赛为智能吴亦歌：人工智能技术和电力智慧化运营结合真正实现智慧电厂的无人化自动值守

“依托巡检机器人系统，实现全自主定位与导航，完成智能巡检及自主充电，代替人工实现发电全场景的自主监测、监控、预警、安防和数据远程集控管理。智能运维服务将现代服务业理念应用于巡检行业，结合人工智能、大数据及物联网技术，实现智能化运维，提升运行效率。”

——深圳市赛为智能股份有限公司智能机器人解决方案架构师吴亦歌

4月27日，华北电力大学技术转移转化中心与中关村华电能源电力产业联盟联合主办的2021年智慧电厂论坛（第一期）在广东深圳成功举办。 深圳市赛为智能股份有限公司智能机器人解决方案架构师吴亦歌主旨发言。

直播专题:2021年智慧电厂论坛（第一期）

文字实录如下：

吴亦歌：各位领导、各位专家、同仁，大家上午好！各位都在电力领域有着深厚的行业经验，但是大家现在都面临着共同的问题，如何有机地将人工智能技术和电力智慧化运营结合在一起，如何真正地实现智慧电厂的无人化自动值守。下面我将跟大家分享赛为智能在面对该问题时的所思所想和所作所为。

深圳市赛为智能股份有限公司，成立于1997年，国内领先的人工智能技术研发、产品制造、赋能方案服务商，并于2010年深圳证券交易所上市，股票代码是300044。公司原总部位于深圳市软件园一期，现搬到深圳市龙岗区的赛为大厦，全资子公司合肥市赛为智能，委员合肥市蜀山区，占地80亩，人工智能生产制造设置在此，也有全资学校马鞍山学院，被评为全国民办大学前五强。同时还有全资的北京开心人公司，这个公司想必大家一定很熟悉，就是之前做偷菜游戏的公司。另外公司还投了很多PPP项目，并成立了湖南赛吉智慧城市有限公司。

科研实力

目前集团拥有国家高新技术企业4家，院士工作站两个，以及博士后工作站两个。

公司正在进行人工智能转型，成立了三大智能研究院，分别是：人工智能研究院、大数据研究院、智慧城市研究院。并依托这三个智能研究院开展人工智能的产品、技术的研究和研发。

今天我演讲的内容主要分为三个部分：第一部分，知易行难，电厂巡检挑战；第二部分，打破陈规，赛为应对之道；第三，行以见效，六大场景落地。

传统巡检方式面临一系列的问题和挑战，将其总结为四个痛点，第一是标准化率低，因为传统的巡检是靠人巡检，工程师的经验有高有低，同时人日复一日的巡检，会产生疲劳，存在着人为的漏检，误检率较高，不同的工程师对同一个故障问题的评价也是不一样的，存在一致性比较差的问题。第二是低效，认为巡检的作业是相对低效的，另外，存在着监控不足。据了解，目前各大业主方都在进行降本增效，目前部分业主会存在忍受不足的问题。第三高成本，因为电力行业场景大，也存在着工作量非常大、人力占用非常多，从而导致它的成本开销非常高。第四，环境苛刻，有高噪声、高辐射，部分场景会存在着高粉尘等一系列的情况，它不宜人去长期驻厂工作。

使用智能机器人进行巡检有以下四个好处：更安全、更精益、更准确和更及时。

什么是更安全？

巡检远程化、批量化、自动化，它是可以一天24小时进行不间断地巡检，而且人不需要在现场，只需要在后台办公室的驾驶舱内进行远程的遥控和监视就行。巡检的范围广、巡检的频次高，使用人工智能算法的巡逻机器人的巡检速度比人要快。工作量大、工作环境恶劣、个别场所属于高危地点，巡检机器人可以代替人员前往，比如说辐射比较大的核电站，它可以代替人员去巡检，这样人员就不会受到辐射的伤害，由机器代替人去承担这个伤害。

节约人力、更精益。腾出的人力可以从事更高附加值的工作。机器人可以灵活的设置巡检策略，对巡检频次和巡检内容进行调整，比如说有些设备可能会存在故障问题，我们会对其进行重点监控。特殊天气可能会造成一些隐患，我会加强巡逻。同时如果有人员参与到巡逻当中，会有一个随动的功能，巡检机器人跟人工一起协同出去作业，并且辅助人工，提供有效的巡检支撑。巡检的一致性更高，频次更多，巡检的质量更高。

状态识别更准确。因为机器人使用的是人工智能算法，针对特定的场景，我们使用的是自研的识别算法，而且根据这个场景，我们会不断地采集数据，去迭代它的算法，提高我们的算法鲁棒性和准确性。同时我们会读取这个场景里面采集到的数据，根据巡检人员日常的报表，我们会自动进行数据分析，并且按照报表格式，自动定时输出报表。并且还可以提供问题处理的闭环，对巡检机器人发现的问题，可以联动在场的物联网设备，或者向后台工作人员推送报警，然后去解决这个问题，问题处理产生闭环。

预告告警更及时。巡检机器人发现异常的情况下会后台推送预警，告知发现了什么样的问题，它可能产生的原因是什么，同时我们会给出一个告警指示，告诉工作人员，我们面对这个问题的时候优先可以进行哪些选择，如何修复它，如何去克服这个问题。同时基于5G、大数据分析和人工智能算法技术，我们的巡检机器人会更加耳聪目明、心灵手巧。

（见PPT）这是对整个行业做的分析，目前下游应用场景安全意识在不断地增强，无人巡检在快速释放，助推巡检机器人产业链的发展和不断地成熟。我们预估厂矿运维的市场规模在3000亿左右，变电站的运维需求也在不断提升，我司有信心在这个领域成为最有竞争力的品牌。

打破陈规，赛为的应对之道。

我们提供了不同的解决方案，（见PPT）这是我们的解决方案一，挂轨式机器人系列。这两款机器人都是运行在轨道上的，左边这台是GE100产品，主要是面向变配电房场景。它和右边相比，中间带了一个升降机构，一个五级的升降杆，每一级是30厘米，它的有效升降运程是1.5米。上面是机器人运动控制模块，同时里面还放置机器人的能量核心，现在使用的是三元锂电池。下面的是机器人感知核心，分别为双光云台（可见光云台和热成像相机），然后是局部放电检测模块，它可以在变配电房运行的时候，通过抵近的方式检测设备是否存在放电的现象。

另一个产品是SE100，它主要是面向输煤栈桥的场景，跟之前的产品相比，我们取消了它的升降结构，可以通过对它的外壳进行加固，提升它的IP防护等级，目前这个机器人的IP防护等级已经做到IP66，同时 正在开发整体防爆外壳。这些机器人里面还添加了一些小的创新，在后面的场景落地中我会逐一向大家说明。

右边是后台集控系统Monster2.0，它有6个功能：集控平台、实时告警、数据展示、报表生成、历史存储、数据分析。

在前面已经介绍SE100的组成，这里就不赘述。在公司内部称它是巡检小钢炮，小巧灵活，皮实耐措，是公司落地比较多的机器人。

这是公司的解决方案二：轮式巡检机器人。有两个产品，一个是NB100，它主要是用于化水车间、升压站、主机厂房、辅机车间的大场景应用，它是四轮差速的运行模式，越障、越卡能力大于12.5厘米，爬坡的坡度大于15度，使用的是激光导航，添加了超声波避障模块。另外一个是带升降机结构的LE100，它主要适用于变配电厂房，适用于室内的小场景巡检，和前面那个相比，使用的是两轮差素运行模块，后面还有一个触摸的交互显示屏，可以跟现场工作人员进行实时交互。为这两个机器人开发的后台集控系统是Monster3.0，它可以显示巡检机器人到了什么位置，它的作业内容是什么，它即将去做什么东西。

NB100的组成介绍。因为是在室外使用该产品，所以使用的是无线充电板，可以在前方进行无线充电。公司把它称为巡检大将军，文武双全、实力担当，专注电厂全场景。

LE100的组成介绍，我们称其为巡检急先锋，左右穿插，动作灵活，专注变配电室场景。我们的导航有两种形态，一种是使用磁条进行导航，使用磁条导航的好处是，它的导航相对来说更精准，它可以穿梭在更小的隧道，它左右两边即使存在障碍物，但是中间的通过距离如果大于60厘米的话，我们的巡检机器人是可以通过的。同时，我们也为这个巡检机器人开发了激光导航的版本。当然，作为行业内的人，大家应该知道激光导航虽然很好，它能够实时绘制地图，但是它存在一个问题，激光导航算法里面存在一个膨胀系数，也就是说如果它判定这个场景过于狭窄，它是会把它判定为一个障碍物，是不会通过的。我们目前这个设备的宽度是60厘米，现在使用激光导航，它最窄能通过1米左右的间隙，小于这个值就通过不了。

这是公司机器人产品的主要功能，将其分为九大模块，前三个是全场景感知，首先使用的是光学复合监测，通过可见光视频自动读表，读取现在物体本身的状态，并且通过人工智能算法进行有效的分析。第二个是通过红外热成像进行在线测温和物体测量，判断物体内部是否存在一些暗病或者暗伤。第三个是增强显示，将双路视频进行混合虚拟展示，可以实现双路图像叠加融合展示。使用这个光学复合监测可以实现多型表头、指示灯的读识，以及设备跑冒滴漏的识别。同时可以达到日夜监控，因为我们的可见光视频识别是使用了黑光相机的技术，在低照度的情况下也可以对目标进行有效识别。同时，这个相机也使用了高变倍、高清、透烟透沉和大视距的技术。

机器人还可以实现一氧化碳、二氧化碳等等气体的监测，还有烟雾浓度的监测，我们的局部放电检测模块是在轨道机器人上，后续的计划是把它放到轮式机器人上。

还有环境感知感测，有温湿度检测、光照强度监测、超频段噪声监测、防碰撞检测、供电设施监控，这是我们目前已经实现的功能。当然，根据我们现场实际调查和采样发现，后面我们还会添加一些雷达监测、无线电监测等等新的功能模块。

第四到第六个机器人是小车监测模块，它能够提供异常和闯入的监控，通过实时智能视频分析，我们会判定这个生产区域是否存在异物入侵或者非动作人员的入侵，同时我们还能提供这个场景是否存在一些物品的遗留，如果他遗留了，我们会向后台提供报警，并通过广播告知可能在场的现场工作人员去进行移除。当这个物品被移除以后，我们会向后台提出一个物品移除提示。还有异物检测，生产区域仪器仪表表面和内部是否存在异物入侵的情况，我们会进行有效检测。还有例行+专项选茧，还有全盘+特情巡检，我们的巡检可以实现三维扫描建模，并且进行全盘参数逐次巡检。当然我们不仅仅可以进行全自动的巡检，在有些特定的场景，或者有特殊需求的场景，我们已经实现了人工遥视巡检，人在驾驶舱内遥控这个点位，从特殊的角度拍摄视频，进行远程地巡检。同时还有远程定点局部巡检，当人退出人工遥视巡检功能以后，这个巡检机器人还会继续进行后面的工作任务，也就是干预结束后自动复位。

第七到第九个是后台和机器人本体实现的功能，它可以实现360度全方位移动，它有四自由度，通过本体的移动和相机的转动，可以消除视频成像的盲区。有些人经常会问，使用你们的机器人和使用固定的机器人有什么区别？我多加一些固定机位的相机不是也能实现相同的识别吗？我们告诉他，你是能实现视频的提取，但是由于那些固定机位相机的角度已经定死了，它在视频成像的时候是一定会存在角度的偏差，包括会受到光线的影响，它最后通过算法算出来的数值，它的误差会非常大，它受环境的影响也会非常强，有可能是一天不同的时间段，它的误差可能由百分之几变成百分之十几，这样的情况都是有可能的。

公司还有一款机器人是SE400，这个机器人云台上是不搭载可见光和热成像模块的，它搭载了一个灭火弹装置，里面装载了10公斤的干粉灭火弹，如果发现区域内部有高温，以及有可能会诱发火灾，如果发生火灾，它会赶到现场进行灭火。

我们的后台还有数据处理功能，通过深度挖掘技术和大数据分析等技术，可以对这些数据进行有效的处理，并输出一个报表，给各位的工作提供一些有效的支撑。同时我们整套系统的适应性强，可以进行有线和无线的接入。巡检机器人体积小、重量轻，可以很好的部署，它不需要停机，在场景内可以7×24小时运行。

解决方案的总结，机器人巡检三板斧，前端使用了一个智能巡检机器人，它是一个硬件，就像在场的各位员工的身外化身一样，通过机器人智能巡检系统和放置在机器人本体内部的智能算法，给它进行赋能，让机器人可以自主地进行运行，同时还可以和环境及场内的系统进行联动，比如说场内的门禁控制系统进行联动，巡检机器人就可以通过门禁系统，行走在不同的房间和生产区域内部。同时还可以通过无线连接技术和灯光、空调、烟雾、安防视频等进行一系列的联动。从而达到降本增效、实时监控，辅助领导决策和综合管控这四大功能。

第三，行以见效，六大场景落地

首先是输煤栈桥，主要关注的巡检部位分别是：输送物料的本身，比如说煤粉，通过可见光和热成像分析判定煤粉是否存在温度过高，是否存在阴燃、自燃的现象。另外通过粉尘浓度监测的模块判断空气中煤粉的浓度是否过高，落煤袋的地方是否存在洒落和堆煤。

我们还做了小的创新，有业主方提出轨道问题，巡检机器人在上面长期跑，这个轨道积灰积多了你们怎么处理？这一点请大家放心，我们对这一段是有专门的处理模块的，我们的机器人运动控制模块中增加了一个轨道自清洁模块，它每跑一遍，轨道自清洁模块都会将轨道上面积累的煤灰和煤渣清扫出去，这样可以保持轨道的干净、清洁，并且保证机器内部不会产生一些进灰，从而引发生产故障。第二个问题，我们这里使用的煤有不同的种类，现场的灰尘非常大，云台上的相机长期使用之后，积灰是怎么处理的？我们这个相机本身是带有一个自清洁模块，我们是怎么触发它的自清洁模块？我们在这个相机中植入了一个小小的模块化算法，它会通过现在成像的图像的曝光值、进光度，以及图像的本体质量去判断现在这个相机是否存在表面蒙灰的情况。如果存在的话，再出动清灰模块，将这个相机表面进行主动清灰，以确保这个相机的成像是有效并且可靠的。当然，如果积灰程度过高，它本身无法清洁的话，我会向后台推送一个提醒，我就会告诉工作人员，你们在执行输煤栈桥清洁的过程中，顺便帮忙把这个机器人清洁一下。这个问题就产生了一个闭环，得到了解决。

输送机方面

一是皮带是否存在跑偏，二是撕裂，第三是皮带是否产生了异常发热。我们现在在开发新的算法，提到的皮带是平口皮带，部分场景在户外使用的是卷带机，针对卷带机我们也开发了新型的算法，卷带机是否存在蛇转（音）的现象，大家知道卷带机发生蛇转，它有时候会产生非常严重的影响，通过固定的机位，它有时候那个蛇转可能几十米又转回来了，固定机位不一定能实时判别到它是否存在蛇转。但是使用巡检机器人，皮带有一个相对运行速度，根据这个速度值作为一个输入，我们可以有效地判断这个皮带是否存在蛇转，如果存在蛇转，我们向后台进行报警，并且进行检修。

对于托辊轴承损害致热，可以通过热成像进行分析。如果有异响的情况，我们可以通过音频识别，当听到异响之后，我们会推送一个警告告诉工作人员，这一块可能会出现一些故障。

还有输送机的钢架，它有可能会存在破损、变形和腐蚀的情况，这时候我们使用的是可见光进行有效的识别。

还有输煤区域及其附属设施，输煤区域是否防水失效、内壁裂纹，还有照明系统的缺损、发热，我们可以通过可见光、红外识别进行监测。同时我们对消防系统工作状态异常和部分缺损进行有效的识别，如果这个消防系统是带智能控制模块，巡检机器人可以联动这个智能控制模块，一旦发生故障或者事故，我们会向后台推送报警的时候，同时联动消防系统进行有效的灭火，将问题掐灭在初始的阶段。最后是现场还会装一些固定机位的防爆装置，这些防爆装置也有可能存在问题，我们的巡检机器人也会进行有效的巡检。

（见PPT）这是目前落地场景的实拍，应业主要求做脱敏的处理，前面两个是煤分温度监测和滚轮温度监测。中间两个是通过可见光对可见光对皮带机器和凳架结构进行检测，还有皮带机异常识别。最后两个是对皮带本身的皮带撕裂监测和皮带跑偏监测。下面是通过巡检机器人的其它传感器可以实现的功能，包括指针式仪表识别、数显仪表识别、指示灯识别。对于温度识别这一块，有的领导说我们搞一个温度计识别就可以，但是有的时候情况比较复杂，比如说户外或者是海上的一些输煤栈桥皮带巡检，温湿度监测搭载在机器上有什么样的新型功能呢？一旦发生不可抗力因素，比如说突发大雨或者是临时天气改变，比如说沙尘暴、冰雹，我们的机器人接收到这一异常现象，它本身会进行紧急避险，它会及时地运行到安全位置，并且停机，等它的温湿度监测或者环境、气体识别仪器报出来的值是正常的时候，它才会执行接下来的工作任务。这样可以有效地降低机器人本身的损伤。

（见PPT）这是变配电室场景，我们使用的巡检机器人解决方案，变配电室是室内场景，相对来说环境比较好，所以我们目前一般推荐使用的是挂轨式GE100进行有效的检测和识别。

这是我们在沈阳某项目现场落地时拍摄的图片，升降机构把检测云台带到仪器仪表的水平位置进行图像的拍摄和识别，水平位置可以保证这张图片成像非常精准，它不会存在误差，算法的鲁棒性非常高。我们在变配电房这个场景分析了以下需求：柜体的表面监测、柜体的表面温度，是否需要做局部放电检测，这样可以及时发现柜体是否存在安全隐患。还有柜面上的硬压板和转换开关，我们会对其做检测，及时发现误投退等隐患。对指示灯我们会做一个有效的监测，及时发现设备在运行时是否存在异常。对数码管和仪表会进行检测，发现系统的参量是否存在异常。而且这个巡检机器人前置的算法是直接输出这个仪器仪表当前的状态。有的时候现场员工可能在进行检修，他会在上面挂着“检修中”，然后断电了。我们这个机器人内置一个OCR识别算法，我们会读取这个柜面上是否存在指示牌，比如说读到正在停电检修这样的工作票，我们就会及时更改前端算法的策略，这时候仪器仪表不显示才是正常的，显示就不正常了，这时候我们才向后台推送一个报警。我们会结合各位业主的实际工作需求，去进行智能化的分析和运算。

变配电房的巡检对象主要是保护小室、通信机房、开关室、配电房等胡内屏柜或设备上安装的各类可视状态的展示截面，如硬压板、指示灯、数码管、转换开关、仪表读数、柜面温度、局部放电、室内温湿度、气体烟雾等等。包括新的电站还有一些智能设备，我们可以联动这些智能设备，读取设备的数据，把巡检机器人作为一个数据中转站，通过我们的无线模块或者有线模块把数据传往后台，进行综合的智能分析。

这是我们在沈阳落地的实际安装现场的示意。可以看到第二张图是局部放电检测模块，在柜体的背面正在运行。

升压站这样的室外场景，我们提供的解决方案是四轮式NB100巡检机器人，内置了模型算法，将有丰富经验的工程师的知识数字化、算法化，把这些算法移植到巡检机器人中，让巡检机器人代替工程师进行外场巡检。主要的巡检需求和机器人功能在右边这个图里面。

（见PPT）这是我们落地场景的实拍，这是我们在某电厂主机厂房内的巡检示意图，主要是做燃气轮机和发电状态的识别，对设备的跑冒滴漏和仪表仪器进行识别。我们采用的是混合识别的方法，比如说有的液体温度过高，我们使用的是热成像模块进行检测，有的冒的是高压气体，我们这时候可以通过视频监测加上噪音检测模块，进行混合的识别。有的时候这个设备区域很可能它跑冒滴漏一般呈现在地面或者墙壁上，我们会对这个设备所处的整体空间环境进行识别和分析，比如说发现地面存在积液或者墙壁上存在漏液、冒液的现象，我们进行一个报警。

辅机厂房这一块，主要是进行设备状态的识别，跟刚才的主要检测设备一样，主要是跑冒滴漏的识别，仪器仪表的识别等等。

这是在化水车间场景的应用，这里面有些跑冒滴漏的是淡水，它是透明的，我们通过环境光和补光，打在水面上有一个反射光，我们通过智能算法加上反射光线，做了一个混合的算法进行有效的跑冒滴漏的识别。同时我们还会做设备表面、管路、接头、阀门、开关等异常识别，以及声音的异常识别。

（见PPT）下面的是巡检机器人基本功能，就是仪器仪表的读取和识别。

如何实现智慧电厂的无人化巡检思考的结果？依托巡检机器人系统，实现全自主定位与导航，完成智能巡检及自主充电，代替人工实现发电全场景的自主监测、监控、预警、安防和数据远程集控管理。智能运维服务将现代服务业理念应用于巡检行业，结合人工智能、大数据及物联网技术，实现智能化运维，提升运行效率。

（来源：北极星电力网，发言为北极星电力网根据速记整理，未经本人审核，如需转载请完整转载全文不允许删减）