京桥热电石磊：智能危险气体探测巡检机器人的研究及应用-北极星火力发电网

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“少人巡检，无人值守是现代电力工业的发展趋势，使用机器人代替人工巡检，可以提高巡检效率、巡检频次，在危险气体区域发生泄露时，靠机器人确定泄露布位，判断浓度范围，可以降低人员暴露在危险区域的工作风险，避免人员及财产损失。项目有效解决了天然气场站内天然气泄露这一隐患风险比较大、管控难度比较高的行业痛点难点问题，同时也为危险气体区域应用智能巡检机器人提供了示范，提高了行业在天然气场站巡检方面的自动化、智能化水平，也提高了安全管理的水平。”

——北京京桥热电有限责任公司热控专业主管石磊

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。在4月28日举办的《大数据+5G赋能智慧电厂》分论坛上，北京京桥热电有限责任公司热控专业主管石磊做《智能危险气体探测巡检机器人的研究及应用》为主题的演讲。

石磊.jpg

直播专题:2021年智慧电厂论坛（第一期）

文字实录如下：

尊敬的各位来宾，各位专家，大家好！我是北京京桥电热的石磊，非常荣幸和大家一起学习和交流，下面由我为大家介绍我们的项目，项目名字叫智能危险气体探测巡检机器人的研究与应用。

我准备分企业简介、项目背景、项目介绍、项目效率、科技成果这五个部分来介绍这个项目。

首先是企业简介，北京能源集团成立于2004年，是北京市政府出资设立的国有独资企业，目前有电、热、房地产等五大板块，承担着首都及能源项目的投资建设，运营管理等重要任务，本项目承担责任京桥热点有限公司是北京能源集团旗下的所属企业。

第二部分是项目背景，首先跟大家分享一组国家统计局的数据，这是2015年-2020年我国天然气国内产量和进口量，可以看出我国天然气无论是国内产量还是进口量或者二者之和，我国的天然气消耗量都是逐年增长的，这说明天然气行业近年来因为政策，特别是环保政策的推动在飞速发展。

这里跟大家分享两张图片，在天然气输送、分配过程中，天然气阀站起着类似变电站的重要作用，但是管路会出现老化、松动等现象，就会出现轻微的天然气泄露，如果工作人员未能及时发现泄露点，进而未能消除泄露，很可能就会造成隐患进一步扩大，引起火灾、爆炸，造成人员伤亡和财产损失。从保障天然气安全生产的角度来说，我们要防范于未然，要做好天然气调压站的巡检工作。从企业和员工自身诉求角度出发，我们可以看到企业希望避免事故发生，降低企业成本，维护企业声誉。员工则希望保障生命安全，从工作中获得幸福感，我们寻找二者之间的集合，及时巡检到位，人员安全、设备安全、成本管控、工作效率，与时俱进，将这七项提炼一下，就是我们这个项目的出发点，安全、高效、智能的解决天然气调压站的巡检工作。

下面进行第三部分，项目介绍。我准备从这几项展开：研究目标、技术路线、设计架构、项目创新点、最后是视频演示。

首先我们确立了一个研究目标，开发一款可以应约于调压站内的防爆性危险气体巡检机器人，危险气体巡检机器人要能够自主完成巡检任务，危险气体巡检机器人能够探测到调压站的天然气泄露情况，并且在发生泄露时，判断泄露的位置以及爆炸极限浓度区域的大小，辅助人员决策是否能入场进行处置。

在项目设计阶段，我们选择了这样的技术路线，我们将危险气体探测巡检机器人按照系统功能分为了机器人本体、自主巡航、无线网络通讯信息、综合管控平台、智能分析五大部分，他们的作用分别是：机器人本体是所有功能的载体，自主巡航定位系统是保证机器人在地图巡检的基础上进行自主巡航定位，无线网络设施是保障机器人在工作范围内在任意位置实现无线通讯，首先是防爆通讯，综合管控平台是监视机器人的状态，能够下达巡检任务，查询历史数据，智能分析系统是分析机器人采集的数据，判断是否有泄露存在，这五大部分的分工协作组成了我们的系统。

在控制架构上，我们梳理了机器人与所有的输入输出设备之间的传输方式，保证了上位机和机器人的有效控制，以及机器人对上位机数据的及时传输。

下面介绍我们项目创新点，在项目实施阶段，创新采用整体防爆与部分防爆相结合的设计方式进行防爆设计，这是机器人的防爆结构示意图，可以看到机器人的各个模块都是防爆设计，给大家举一个最简单的例子，包括机器人小车的轮胎都是采用了防静电设计，整体采用隔爆设计。我们的机器人及机器人充电桩均经过了国家防爆认证。

给大家介绍我们的检测技术，在检测方面我们创新采用了光学传感器、电化学传感器，并提出了神经网络模型，实现了对天然气管道泄露的多传感器融合检测，这是上位机的操作界面，主要包括左边机器人的参数以及报警显示区域，将机器人发送的区域进行高效准确的解析，对机器人的实际状态信息，传感器的检测信息进行显示，并且利用传感器的数据判断甲烷气体是否超出警戒值，在报警的时候，会在这个区域会有红色的报警显示，第二页是导航地图显示区域，用户可以在导航区域利用上位机软件对机器人进行巡检路径的规划，使机器人按照设定的路径以及巡检点进行气体检测，使检测过程和目标更详，检测更加迅速。右边是高清摄像头的图像显示区域，高清摄像头区域和云台控制区域，这两个协作可以完成的功能是用户可以利用云台的控制，对机器人所处的环境进行查看，同时将高清摄像画面以视频方式展现给用户，使用户详细了解现场的情况。下面是检测参数显示区域，利用实时曲线图的方式，对数据进行显示，使用户可以更加直接了解数据当前及历史状态。最后是机器人运动控制区域，它是在判断泄露位置后，可以将机器人解除自动导航，手动控制机器人移动，判断爆炸极限范围，为是否派人员进入作为判断依据。

项目创新点三，在机器人自主导航方面我们利用了不同的声源定位方法，采取了四轮独立驱动与结点导航方式，提高了机器人自主巡检能力，给大家播放一下视频。可以看到我们的机器人是四轮独立驱动独立专项，可以360度转向，使机器人能够更加适应狭窄复杂空间的巡检任务，最后给大家展示机器人的检测过程，这是去年12月份，我们在调压站站内模拟一个天然气的泄露，机器人进行自动巡检，在扫描的红点是扫描位置，扫描到泄露发生后，会发出声光报警，值得一提的是，现场发出报警的通知，上位机在单元控制时也会发出报警，并且上位机还会收到一张机器人高清摄像机在报警同时自动截取泄露点的照片，红点位置就是发生泄露的位置。

下面给大家介绍项目效益。少人巡检，无人值守是现代电力工业的发展趋势，本项目实施正是顺应这一趋势，使用机器人代替人工巡检，可以提高巡检效率、巡检频次，在危险气体区域发生泄露时，靠机器人确定泄露布位，判断浓度范围，可以降低人员暴露在危险区域的工作风险，避免人员及财产损失。项目有效解决了天然气场站内天然气泄露这一隐患风险比较大、管控难度比较高的行业痛点难点问题，同时也为危险气体区域应用智能巡检机器人提供了示范，提高了行业在天然气场站巡检方面的自动化、智能化水平，也提高了安全管理的水平。

最后介绍我们项目取得的科技成果。目前项目已经取得了实用新型专利一项，发表了论文四篇，项目的方案还获得了第六届中国信息优秀解决方案，目前还有两项发明，两项外观专利。以上就是我的全部汇报内容，感谢大家的聆听，欢迎大家到我们公司参观交流，谢谢大家。

（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）

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