CN209166423U - 一种热电厂锅炉群巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种热电厂锅炉群巡检机器人，所述巡检机器人包括移动装置和检测装置；所述检测装置搭载在所述移动装置上；所述检测装置包括一体化云台装置、红外热像仪、高清摄像机和环境监测装置，能够对热电厂余热锅炉关键设备进行全覆盖巡检，节省运维成本，降低运维人员在高温、高压、高空环境下进行巡检作业的危险系数，最大程度的保障人员安全，而且还可以提升电厂的科技含量，减少国家财产损失。

Description

一种热电厂锅炉群巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及安全巡检技术领域，特别是涉及一种热电厂锅炉群巡检机器人。

背景技术

随着发电行业技术发展，建设“智慧型电厂”是我国电厂发展大趋势，所谓智慧型电厂主要指以物理电厂为基础，在现有技术、管理水平的基础上，通过对局部或个分系统的科技含量和管理内涵等资源进行深入挖掘和全面梳理后，用系统性理论和新技术应用配置最优的理念，重新对内部资源应用价值再认识、再整合，并融合现代先进技术和先进管理所形成的新型电厂。

国家能源局电力安全监管针对安全生产问题发布相关文件，明确高风险作业现场，必须安装具有记录功能的摄像头，以达到随时监控现场情况。然而现针对高危区域，人员仍很难进行实时监控。目前桐乡燃机热电厂两套余热锅炉，以人工巡视为主，重要高中低压汽包区域采用固定摄像头进行监测。余热锅炉为高温、高压、高空、高危险区域，运维人员每次巡检，都需要攀爬30米高度，并在高温高压环境下进行巡视作业，安全保障较低，运维人员工作强度大、危险性高；固定在线监测系统不能实现关键设备覆盖监测、表计智能识别或故障报警等功能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种热电厂锅炉群巡检机器人，能够对热电厂余热锅炉关键设备进行全覆盖巡检，节省运维成本，降低运维人员在高温、高压、高空环境下进行巡检作业的危险系数。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种热电厂锅炉群巡检机器人，所述巡检机器人包括：移动装置和检测装置；所述检测装置搭载在所述移动装置上；所述检测装置包括一体化云台装置、红外热像仪、高清摄像机和环境监测装置；所述红外热像仪和所述高清摄像机安装于所述一体化云台装置上；

所述红外热像仪，用于采集热电厂锅炉群指定点或全部点的运行设备的红外热像图；所述运行设备包括高、中、低压汽包，各类水泵轴瓦以及电机的驱动端和非驱动端；

所述高清摄像机，用于采集各类表计、泵和管道设备开关阀的高清图像；所述各类表计包括各类在线压力表计、液位计、温度表以及流量表；

所述环境监测装置，用于监测周围的空气环境与温湿度。

可选的，所述环境监测装置包括气体探测仪与温湿度传感器；所述气体探测仪用于检测空气含氧量浓度以及有毒与可燃气体浓度大小；所述温湿度传感器用于采集周围环境的温湿度。

可选的，所述巡检机器人还包括电池电量检测电路，所述电池电量检测电路安装于所述移动装置内部；所述电池电量检测电路用于检测所述巡检机器人搭载电池的剩余电量。

可选的，所述巡检机器人还包括无线传输设备；所述无线传输设备分别与所述红外热像仪、所述高清摄像机、所述环境监测装置及所述电池电量检测电路连接，用于将所述红外热像仪、所述高清摄像机、所述环境监测装置及所述电池电量检测电路采集的数据经无线局域网实时传输至主控室。

可选的，所述巡检机器人还包括超声波停障系统和闪动警示灯；所述超声波停障系统安装于所述移动装置内部，用于探测障碍物和工作人员；所述闪动警示灯安装于所述巡检机器人外部，用于提醒工作人员避免碰撞。

可选的，所述超声波停障系统的探测距离为0～1.5米。

可选的，所述巡检机器人还包括交互式对讲指挥系统；所述交互式对讲指挥系统安装于所述巡检机器人外部，用于主控室和巡检现场的双向对讲。

可选的，所述巡检机器人还包括声光报警器；所述声光报警器安装于所述巡检机器人外部，用于产生声光报警。

可选的，所述巡检机器人还包括照明系统；所述照明系统安装于所述巡检机器人外部，用于停电环境下提供照明。

可选的，所述移动装置的行走速度为0-90m/min，行走停止精度为±1cm。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供一种热电厂锅炉群巡检机器人，所述巡检机器人包括移动装置和检测装置；所述检测装置搭载在所述移动装置上；所述检测装置包括一体化云台装置、红外热像仪、高清摄像机和环境监测装置，能够对热电厂余热锅炉关键设备进行全覆盖巡检，节省运维成本，降低运维人员在高温、高压、高空环境下进行巡检作业的危险系数，最大程度的保障人员安全，而且还可以提升电厂的科技含量，减少国家财产损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本实用新型提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的热电厂锅炉群巡检机器人实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型提供的热电厂锅炉群巡检机器人实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型所述巡检机器人搭载的红外热像仪实时监控效果图；

图4为本实用新型所述巡检机器人采用环境监测装置进行环境监测流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种热电厂锅炉群巡检机器人，能够对热电厂余热锅炉关键设备进行全覆盖巡检，节省运维成本，降低运维人员在高温、高压、高空环境下进行巡检作业的危险系数。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型提供的热电厂锅炉群巡检机器人实施例一的结构示意图。图2为本实用新型提供的热电厂锅炉群巡检机器人实施例二的结构示意图。图1所示为一种轮式巡检机器人，图2所示为一种挂轨巡检机器人，图1和图2所示的巡检机器人采用的移动装置和外观不同，其搭载的检测装置和实现的其他功能均相同，主要用于检测高、中、低压汽包温度，压力表、水位计、安全阀门状况及管道设备跑冒滴漏等。通常热电厂余热锅炉为三压、卧式、无补燃、自身除氧、带锅炉雨棚、自然循环燃机余热锅炉，主要由进口烟道、锅炉本体(受热面模块和钢架护板)、出口烟道及烟囱、高中低压汽包、除氧器、管道、平台扶梯等部件以及高、中压给水泵、给水加热器再循环泵、排污扩容器等组成。根据设备分布情况以及实际结构，针对余热锅炉顶层采用挂轨机器人进行巡检，锅炉顶层从出口烟囱平台外侧开始总长约为25m，宽度约为15m。余热锅炉顶层由高中低压汽包构成(高压汽包中心标高为31.1m，内径为Φ1900mm，直段长度10.2m，中压汽包中心标高为30.82m，内径为Φ1500mm，直段长度9m，低压汽包中心标高为31.45m，内径为Φ2800mm，直段长度9.4m)。低压汽包上还设有至高、中压给水泵的下降管道。在汽包上还设有水位计、平衡容器、压力表和安全阀等必要的附件和仪表配置。所述巡检机器人针对余热锅炉关键设备进行全覆盖巡检，能够节省运维成本，降低运维人员的在高温高压高空巡检作业危险系数。

参见图1和图2，本实用新型提供的所述巡检机器人包括：移动装置101和检测装置102；所述检测装置102搭载在所述移动装置101上；所述检测装置102包括一体化云台装置103、红外热像仪、高清摄像机和环境监测装置；所述红外热像仪和所述高清摄像机安装于所述一体化云台装置上。

所述红外热像仪，用于采集热电厂锅炉群指定点或全部点的运行设备的红外热像图；所述运行设备包括高、中、低压汽包，各类水泵轴瓦以及电机的驱动端和非驱动端。图3为本实用新型所述巡检机器人搭载的红外热像仪实时监控效果图。每到工厂用电高峰时期，尤其在高温季节，电厂输电负荷加大，便可能出现超高温运行的情况，为防止出现事故，所述巡检机器人具备温度采集的功能，能够对指定区域进行温度检测。本实用新型提供的巡检机器人可以在任何时间，通过车载红外热像仪对指定点或者全部点的运行设备的温度进行测量，其中包括高、中、低压汽包，各类水泵轴瓦以及电机的驱动端和非驱动端。特别的，当被检测设备超过设定温度值时，机器人能够自动报警，工作人员便可到故障地点实地查看，并采取相应措施。车载温度传感器选用高性能设备，电缆测温测量范围为-20℃～650℃，温度测量精度为±2℃。由于机器人灵活的移动性，温度采集的范围可覆盖相关设备。

在主控室的工作人员可远程查看设备运行温度值和温度变化情况，可设定巡检机器人的高温报警极限值，当巡检机器人在工作过程中检测到某个点的温度超过上限值后，立即报警，通知运维人员进行后台确定，必要时进行现场设备的检修维护，以防止发生事故，造成生命危险。同时，将这些信息存储到数据库中，为之后的事故处理提供依据。

所述高清摄像机，用于采集各类表计、泵和管道设备开关阀的高清图像；所述各类表计包括各类在线压力表计、液位计、温度表以及流量表。所述巡检机器人所搭载的高清摄像机能拍摄巡检路线上的各类表计，包括各类在线压力表计、液位计、温度表以及流量表等。采用图像识别技术，对各类表计的高清图片进行识别，并读取数值，识别类型包含指针式和液位式。同时将数值结果传送至监控后台，同时与正常的数值范围进行比较，若出现异常则发出警报。

所述巡检机器人进行智能巡检时，针对泵和管道设备漏油漏液检测采用高清摄像机，进行相关设备视频、图片采集，后台运维人员进行辅助检测相关跑冒滴漏情况。结合在关键设备或者关键位置，采用辅助检测装置(遇水变色涂漆)，当有跑冒滴漏现象出现时，涂漆变色，机器人进行检测识别，如有异常自动报警。电机以及泵的温度采用红外热像仪进行红外测温，针对各类表计、液位计采用智能识别技术进行巡检，如有异常进行自动报警。

轮式智能机器人或挂轨巡检机器人搭载高清摄像机和红外热像仪，以及相关检测传感器，进行设备外观状态检测、表计识别、液位识别；安全防火预警，出现异常自动报警；针对设备和开关阀跑冒滴漏检测采用高清摄像机，进行相关设备视频、图片采集，后台运维人员进行辅助检测相关跑冒滴漏情况。在关键设备或者关键位置，采用辅助检测装置，当有跑冒滴漏现象出现时，检测装置变色，机器人进行检测识别，如有异常自动报警。

巡检机器人系统以自主或遥控的方式，在无人或少人值守的环境对设备设施和线路进行巡检，可及时发现设备的故障、缺陷等设备异常现象，提高运行的工作效率和质量，真正起到减员增效的作用。所述巡检机器人可通过移动装置101实现不间断地进行反复巡检，并实现对设备状态的连续动态采集，补充了固定式、离散式在线监测系统不能实现的完全覆盖，发生紧急情况时无法将现场情况第一时间内最清晰地采集到监控中心，无法在必要时对特定部位采取有效处理措施等不足。所述巡检机器人不仅可以在第一时间进入事故现场，把现场的视频、图像、空气中有害气体的含量报警等数据发送回指挥中心，同时，也可以执行应急对讲指挥等相关的处置措施，起到更好的防灾减灾效果。

常用的固定监控系统存在着一定范围的视觉盲点，而本实用新型提供的巡检机器人自身具有可见光与红外视频图像采集功能，工作人员可通过上位机软件操作红外温度监控系统移动到指定位置，控制云台自由转动，可实现近距离地观察拍摄目标物体，将监控范围覆盖到盲区。所述巡检机器人可拍摄出各种设备高清图像和红外热成像，并将采集到的信息经无线局域网实时传输到主控室，在主控室的工作人员便可根据图像判断出各种设备是否安全。当发现设备有异常情况，工作人员可在第一时间查清问题原因，并采取相应措施。

在巡检过程中，所述巡检机器人通过自身携带的一体化云台装置，可对周围环境进行视频图像的采集，并根据工作人员的需要将图像信息经无线网络传回主控室，并自动记录拍摄地点和设备名称，以备工作人员日后能查询完整的信息。

所述环境监测装置，用于监测周围的空气环境与温湿度。具体的，所述环境监测装置包括气体探测仪与温湿度传感器；所述气体探测仪用于检测空气含氧量浓度以及有毒与可燃气体浓度大小；所述温湿度传感器用于采集周围环境的温湿度。所述巡检机器人还包括声光报警器。所述声光报警器安装于所述巡检机器人外部，用于产生声光报警。

图4为本实用新型所述巡检机器人采用环境监测装置进行环境监测流程图。所述巡检机器人携带有气体探测器与温湿度传感器，可以随时对周围的空气环境与温湿度进行分析并得出结果，气体分析包括检测空气含氧(O₂)量浓度以及有毒与可燃气体(CO，H₂S，CH₄)浓度大小，同时将结果反馈给主控室的工作人员，也可人工设置报警的限值，包括低温、高温报警限值，湿度报警限值，气体浓度报警限值，超过限值后立即声光报警，以防止由于工作人员对环境的误判，造成生命危险。同时所述巡检机器人也可作为一个安全引导员，当有工作人员下去进行检查时机器人可在前面作一个安全引导，提供有毒气体、温度、湿度的实时监测，一旦监测到异常情况立即发出警报提醒工作人员。

所述巡检机器人还包括电池电量检测电路，所述电池电量检测电路安装于所述移动装置内部；所述电池电量检测电路用于检测所述巡检机器人搭载电池的剩余电量。所述巡检机器人本体自带电池电量检测电路，且可人工设置电量报警下限，一旦机器人检测到电池电量低于设置值时则会自动停止当前巡检任务，同时发出警报，之后自主运行到充电点进行充电。

所述巡检机器人采用电池和分布式接触充电系统结合的供电方式，其中：

(1)分布式充电点采用交流220V作为电源输入，可以有效保证在隧道中可靠运行；

(2)巡检机器人可采用电池供电，电池采用锂电池，电压满足安全电压要求，不超过36V；

(3)非转弯、非上坡时，巡检机器人工作电流可低至1.5A；

(4)巡检机器人搭载电池容量满足满负荷(充电一次)行走里程大于10km；

(5)充电站设计从原理上保证绝不产生火星，以保证安全；

(6)全套供电系统正常工作时，总功率小于1500W。

(7)充电房架设在余热锅炉28米层。

所述巡检机器人还包括无线传输设备；所述无线传输设备分别与所述红外热像仪、所述高清摄像机、所述环境监测装置及所述电池电量检测电路连接，用于将所述红外热像仪、所述高清摄像机、所述环境监测装置及所述电池电量检测电路采集的数据经无线局域网实时传输至主控室。在所述巡检机器人执行任务的过程中，其能够将所记录的图像或视频信息通过无线网络传回主控室，并自动记录拍摄地点和时间等信息。采样巡检机器人管理软件可支持各种信息的报表生成，支持日志记录(保存于数据库中)，工作人员可根据需要按照不同关键字段(如人员、班次、时间、设备名称、问题表现、事故分析等等)来生成不同类型的报表，报表能以表格、条形图、柱状图等多种形式，通过同比、环比等多种途径进行分析，利于从不同角度来判断各个设备的运行状况，并预测设备性能。

结合实际情况，所述巡检机器人的巡检内容主要包括可见光视频巡检、红外热像仪视频巡检、设备图像定点回传、设备红外热图回传、设备温度自动识别(温度超限自动报警)、设备历史温度分析。分析内容包括分析设备历史温度变化趋势，比较同类设备的温度，对比设备负荷和设备温度关系，关联设备负荷和环境温度数据，为设备检修和状态评估提供决策支持，实现设备运行状态分析诊断的功能。

所述巡检机器人还包括超声波停障系统和闪动警示灯；所述超声波停障系统安装于所述移动装置内部，用于探测障碍物和工作人员；所述闪动警示灯安装于所述巡检机器人外部，用于提醒工作人员避免碰撞。所述超声波停障系统的探测距离为0～1.5米。所述巡检机器人采用超声波停障系统，对障碍物和工作人员进行探测，遇到障碍会停障并报警。同时在结构上增加防护，防止碰撞造成人员或者设备损伤，与超声波停障系统构筑双重安全保障，在超声波停障系统失效情况下防止与障碍物的激烈碰撞，并进行系统安全报警，且在明显位置安装有闪动警示灯，提醒工作人员注意。

在自主巡检的过程中，超声波停障系统发现前方有障碍物时，所述巡检机器人将发出警报并可紧急停车，通知主控室排除障碍物。当发生紧急状况时，所述巡检机器人会自动切换到紧急模式，高速赶往现场，为主控室的工作人员提供第一时间的现场情况报告。

所述巡检机器人还包括交互式对讲指挥系统；所述交互式对讲指挥系统安装于所述巡检机器人外部，用于主控室和巡检现场的双向对讲。当设备发生复杂或者非常规问题时，现场工作人员不能解决时，通过所述巡检机器人的视频设备和语音设备可实现现场工作人员与远端专家的即时交互，由专家来指导和监督现场工作人员，实现正确规范的操作，有助于问题的现场解决。交互式对讲指挥功能采用双向对讲广播系统，支持双向对讲功能，完全满足主控室和现场的音视频实时交流。

在实际应用中，所述巡检机器人还包括照明系统。所述照明系统安装于所述巡检机器人外部，用于停电环境下提供照明。当遇到突发事件时，例如发生停电、火灾或工作人员有生命危险等情况时，在不清楚事故原因的情况下，可先遥控巡检机器人高速到达事故现场查明原因，最大程度避免人员伤害。

出现突发事件，所述巡检机器人会自动切换到应急控制模式，工作人员可以在主控室遥控机器人到事发地点查看实时情况。机器人携带有必要的急救物品和应急设备，针对不同事故，机器人可做出不同反应。若停电，可通过照明系统和可见光摄像头检查设备故障，及时查明故障原因。若是发生火灾等严重事故时，工作人员可能由于烟雾或其他不可控的原因而不能辨别逃生方向，则此时可由摄像头来进行判断，主控室可以确定突发事件发生点，人为或者是系统自动选择远离事件发生点方向为逃生方向，然后将指令发送给在现场的巡检机器人，此时装在巡检机器人上的疏散指示灯开始闪烁，指引被困工作人员朝安全的方向离开事故现场。当有工作人员遇到突发状况需要寻求救援时，机器人可自动或由主控室的工作人员控制赶往事故现场，为处于危险中的被困人员提供急救物品。所述巡检机器人还可以作为一个临时指挥平台，被困人员可通过这个指挥平台与主控室的工作人员取得联系，采取逃生措施。

表1为本实用新型提供的巡检机器人的性能参数表：

表1巡检机器人性能参数表

由表1可见，在实际应用中，所述巡检机器人还安装有定位装置，所述定位装置采用码盘+RFID定位方式。所述移动装置的行走速度为0-90m/min，行走停止精度为±1cm。

优选的，本实用新型所述巡检机器人本体尺寸为：670mm(L)×490mm(W)×585mm(H)；重量为：50kg；转弯半径为：1200mm；机器人和轨道与设备间距离为：1500mm；机器人通道宽度：不小于1000mm；运行时间：4小时；防护等级：核心部件IP67。

可见，本实用新型采用巡检机器人代替工作人员进行设备巡检，并将视频、红外测温等数据上传后台，同时发现异常可做到实时报警，供厂级和集团进行实时共享。通过巡检机器人能够随时监控现场的目标，并且减少布置多个摄像头和红外测温仪所带来的成本，提升应用区域设备的可靠感知、虚拟再现、即时响应、业务协同、管控决策。通过采用智能机器人监督管理系统，可达到将电厂建设成为安全、高效、绿色、创新和可持续发展的智慧型电厂。所述巡检机器人搭载红外热像仪、可见光高清摄像机、气体检测仪、温湿度传感器、交互式实时对讲平台、声光报警器、超声停障系统等多种设备，系统采用高性能嵌入式CPU控制，全工业化元器件设计，系统运行可靠。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人包括：移动装置和检测装置；所述检测装置搭载在所述移动装置上；所述检测装置包括一体化云台装置、红外热像仪、高清摄像机和环境监测装置；所述红外热像仪和所述高清摄像机安装于所述一体化云台装置上；

所述红外热像仪，用于采集热电厂锅炉群指定点或全部点的运行设备的红外热像图；所述运行设备包括高、中、低压汽包，各类水泵轴瓦以及电机的驱动端和非驱动端；

所述高清摄像机，用于采集各类表计、泵和管道设备开关阀的高清图像；所述各类表计包括各类在线压力表计、液位计、温度表以及流量表；

所述环境监测装置，用于监测周围的空气环境与温湿度。

2.根据权利要求1所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述环境监测装置包括气体探测仪与温湿度传感器；所述气体探测仪用于检测空气含氧量浓度以及有毒与可燃气体浓度大小；所述温湿度传感器用于采集周围环境的温湿度。

3.根据权利要求1所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括电池电量检测电路，所述电池电量检测电路安装于所述移动装置内部；所述电池电量检测电路用于检测所述巡检机器人搭载电池的剩余电量。

4.根据权利要求3所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括无线传输设备；所述无线传输设备分别与所述红外热像仪、所述高清摄像机、所述环境监测装置及所述电池电量检测电路连接；所述无线传输设备用于将所述红外热像仪、所述高清摄像机、所述环境监测装置及所述电池电量检测电路采集的数据经无线局域网实时传输至主控室。

5.根据权利要求1所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括超声波停障系统和闪动警示灯；所述超声波停障系统，安装于所述移动装置内部，用于探测障碍物和工作人员；所述闪动警示灯，安装于所述巡检机器人外部，用于提醒工作人员避免碰撞。

6.根据权利要求5所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述超声波停障系统的探测距离为0～1.5米。

7.根据权利要求1所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括交互式对讲指挥系统；所述交互式对讲指挥系统，安装于所述巡检机器人外部，用于主控室和巡检现场的双向对讲。

8.根据权利要求1所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括声光报警器；所述声光报警器，安装于所述巡检机器人外部，用于产生声光报警。

9.根据权利要求1所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括照明系统；所述照明系统，安装于所述巡检机器人外部，用于停电环境下提供照明。

10.根据权利要求1所述的热电厂锅炉群巡检机器人，其特征在于，所述移动装置的行走速度为0-90m/min，行走停止精度为±1cm。