CN205486332U - 一种智能无人巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能无人巡检系统，包括安设在电厂内的监测设备、机器人巡检设备、无人机巡检设备和总控制设备；所述机器人巡检设备包括机器人和处理器，监测设备与机器人巡检设备或无人机巡检设备连接，机器人巡检设备和无人机巡检设备与总控制设备连接。上述技术方案中的智能无人巡检系统集成有机器人巡检设备和无人机巡检设备，在实现运行人员对电厂常规巡检的同时，能够辅助人工巡检，实现标准巡检，无死角巡检。

Description

一种智能无人巡检系统

技术领域

本实用新型涉及数字化电厂应用领域，更具体地，涉及一种电厂立体智能无人巡检系统。

背景技术

国际上对于立体巡检系统，特别是巡检机器人技术的研究始于20 世纪80 年代，有代表性的研究成果包括：1988 年日本东京电力公司的Sawada 等人研制的具有弧形手臂的光纤复合架空地线(OPGW)巡检移动机器人，美国TRC 公司1989 年研制的一台悬臂自治巡线机器人原型，1990 年日本法政大学的Hideo Nakamura 等人开发的电气列车馈电电缆巡检机器人，日本Sato 公司生产的单体小车结构的电力线损伤探测器以及加拿大魁北克水电研究院Serge 等人自2000 年开始研发的HQ Line ROVer 巡线遥控小车等，另外国外对无人机的电厂应用还是空白；目前国内发电厂无人机、机器人立体巡检及数据处理系统研究与应用尚属空白。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种智能无人巡检系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种智能无人巡检系统，包括安设在电厂内的监测设备、机器人巡检设备、无人机巡检设备和总控制设备；所述机器人巡检设备包括机器人和处理器，监测设备与机器人巡检设备或无人机巡检设备连接，机器人巡检设备和无人机巡检设备与总控制设备连接。

上述技术方案中的智能无人巡检系统集成有机器人巡检设备和无人机巡检设备，在实现运行人员对电厂常规巡检的同时，能够辅助人工巡检，实现标准巡检，无死角巡检。

优选的，所述监测设备安设在电厂内的电气设备和动力设备上，其中电气设备包括高压开关柜、低压开关柜、变压器和电缆发电机出口封闭母线；动力设备包括电动机，动力设备监测包括电机接线盒监测和电机振动及温升监测。

上述监测设备是各类传感器、热成像设备、有毒/有害气体监测设备等，实现对电厂运行设备实时监视、数据采集、数据分析和故障预警，及时发现隐患设备，预防因设备故障造成的经济损失。

优选的，所述机器人巡检设备在对电厂内设备进行巡检时，自动将所得数据上传至总控制设备，当检测到设备出现异常情况，自动报警，实现数据分级处理，对电厂的智能化监控，及时发现设备故障，实现电厂的安全、经济运行。

机器人巡检设备的巡检范围主要是电厂零米层区域：GIS、变压器、余热锅炉泵组、电气配电间、电子保护间、化水车间、化学危险品区域、设备异常需要定点巡检、雷雨天气的室外。

优选的，所述机器人巡检设备运行时，自动采集电厂内监测设备信息，异常时自动触发报警，自动生成巡检报告；在时间段T内生成的关键数据表，并定时传送到总控制设备，实现巡检关键数据的智能分析，并对设备以及区域的状态进行预判。

优选的，启动所述机器人巡检设备视频录像与抓图存储，读取电厂内仪表读数，并根据故障判断标准进行自动判断，识别到异常时，进行自动报警。

机器人巡检设备采用视频分析方法，准确读取各类仪器仪表读数，分析环境异常情况。如电厂内指针式表计、数字式表计、指示灯状态等，均可通过图像识别的方式进行自动识别，将图像信息转换为数字信息，并根据故障判断标准进行自动判断，识别到异常时，进行自动报警，以保障电厂运行安全。

优选的，所述机器人巡检设备还包括有云台和安装在云台上的可见光与红外视频图像采集单元，所述可见光与红外视频图像采集单元与主控制设备连接。

机器人巡检设备对表计设备是需要进行状态识别和数据读取的，是基于可见光拍摄技术，图像识别技术和红外测温技术来完成。机器人巡检设备的设计中含有可见光与红外视频图像采集单元，通过控制可见光与红外视频图像采集单元移动到指定位置，再控制云台自由转动，可实现全方位近距离地观察拍摄目标物体。机器人巡检设备可拍摄出电厂内各种设备高清图像和红外热成像，并将采集到的信息保存至数据库，并经无线局域网实时传输到主控室，供工作人员分析。

优选的，所述机器人巡检设备还包括有与主控制设备连接的烟雾传感器和温湿度传感器等，实时监控现场环境状态，有效联动环境监测系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：集成机器人巡检设备和无人机巡检设备，在实现运行人员对电厂常规巡检的同时，能够辅助人工巡检，实现标准巡检，无死角巡检。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

一种智能无人巡检系统，包括安设在电厂内的监测设备、机器人巡检设备、无人机巡检设备和总控制设备；所述机器人巡检设备包括机器人和处理器，监测设备与机器人巡检设备或无人机巡检设备连接，机器人巡检设备和无人机巡检设备与总控制设备连接。

上述技术方案中的智能无人巡检系统集成有机器人巡检设备和无人机巡检设备，在实现运行人员对电厂常规巡检的同时，能够辅助人工巡检，实现标准巡检，无死角巡检。

在本实施例中，所述监测设备安设在电厂内的电气设备和动力设备上，其中电气设备包括高压开关柜、低压开关柜、变压器和电缆发电机出口封闭母线；动力设备包括电动机，动力设备监测包括电机接线盒监测和电机振动及温升监测。

上述监测设备是各类传感器、热成像设备、有毒/有害气体监测设备等，实现对电厂运行设备实时监视、数据采集、数据分析和故障预警，及时发现隐患设备，预防因设备故障造成的经济损失。

在本实施例中，所述机器人巡检设备在对电厂内设备进行巡检时，自动将所得数据上传至总控制设备，当检测到设备出现异常情况，自动报警，实现数据分级处理，对电厂的智能化监控，及时发现设备故障，实现电厂的安全、经济运行。

机器人巡检设备的巡检范围主要是电厂零米层区域：GIS、变压器、余热锅炉泵组、电气配电间、电子保护间、化水车间、化学危险品区域、设备异常需要定点巡检、雷雨天气的室外。

在本实施例中，所述机器人巡检设备运行时，自动采集电厂内监测设备信息，异常时自动触发报警，自动生成巡检报告；在时间段T内生成的关键数据表，并定时传送到总控制设备，实现巡检关键数据的智能分析，并对设备以及区域的状态进行预判。

在本实施例中，启动所述机器人巡检设备视频录像与抓图存储，读取电厂内仪表读数，并根据故障判断标准进行自动判断，识别到异常时，进行自动报警。

机器人巡检设备采用视频分析方法，准确读取各类仪器仪表读数，分析环境异常情况。如电厂内指针式表计、数字式表计、指示灯状态等，均可通过图像识别的方式进行自动识别，将图像信息转换为数字信息，并根据故障判断标准进行自动判断，识别到异常时，进行自动报警，以保障电厂运行安全。

在本实施例中，所述机器人巡检设备还包括有云台和安装在云台上的可见光与红外视频图像采集单元，所述可见光与红外视频图像采集单元与主控制设备连接。

机器人巡检设备对表计设备是需要进行状态识别和数据读取的，是基于可见光拍摄技术，图像识别技术和红外测温技术来完成。机器人巡检设备的设计中含有可见光与红外视频图像采集单元，通过控制可见光与红外视频图像采集单元移动到指定位置，再控制云台自由转动，可实现全方位近距离地观察拍摄目标物体。机器人巡检设备可拍摄出电厂内各种设备高清图像和红外热成像，并将采集到的信息保存至数据库，并经无线局域网实时传输到主控室，供工作人员分析。

在本实施例中，所述机器人巡检设备还包括有与主控制设备连接的烟雾传感器和温湿度传感器等，实时监控现场环境状态，有效联动环境监测系统。

在本实施例中，本智能无人巡检系统能够完成数据实时采集、上传、显示，进行数据分级处理。且实现标准巡检，无死角巡检。原来人工巡检的方式相对来说有较大的弊端，人工例行巡检对巡检人员的生理状态、工作经验、技术技能水平依赖性较大，存在漏巡、缺陷漏发现的可能性，而本智能无人巡检系统例行巡检不受各类主观客观因素影响，巡检标准化，巡检数据记录准确、存储安全、可追溯、可靠性高，实现无死角巡检。再次，本智能无人巡检系统最大限度保护人员的人身安全。在发电厂人工巡检的设备及区域，例如：变压器、余热锅炉及辅助设备、电气配电间、电子保护间、汽机房、化水车间、化学危险品区域、烟囱等等，由于这些设备或区域具有一定的危险性，对巡检人员人身安全有潜在危险，摄像头、无人机、机器人构成的立体巡检能替代人员到现场巡检，最大限度保护人员的人身安全。再次，本智能无人巡检系统无论是针对设备内部的、外部的，也无论是设备的状态特征是点状分布、线状分布还是以面状呈现，都有相应的传感器及技术手段对其准确无误的监测，目标是监测无盲点，实现全方位、全过程无缝监测，不放过任何一点可能出现的设备隐患。

本智能无人巡检系统是以故障前设备隐患排查为目标，建立以温升、绝缘、振动为主要参数的电气设备运行状态的预知、预判、预警系统，将被动保护转为主动投切，实现集中式、智能式维护。从而降低人为因素影响，起到减少事故发生、保障设备安全，降低维护成本的效果，实现状态监测、诊断、维护数字化。

机器人巡检设备移动到相应位置，然后采集大量的测量信息，再由机器人巡检设备发送到后台处理器运行安全预警系统处理，根据需要将数据和大数据平台交流。

通过布置工业摄像头监控，机器人巡检设备及无人机巡检设备形成无死角全方位立体巡检。

本智能无人巡检系统通过安装各类传感器、热成像设备、有毒/有害气体监测设备等，实现对电厂运行设备实时监视、数据采集、数据分析和故障预警，及时发现隐患设备，预防因设备故障造成的经济损失。

实现对关键工作区域和工作人员的全程监视，利用无线网络、视频、广播等手段，保障工作人员人身安全。

建立完善的设备故障病例库，通过设备厂家协助、专家诊断、专家会诊等方式对设备运行异常进行评估、诊断，保障设备运行的安全性和经济性。

建立完善的对标管理系统，规范管理抄表数据，并对现场数据与系统数据进行比对、分析，实时掌握设备的真实运行状况。

电气设备监测

通过安装传感器、红外热像仪、巡检机器人等手段，对高、低压开关柜，变压器，电缆等电力设备电力参数、温升状况进行全面监测。

高压开关柜监测

发电厂高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要的设备，在长期运行过程中开关的触点和母线连接等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致事故发生。近年来，在电厂和变电站已发生多起开关过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。

低压开关柜监测

低压开关柜空间设计封闭紧凑、容纳较多功能单元，在运行中经受电、热、机械的负荷作用，以及自然环境（气温、气压、湿度、腐蚀以及污秽等）的影响，长期工作会引起老化、疲劳、磨损，以致性能逐渐下降，可靠性逐渐降低。

目前这些设备性能变化的情况仅靠电力参数、人工巡检的方法去分析、判断，难以监测设备内部运行状态。低压柜类多量大，需要大量的高素质维护人员进行设备管理，而且难以保证监测效果。

随着实用传感元件的出现，装备各种传感器的具有状态监测功能的新型设备，为电气设备状态监测提供了基础。

变压器监测

监控的关键参数不仅包含油/纸绝缘（包括绕组和变压器）的老化、负载和运行状态，对于变压器的可视化温度监测也尤为重要。红外热成像双视设备采用成熟的非接触式红外热成像测温技术，结合可见光视频监控，可实时在线的对变压器进行全方位的温度监测，并借助可见光对异常点进行定位观察，及时发现设备的各种劣化过程的发展。

电缆温升监测

在发电厂、变电站的设计有大量的电缆夹层、电缆沟、大型电缆隧道等，其中敷设大量的动力电缆和控制电缆，对于电缆的温度监测和监控直接影响机组的安全运行。

通过敷设在高压电缆上的分布式光纤来测量电缆的实时温度，当温度出现异常时及时发出报警，避免电缆长时间处在过热情况下，保障电缆安全运行。

也可通过在电缆隧道安装轨道式机器人，搭载红外热像仪对电缆隧道进行全方位的不间断监测。

发电机出口封闭母线温度监测

电气设备在长期运行过程中，封闭母线及其母线接点等部位因老化或接触电阻过大而发热，使相邻的绝缘部件性能劣化，甚至击穿而造成事故。因此，必须采取有效措施监控母线温度。通过监测母线、母线接点温度的运行情况，可有效防止母线故障发生。

动力设备监测

在发电厂的生产运行流程中，汽机、锅炉相关辅机设备主要包括各种泵、风机等，而构成泵和风机的重要部件就是电动机，在电动机日常运行过程中应该加强对电动机的温度监测。

电机接线盒监测

对重要电机的运行状态进行长期连续的在线监测，及时掌握电机接线盒内部的异常运行情况，将三相接点的温度越限、温升过快和电池电压低等报警信息发送到站内后台或远程主站系统，由软件系统给出告警信息，可通过声光报警、短信报警等多种方式，通知运行值班人员处理，避免恶性事故的发生。在计算机显示屏上能够醒目地显示有关报警信息和实时数据，使值班人员能及时了解与掌握各监测点设备的运行状态。

电机振动及温升监测

利用无线传感、通讯组网、智能诊断等物联网技术对电动机温升、振动状态实时在线监测，数据分析、诊断、报警，系统不仅仅需要判断是否符合完好标准，更重要的是掌握数据发展趋势，并能根据趋势调整检测间隔，确定检修时间，把事故消灭在萌芽状态中，从而保证生产高效、可靠、平稳的进行。

初步统计公用系统及一套单轴联合循环机组的PEMS测温点、测振点清单如下：

DCS与工业电视联动系统

DCS监控系统对被监视设备进行操作时，工业电视系统摄像机能自动转向该设备并显示其画面，并能对重要部位设置有实时监听功能，能配合图像选听现场声音，以判断设备运转是否正常、了解现场动态，并完成操作顺序的自动随动，自动启动录像等功能。

工业电视系统具有与自动警视联动功能，能依据DCS监控系统中重要监控设备的事故故障信号、消防系统及门禁系统有关报警信息，自动推出事故区域关联摄像机的全屏报警画面，并完成自动启动录像等功能。

机器人巡检设备

机器人巡检目的是辅助人工完成对发电厂内的设备的巡检，并自动上传所得数据，若检测到设备出现异常情况，可进行自动报警，实现数据分级处理，对电厂的智能化监控，及时发现设备故障，实现电厂的安全、经济运行。

巡检范围：主要是电厂零米层区域：GIS、变压器、余热锅炉泵组、电气配电间、电子保护间、化水车间、化学危险品区域、设备异常需要定点巡检、广东雷雨天气室外巡检。

巡检机器人能够达到的功能：

1)智能巡检：人工遥控机器人运行、旋转、相机变倍，手动启动视频录像与抓图存储；自动采集各传感器信息，异常时自动触发报警；自动采集各传感器信息，异常时自动触发报警，自动生成巡检报告。通过一段时间内还可以将生成的关键数据表定时传送到企业的大数据软件上，实现巡检关键数据的智能分析，并对设备以及区域的状态进行预判。

2)智能识别：采用视频分析算法，准确读取各类仪器仪表读数，分析环境异常情况。指针式表计、数字式表计、指示灯状态等，均可通过图像识别的方式进行自动识别，将图像信息转换为数字信息，并根据故障判断标准进行自动判断，识别到异常时，进行自动报警，以保障电厂运行安全。智能机器人对表计设备是需要进行状态识别和数据读取的，其设计是基于可见光拍摄技术，图像识别技术和红外测温技术来完成。智能巡检机器人的设计中含有可见光与红外视频图像采集设备，通过软件控制红外温度监控系统移动到指定位置，控制云台自由转动，可实现全方位近距离地观察拍摄目标物体。机器人可拍摄出电厂内各种设备高清图像和红外热成像，并将采集到的信息保存至数据库，并经无线局域网实时传输到主控室，供工作人员分析。

3)环境监测：机器人配置烟雾传感器、温湿度传感器等，实时监控现场环境状态，有效联动环境监测系统；

4)远程管理：工作人员可远程操作机器人，利用机器人远程查看设备状态，远程监督、指导现场人员操作施工是否规范；

5)语音对讲：机器人可通过音频广播，提醒工作人员处理突发事件，提供施工检修双向对讲，提高作业效率，同时提供声音采集，作为其他监测手段的补充。

此外，为了使机器人能够不依赖于任何辅助设备在多种路面（石子地，草地，沙地等）上和路况下进行自主导航巡检，机器人的设计将基于无轨化导航技术，精确的控制及自动化底盘技术，与红外测温技术等其他技术综合应用。因此通过摄像头、空中无人机，地面机器人，及运行人员的常规巡检，构成本厂的智能立体巡检，确保电厂本质安全。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能无人巡检系统，其特征在于，包括安设在电厂内的监测设备、机器人巡检设备、无人机巡检设备和总控制设备；所述机器人巡检设备包括机器人和处理器，监测设备与机器人巡检设备或无人机巡检设备连接，机器人巡检设备和无人机巡检设备与总控制设备连接。

2.根据权利要求1所述的智能无人巡检系统，其特征在于，所述监测设备安设在电厂内的电气设备和动力设备上，其中电气设备包括高压开关柜、低压开关柜、变压器和电缆发电机出口封闭母线；动力设备包括电动机，动力设备监测包括电机接线盒监测和电机振动及温升监测。

3.根据权利要求1所述的智能无人巡检系统，其特征在于，所述机器人巡检设备还包括有云台和安装在云台上的可见光与红外视频图像采集单元，所述可见光与红外视频图像采集单元与主控制设备连接。

4.根据权利要求3所述的智能无人巡检系统，其特征在于，所述机器人巡检设备还包括有与主控制设备连接的烟雾传感器和温湿度传感器。