，前端采集模块负责接收到任务规划的巡检指令，依照路径规划行驶布置至划分的各待检测区域、各检测工位，以预设的检测方案执行检测任务，主要针对其分配的对应待检测区域内的是否出现漏水、漏气、漏油、冒烟、设备运行温度过高等现象进行实时检测并且进行信息反馈；所述信息传输模块包括若干个无线AP、信号基站，信息传输模块负责前端采集模块以及后台数据处理模块之间的连接通讯，起到数据指令的传输的作用；所述后台数据处理模块包括显示设备、操控台、计算机和安装于计算机内的巡检系统软件，后台数据处理模块负责对检测数据进行分析处理病对设备做出故障判断及完成后续自优化任务。

所述巡检系统软件包括任务规划与控制子模块、信息处理子模块、报警通知子模块，所述巡检系统软件负责将任务规划的内容编译为控制指令、发送报警信息。

运维人员通过巡检系统软件中任务规划与控制子模块进行任务规划，结合任务规划方法中建立数字化厂区模型对巡检厂区进行区域、工位、点位和路径的规划，将巡检任务的规划内容输入巡检系统软件中；巡检系统软件将任务规划的内容编译成控制指令，通过计算机发出控制指令并经信息传输模块传至前端采集模块。前端采集模块接收到任务规划的巡检指令后，依照路径规划行驶至划分的各检测区域、各检测工位，以预设的检测方案执行检测任务。通过移动机器人搭载高清相机、红外热成像仪、拾音器、激光测振仪、气体分析仪，根据任务规划的指令在厂区内执行巡检任务，高清相机拍摄可见光图像数据、红外热成像仪拍摄设备红外热图像、拾音器采集设备声音数据、激光测振仪采集设备震动频率与幅度、气体分析仪负责分析空气中相关气体含量，根据任务规划中对检测点环境信息的记录调整采集参数、使用LED光源、通过一体化云台调整传感器检测姿态，保证检测数据的准确性和数据质量。由传感器采集的设备检测数据通过工控机与信息传输模块布置在厂区内的若干个无线AP通讯并传输检测数据，无线AP再将数据传至布置在厂区门口的信号基站并通过光纤传至后台数据处理模块进行处理，分析检测数据并对设备做出故障判断。若检测到设备发生故障，则通过报警通知子模块发送报警信息。

（1）漏水、漏汽、漏油识别报警：在设置检测点位 5米 范围之内，当前端采集模块检测到汽泵、前置泵及其连接管道发生漏水、漏油、漏汽现象，汽动给水泵小机润滑油站发生漏油现象时（当水、油滴在地面散开面积超过 100cm²时，蒸汽在空气中形成蒸汽团面积超过 200cm²时），无人巡检系统识别并予以报警。

（2）红外温度识别报警：在无人巡检系统后台可人工设定温度标准，前端采集模块对其负责检测的运行设备电机、轴承、油箱进行红外扫描，在5米范围内，通过红外监控监测设备运行温度，当监控温度超过设备运行温度控制标准，无人巡检系统予以报警并显示故障所在位置。

（3）冒烟识别报警：当前端采集模块检测到汽泵、前置泵转动设备存在冒烟现象时，在烟雾于空气中形成烟雾团面积超过200cm²时，无人巡检系统识别并予以报警。

后台数据处理模块的控制指令也通过信息传输模块传至前端采集模块的工控机中，工控机按照指令控制前端采集模块执行检测任务及自动优化任务。

本发明的技术方案与现有技术相比，本发明具有以下关键点和发明点：

1本发明充分结合设备的结构和功能特性进行任务规划。现有类似的任务规划技术方案中多是在路径规划上追求空间概念的最短距离，忽视了电厂设备中复杂的结构和功能特性对执行检测任务的影响，脱离了实际情况；单纯通过机器人搭载激光雷达建立平面地图的方法对行走路径的规划是有效的，但无法观察到设备的结构则会出现检测点的遗漏。而本发明中根据厂区设计资料与电厂运维人员的历史巡查经验作为依据，绘制数字现场三维模型和设备检测清单。其中三维模型可以完整地将现场设备的外形和空间分布情况通过数字化的方式记录下来，在做任务规划时可以通过三维立体模型全面地考虑到待检测设备的结构细节进行任务规划，避免因为设备的相互遮挡产生巡检死角而造成故障的漏检；设备检测清单中列出了各设备的功能与各设备间功能性的联系，根据设备的功能特性从而可以明确对各待检测设备所使用的方法，根据设备的关联性可以省略对部分设备的检测。由此提高了任务规划可实施性和任务执行的效率。

2本发明对巡检区域进行了遴选与区分。目前的检测方法没有说明将待检测厂区进行区分，对整个待检测厂区进行巡检，这会极大地降低巡检效率和可实现性。通过本方法中区域规划的步骤，可以将待检测厂区内不需要巡检的区域剔除掉，并且按发生故障的频率将待检测区域进一步区分为重点检测区域和非重点检测区域，将更多的时间和资源分配给重点检测区域，使巡检系统可以及时检测出故障的发生。

3本发明所述方法的机制中可以根据设备特性制订针对性的检测方案。由于目前的任务规划方法中没有考虑到结合待检测设备的功能和待检测设备所处的环境进行分析，因而没有针对各检测点制订针对性的检测方案。但本发明所述方法中由于设计了工位规划和点位规划，在这两步规划中会分析设备功能和所处环境，记录此设备发生故障的类型、特征以及环境对故障特征的影响，根据分析结果制订针对性的检测方案，使巡检系统可以快速而有效地发现故障特征。

4本发明加入了自优化的功能。目前的任务规划方法中自优化的部分多是对于路径的规划，例如检测到障碍物后避障并进行记录，而没有根据对设备检测的结果反馈进行优化调整。本发明中加入了基于检测结果反馈的自优化功能，根据多次检测结果调整检测方法和巡检频率，根据设备和设备所在区域发生故障次数的变化，调整检测区域和检测点的评级，增减对应检测设备和区域的检测频率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，所述无人巡检任务规划方法包含以下步骤：

步骤1：建立数字化厂区：根据厂区与厂区内各设备的设计安装图纸结合现场实地测绘的结果，通过三维制图软件绘制厂区与厂区内各设备的三维模型，以数字化模型记录厂区和设备的结构特征，根据设备的产品设计手册、运行维护指导、使用经验与故障历史统计，针对巡检区域和区域内的设备设立巡检任务需求清单，并根据巡检任务需求清单将各待检测设备的检测内容对应地标识在厂区的三维模型上形成数字化厂区；

步骤2，区域规划：以步骤1建立的数字化厂区为基础，根据各设备的空间归属和设备间的功能关联性，将若干个聚集在一起具有空间独立性、并且在功能上相互关联的设备划分归属为一个待检测区域，整个数字化厂区划分为若干个待检测区；再根据每个已划分的待检测区域周边的空间容量，决定执行该区域检测任务的载具类型，将空间容量允许移动检测机器人行驶并完成该区域的检测任务的区域划分为移动检测区域，由移动机巡检器人执行该区域的巡检工作；将移动巡检机器人无法进入的区域划分为固定哨检测区域，设立固定检测平台执行检测任务；将未安置设备、无法通过对此区域的检测获取设备运行信息的区域归属空置区域，剔除出任务规划的范围；

步骤3，工位规划：围绕步骤2中已划分的待检测区域的每条有效边界上布置检测工位，通过检测工位的布置，保证执行检测任务的传感器可以全面地检测到目标待检测区域的所有检测面；

步骤4，点位规划：结合步骤1中所述巡检任务需求清单，将各类待检测设备潜在的故障点进行点位统计与标号、划分点位的工位归属、规定检测点位顺序；

步骤5，路径规划：按设置检测任务关联性和数字化厂区的情况将步骤3规划设置的各个检测工位进行顺序标号，按顺序连接设置成巡检路径，完成火电厂无人巡检任务的规划；

步骤6，任务自优化：整合统计规划完成后反馈收集到各个设备发生故障的严重程度、次数的检测数据自动调整待检测区域评级和区域、工位检测频率，自动优化不同区域、工位、点位的检测频率。

2.根据权利要求1所述的火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，在步骤1中，所述的巡检任务需求清单按各设备机组的功能为依据进行分类并规定每种设备的检测要求，清单记录每种设备的运行参数、功能特性、故障状态指标、外部设备的关联特性，并以此列出为保障各设备正常运行所需要的检测内容以及检测指标，其中根据设备的关联特性可通过分析已检测设备的运行参数获知其他相关联设备的运行状态。

3.根据权利要求1所述的火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，在步骤2中，已划分的所述移动检测区域和所述固定哨检测区域根据各区域内设备运行历史上发生故障的次数以及运维人员的设置，将待检测区域进一步划分为不同等级的检测区域，以此分配不同的巡检频率。

4.根据权利要求1所述的火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，在步骤3中，所述有效边界为待检测区域中允许移动巡检机器人行驶的边界，以该待检测区域最左端有效边界的端点为起始点，以执行检测任务的传感器探测范围的宽度为间距，顺时针方向在每一条有效边界上布置检测工位，保证传感器的检测范围可以完全覆盖整个待检测区域。

5.根据权利要求1所述的火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，在步骤4中，所述点位标号：统计步骤1中标识在设备三维模型上的检测内容，对设备上的检测点位进行顺序标号；所述划分点位的工位归属：根据执行检测任务的传感器的检测范围，将检测点位划分至步骤3中规划的各检测工位；所述规定点位检测顺序：根据各检测点位间的检测逻辑关系和空间关系规定执行各点位检测任务的顺序，当巡检机器人到达各检测工位时，则对归属于当前工位的检测点执行检测任务。

6.根据权利要求1或5所述的火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，所述的检测点位包含以下信息：故障内容、故障特征、故障检测指标、环境信息、检测方法，其中所述检测方法包括使用传感器的类型、传感器姿态、传感器检测参数设置、光源使用方法，巡检设备配合根据每个检测点位的内容，按预设指导执行相应的检测任务。

7.根据权利要求1所述的火电厂无人巡检任务规划方法，其特征在于，在步骤6中所述任务自优化是指在任务规划完成后，巡检系统每执行至少两次检测任务后，巡检系统后台数据处理模块中巡检系统软件的任务规划与控制子模块就对比、分析和统计巡检时各个待检测区域内设备发生故障的严重程度、次数的检测数据，调整待检测区域评级和区域、工位检测频率；统计后，若待检测区域内的工位发生故障的次数增加或发生故障的严重程度加重，则提高对该区域或该工位的检测频率；若待检测区域内的工位发生故障的次数减少，则降低对该区域或该工位的检测频率，自动优化调配检测资源。

8.一种火电厂无人巡检系统，其特征在于，所述无人巡检系统包括前端采集模块、信息传输模块、后台数据处理模块；

所述前端采集模块包括移动机器人、高清相机、红外热成像仪、拾音器、激光测振仪、气体分析仪、LED光源、一体化云台、工控机，前端采集模块负责接收到任务规划的巡检指令，依照路径规划行驶布置至划分的各待检测区域、各检测工位，以预设的检测方案执行检测任务；

所述信息传输模块包括若干个无线AP、信号基站，信息传输模块负责前端采集模块以及后台数据处理模块之间的连接通讯，起到数据指令的传输的作用；

所述后台数据处理模块包括显示设备、操控台、计算机和安装于计算机内的巡检系统软件，巡检系统软件中的任务规划与控制子模块负责对检测数据进行分析处理并对设备做出故障判断以及完成任务的自优化。

9.根据权利要求8所述的火电厂无人巡检系统，其特征在于，所述巡检系统软件包括任务规划与控制子模块、信息处理子模块、报警通知子模块，所述巡检系统软件负责将任务规划的内容编译为控制指令、发送报警信息。

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