摘要：为降低发电站输煤廊道内事故发生率，相关部门及人员就应主动落实巡检工作任务，传统巡检任务繁重、现场环境条件恶劣、工作人员劳动强度高，以致巡检工作质效长期未见提升。为改善以上情况，提高输煤系统运转过程稳定性、可靠性是有效方法之一，本课题研发了一款新的机器人自动巡检系统，其能替代传统人工开展巡检活动，利用三维立体化方式实现对系统状态的整体化管理，最大限度地提升输煤廊道巡检的自动化水平。
关键词：输煤廊道;巡检机器人;巡检自动化;图像识别技术
1输煤廊道机器人自动巡检优势与难点
1.1输煤廊道巡检现状
国内大部分燃煤电站现阶段习惯应用人工巡视模式，需要使用大量的人力资源，现场作业环境极为恶劣且存在着诸多不确定因素，以致巡检效果存在着较大的波动性。如果仅是简单的增设自动化监测装置，则廊道距离长、监控点位繁多等限制装置的应用过程，且会导致现场巡检工作成本明显增加。安全生产为发电厂运营的核心内容，这也是发电高度重视安全生产实现情况的主要原因。輸煤系统作为燃煤电厂内的重要设备类型，投用时可能会发生各种事故问题，特别是火灾事故的发生率更高。故而，为了使输煤系统运行安全性得到保障，运行人员一定要频繁巡视检查输煤线路工作状态，尽早发现与处理相关问题。
1.2机器人自动巡检的优势
将挂轨式智能巡检机器人用于输煤廊道现场安全巡检领域，其优点主要包括[1]：（1）主观因素不会影响机器人的现场巡检质量与效率，不管是执行大量的巡检任务还是在电缆沟道、大风暴雨等环境下运作，都能确保现场巡检工作的质效，规避漏巡、错巡等问题;（2）替代工人于恶劣环境内执行巡检任务，从根本上提升现场安全生产水平;（3）机器人内置了视频图像辨识、红外线测温、测振、跑冒滴漏动态监测等系统，明显提升巡检方法的多样性，强化了机器人巡检的效能;（4）机器人后台安置的专家系统自带图像、声音、视频录入及设备劣化趋向预测等功能，能把设备异常状态发现的时间前移，为设备状态检修工作推进提供可靠凭据，确保被监控范畴中设备在较长时间内运行状态的安稳性。
1.3难点
发电站输煤廊道自身有一定特性;（1）廊道长期在湿度大、粉尘浓度高的环境下运作;2）和综合管廊、电力隧道相比，输煤廊道的实际面积更加宽大，布置了多种设备，环境十分复杂，部分工况下还可能存在着航车或跨越桥;3）输煤距离较长，一般会通过转运站进行中转运输。整个输煤过程由煤场到锅炉煤仓之间通常会经过数个转运站。两个相邻的转运站的廊道距离大概200 m，爬坡约18°上下。一段皮带输送机由转运站被过渡至另一端输送机过程，会形成较明显的垂直落差。
2机器人自动巡检系统设计
2.1轨道传动系统
结合输煤廊道环境条件的特殊性，并综合这种廊道中构架、生产设备的布设方式及廊道实际走势，设计研发出能满足输煤廊道安全、稳定运行的巡检机器人轨道系统，立足于现场实况勾画出这种机器人的巡检路线图和轨道组装图。用高强度铝合金作为轨道型材，技术人员可以对其进行拼接处理，也可以参照廊道地形状况设计适宜的弯曲度和坡度，确保其抗腐蚀、抗磨损性均处于较高水平。组装钢质防火门且配置电控系统。在常规状态下防火门保持闭锁状态，在机器人准备穿越转运站台时，机器人自动传送出信号，防火门智能开启;在确认机器人安全稳定穿越以后，防火门自行闭合。图1是不同环境条件下输煤廊道的轨道设计及主要配件安装情况[2]。
2.2机器人平台
因为输煤廊道中潮湿且多粉，故而要求机器人外壳以及内部电气元件设备防护都要抵达IP65级。实时监控主界面是平台的主要构成，用户能利用该界面动态查询机器人系统的视频、任务计划执行情况及部分生产设备实时数据及曲线等的形成情况。平台上的子系统主要有[3]：
（1）检测系统：该系统内主要配置视频、温度、粉尘浓度等传感器。
（2）动力系统：为了满足廊道中差异化爬坡度数工况对巡检工作提出的要求，机器人平台应用了可配置化动力集成。当机器人运行在缓坡廊道或者穿越转运站时，分别应用单、双电机工作模式，后者能强化机器人爬坡能力。动力集成化确保了机器人在不同坡度廊道内行进的稳定性，节能效果优良。平台利用电池供电，配置的电池单次充电后可以达到连续行走8 h。利用电池管理系统智能监测电池电量的耗用情况。如果测得电池电量在预设值以下，机器人便会自动折返到充电位置，并传送出充电指令。
（3）定位系统：步进电机编码器是精准定位的重要基础，辅助应用射频识别技术（RFID）纠正位置偏差，定位精准度能实现10mm。安装在机器人内的信号读取器发出射频信号以后，信号范畴中的无源电子标签捕获信号并被激活，基于机器人内置天线把编码信息传送到读取器内，逻辑控制模块处理信息以后并能精准获得标签位置的信息，最后把解码所得信息完整的传动到上位机，此时就达到了对巡检机器人的精准定位。
（4）吹扫系统：机器人平台沿着轨道行进时，吹扫系统运作，利用其清除沿途轨道之上聚集的灰尘。
（5）通信系统：该系统基于无线传输形式运行。机器人和本地监控后台实现双向信息交互，被交互内容以现场检测数据与机器人自体状态数据为主。将数个无线基站安装在廊通道内，组建无线局域网，监控后台依靠无线连接进无线局域网内，确保移动监控系统中不同设备之间能互动访问，促进网络带宽负载状态实现平衡。
3输煤廊道智能巡检系统功能及应用
3.1常规功能
（1） 智能化巡检
该机器人支持全自主巡检模式的运转过程。全自主模式主要有常规、特殊巡检两种形式。在第一种形式下，机器人能依照设计好的巡检任务内容、时间、路径等智能开启并执行巡检任务。而对于特殊巡检任务，操作人员确定具体巡视点，机器人自动执行任务。利用以上功能，机器人能够反复巡检发电站设备的运转状况，并且连续、动态存储相关信息。