基于MS體系的輸煤廊道智能巡檢系統的設計

魏勇 張曉慧 賈龍 安振軍 趙喜全 馮冰

摘 要：輸煤廊道作為發電廠內常用的一種事故多發系統，其巡檢操作比較繁瑣、復雜，同時，巡檢環境比較惡劣。為了降低運維人員的工作量，使得巡檢效率和效果得以全面提升，確保輸煤系統運行性能，現以“MS體系”應用為例，設計一款功能完善、實用性強的智能巡檢系統。首先，針對輸煤廊道智能巡檢存在的難點，從軌道傳動系統、機器人平臺兩個方面入手，完成對輸煤廊道智能巡檢系統的科學設計。其次，詳細介紹了巡檢機器人常規功能以及輸煤廊道智能巡檢系統特有功能。結果表明：本文所設計的智能巡檢系統運行正常、可靠、穩定，各個功能模塊實現滿足設計相關要求。希望通過這次研究，為相關人員提供有效的借鑒和參考。

關鍵詞：MS體系;輸煤廊道;智能巡檢系統;設計

1輸煤廊道機器人自動巡檢難點

發電廠輸煤廊道有其特殊性：（1）輸煤廊道常年處在潮濕、多粉的環境之中;（2）輸煤廊道比綜合管廊、電力電纜隧道面積大，設備多，環境復雜，有可能存在橫貫廊道的航車或跨越皮帶的通行橋（跨越橋）;（3）輸煤系統距離長，多經過轉運站進行中轉。整個輸煤系統從煤場至鍋爐煤倉之間需經多個轉運站。每2個轉運站之間廊道距離約200m，爬坡約18°。從一段皮帶輸送機經轉運站過渡到另一段皮帶輸送機時，存在垂直落差。

2輸煤廊道機器人自動巡檢系統設計

輸煤廊道智能巡檢系統主要由以下幾個部分組成，分別是監控平臺、通信系統、供電系統等。

2.1軌道傳動系統

軌道傳動系統作為智能巡檢系統的重要子系統之一，在具體的設計中，需要根據輸煤廊道所在的特殊環境，在充分結合發電廠內輸煤廊道架構以及環境的基礎上，完成對軌道傳動系統的科學設計。同時，還要嚴格按照所繪制好的巡檢路線和軌道安裝圖，選用硬度比較高的鋁合金，并將其進行有效地拼接[1]，或者按照隧道地形所設計好的坡度，選用耐磨損性能較高的軌道型材料。在此基礎上，還要將電控系統配置和安裝于鋼質防火門中。通常情況下，防火門始終處于關閉狀態，一旦機器人準確穿過防火門時，機器人會發出相應信號，此時，防火門根據機器人所發送的信號自動打開，當機器人安全、可靠地穿過防火門時，防火門此時從開啟狀態置于關閉狀態[2]。

2.2機器人平臺

由于輸煤廊道所處的工作環境不僅潮濕、還含有大量的粉末，機器人平臺主要由以下幾個子系統組成：（1）檢測系統。該子系統在具體的設計中，主要針對輸煤廊道所處的特殊工作環境，對該工作環境的溫度、粉塵濃度、可燃性氣體濃度等參數進行科學設置和調整，以保證傳感器采集功能的實現效果[3]。（2）動力系統。根據輸煤廊道內多種爬坡坡度數，借助機器人平臺，完成對動力總成相關參數的自動化配置。機器人在實際運動期間，當運動到緩坡廊道內，需要利用單電機工作方式;當機器人從轉運站安全穿過時，需要利用雙電機工作模式，使得機器人具有較高的爬坡能力。另外，機器人平臺通過充分利用電池，保證供電的穩定性和持續性，同時，還要采用搭載電池的方式[4]，將帶電行走時間設置在8個小時以上。然后，利用電池管理系統，實現對電池電量的自動化、規范化監測。一旦電池電量遠遠低于所設置的預設值時，機器人會在第一時間內自動返回到相應的充電位置，并向電池發送相應的充電指令。（3）定位系統。該子系統在具體的設計中，主要利用進電機編碼器，實現對相關設備的自動化定位，同時，通過利用射頻識別技術，避免位置出現偏差現象，不斷提高定位精確度，使該精確度達到10mm。（4）吹掃系統。該子系統在具體的設計中，由于輸煤廊道所處環境具有潮濕、多粉塵等特點[5]，因此，需要將吹掃系統設置和安裝于機器人平臺內，當機器人平臺沿著所設置好的軌道進行運動期間，吹掃系統會自動啟動，全面清掃軌道上的雜物或者灰塵。（5）通信系統。通信系統在具體的設計中，主要利用無線傳輸方式，將機器人與監控后臺進行有效地連接，便于它們能夠更順暢地進行信息交互，信息交互內容主要包含以下兩種數據，一種是檢測數據[6]，另一種是機器人本體狀態數據。通過將多個無線基站科學、有效地安裝和部署于廊道中，從而形成一定規模的無線局域網，此時，監控后臺會借助無線局域網，確保整個監控系統內部設備之間能夠建立起良好的連接關系，便于作業人員借助這些設備更好地傳輸和訪問重要數據，使得網絡帶寬負載平衡能力得以大幅度提升。

3.1巡檢機器人常規功能

3.1.1設備狀態智能巡檢功能

該功能在具體的設計中，主要使用了全自主巡檢模式，該模塊主要包含以下兩種方式：（1）常規巡檢方式。系統針對預先設置好巡檢任務，對其進行自主完成。（2）特殊巡檢方式。該方式主要是指操作人員通過對巡視點進行科學設定[7]，然后利用機器人，根據所設置好的巡檢點，完成對相應巡檢任務的開展?？傊?，通過利用該功能可以提高電廠設備巡檢效率和效果，同時，還能高效化、自動化采集動態數據，并將這些數據安全、可靠地存儲于相應的系統中。

3.1.2智能自主充電功能

智能自主充電功能主要用到了以下兩種充電方案：（1）方案1。方案1主要用到了非接觸性供電模式。（2）方案2。方案2主要用到了鋰電池供電方式。用戶可以根據自身實際需求，在充分結合現場實際情況的基礎上，選用合適的方案，從而確保機器人能夠持續、穩定、安全地供電。

3.1.3智能機器人自檢功能

機器人具有較高的自檢功能，通過利用該自檢功能，可以實現對電源設備、通信設備、檢測設備等設備運行狀態的自動化檢測，一旦發現這些設備存在異常問題，系統會自動發出相應的報警聲，并將設備故障信息安全、可靠地傳輸于監控平臺內。

3.1.4數據遠傳通信功能

該功能在具體的設計中，主要利用系統通信設備，對數據進行安全化、穩定化傳輸，確保巡檢平臺和巡檢機器人之間能夠建立起有效的連接，使得它們之間能夠高效地進行通信，為用戶提供良好的使用體驗。

3.2輸煤廊道智能巡檢系統特有功能

3.2.1有害氣體和粉塵檢測功能

智能機器人在檢測惡劣環境的氧氣、二氧化碳、一氧化碳、煤粉濃度等參數方面具有重要作用，不僅可以為巡檢人員提供完整的環境健康檢測相關數據，還能實現對異常設備的自動化、精確化推斷和維修。

3.2.2紅外熱成像功能

智能巡檢系統所巡檢的范圍比較廣，通過利用熱成像，可以實現對現場溫度的實時化、自動化監測，同時，還要對設備健康狀態進行科學地分析和判斷，一旦發現異常問題，系統會自動啟用廊道火情報警功能，提醒維修人員前來檢查和維修，將系統運行安全風險降到最低。

3.2.3測振功能

智能巡檢系統內部含有大型電機，通過分析該電機的振動情況，可以對電機當前運行情況進行科學分析和判斷，對于大型電機而言，其振動情況通常是由巡檢人員通過利用測振儀進行檢測的。同時，在對電機振動情況進行測量期間，還可以利用巡檢機器人，通過完成對激光測振儀的搭建，完成對電機振動情況的精確化、自動化測量。為了解決測量成本高、測振儀體積大等問題，需要將設備本體安裝和固定于相應的傳感器上，同時，還要將通信基站安裝和固定于機器人移動平臺上，當機器人運動到設備附近位置時，機器人可以在最短時間內實現對振動數據的快速測量。

3.2.4軌道清潔功能

輸煤廊道內通常含有大量的媒粉、灰塵，同時，環境比較潮濕，一旦軌道上浮著大量的粉塵，甚至，出現板結成塊現象，會導致機器人無法正常、穩定地運行，所以，在設計機器人期間，技術人員要重視對軌道清潔裝置的設計，當機器人沿著軌道進行運動期間，該機器人會自動啟用清潔裝置，實現對軌道的高效化、自動化清掃。

3.2.5系統集中管理功能

系統集中管理功能在具體的設計中，需要向輸煤中央控制室內設置相應的后臺管理服務器，然后，利用通信電纜，將現場采集好的信號安全、可靠地傳輸于計算機內，提高對信號的遠程管控效率和效果。此外，還要借助集中管理平臺，對存儲于輸煤廊道內的巡檢數據進行科學地分析和判斷，為后期科學地設計和開發實時監控功能、遙控功能提供重要的依據和參考，為運營人員提供逼真的工作環境。

結束語

綜上所述，在MS體系的應用背景下，本文所設計智能巡檢系統具有較高的應用價值和應用前景，不僅可以更好地滿足輸煤廊道系統設備的使用需求，還能自動化、高效化監測輸煤廊道內粉塵、設備運行狀態、設備異常聲音，同時，還能促進輸煤廊道監控向智能化、數字化、信息化方向不斷發展，為減輕運維人員的工作量，降低人力成本、物力成本和財力成本，其頭盔輸煤系統能夠可靠、穩定、安全地運行打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]鄧一夫.火電廠燃料輸煤系統運行安全問題與相關措施分析[J].科學技術創新，2018（33）：164-165.

[2]張燕東，田磊，李茂清，等.智能巡檢機器人系統在火力發電行業的應用研發及示范[J].中國電力，2017，50（10）：1-7.

[3]王小博，付豪.燃機電廠智能機器人巡檢系統應用方案研究[J].機電信息，2017（30）：143-144.

[4]謝軍，吳曉維，汪勝.智能機器人巡檢系統在綜合管廊中的應用研究[J].自動控制系統與裝置，2018，40（2）：105-107.

[5]裴文良，周明靜，李軍偉.綜合管廊智能巡檢機器人的設計[J].制造業自動化，2017，39（1）：91-93.

[6]丁寧，陳波，蔡鈞宇.基于視覺識別的智能巡檢機器人系統設計[J].科技創新與應用，2018（24）：86-87.

[7]高小強.智能巡檢機器人視頻監測皮帶異物自動識別報警技術研究[J].電子技術與軟件工程，2016（11）：158-160.

作者簡介：

魏勇（1982.09-），男，內蒙古烏蘭察布市，在職研究生，內蒙古和林發電有限責任公司，高級工程師，研究方向：火力發電

張曉慧（1982.12-），男，內蒙古烏蘭察布市，大學本科，內蒙古和林發電有限責任公司，高級工程師，研究方向：熱工自動

賈龍（1983.10-），男，內蒙古烏蘭察布，大學本科，內蒙古和林發電有限責任公司，工程師，研究方向：熱工自動化

安振軍（1969.10-），男，內蒙古烏蘭察布，大學?？?，內蒙古和林發電有限責任公司，工程師，研究方向：電氣工程

趙喜全（1967.03-） ，男，內蒙古豐鎮市 ，大學?？?，北方聯合電力和林發電廠，工程師，研究方向：輸煤系統

馮冰（1984.12.-），女，內蒙古赤峰市人，北京中安吉泰科技有限公司，高級工程師，從事環境監測工作。