機器人及智能技術在船閘行業中的應用探討

李彪(長江三峽通航管理局葛洲壩船閘管理處, 湖北 宜昌 443000)

機器人(Robot)是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類的工作，例如生產業、建筑業，或是危險的工作。而智能設備目前在市場中的應用，主要有智能家居等，主要分為:安防安保系統、辦公系統、多媒體系統等。如果利用機器人和智能設備，本人認為可以有效解除某些人工作業的不足。

1 人工作業和機器人作業的對比

(1)船閘通航四要素及其目前存在問題 船閘通航的第一要素是時間。提高過閘效率是提高船閘通過量的直接因素，而目前年通過量已處于1億噸的瓶頸處。船閘通航的第二要素是安全。保障安全才能有效提高過閘效率，如何利用科學技術來高效的保證安全，不再是單純強調安全意識和用降低過閘效率來保障通航是安全方面的首要任務。船閘的第三要素是設備。如何優質高效的保障設備，減少設備維護的停航時間，是值得探索的。船閘的第四要素是安防安保。利用科技來解決人的麻痹大意、巡視和安防報警。

(2)人工作業和機器人作業的對比舉例 ①在提高船閘通航效率方面，葛洲壩二號船閘的有效尺寸是266米，船舶在閘室中停靠3排或4排的情況經常發生，而處于閘室內第2排和第3排的船舶，經常不能停靠到位，造成船與船之間空間過大，最后一排的船舶不能完全進閘，以至于拖延過長時間。如果我們可以在閘室邊上，加裝一個巡航監控機器人，就可以解決此問題。此機器人能在船閘中間50米的范圍內沿導軌往復移動，并可以受集控室內遙控控制，能停靠在導軌任意位置，那么就可以有效監控第2排和第3排的船舶的停靠點，讓船方上移到位，提高過閘效率。甚至可以將機器人導軌以米為單位劃成刻度，通過程序設置，能讓監控機器人事先移動到指定刻度。比如第1排船舶長120米，那么我將監控機器人在船舶進閘前先移動到船閘120米處，這樣更能夠提高效率，方便人操作。

②在幫助設備維保方面，葛洲壩船閘人字門閘墻側采用承壓條鋼止水，需要定期抹油。現在是人工抹油，需要維保人員攀爬人字門，在攀爬過程中完成抹油任務，安全風險大，并且要求三個以上人員協同完成抹油及監護工作。如果我們可以采用某種專業的工業機器人來執行此項任務，那么可以降低安全風險、提高抹油效率。除此之外，船閘定期的停航維保、水下設備檢查和水下探摸，能否也采用遙控機器人來完成作業，達到不停航維保檢修的目的。除此之外，船閘大修工程中，也可以采用工業和智能機器人。

③在船閘安全安防方面，可以借鑒或利用智能家居中的安防系統理念，來幫助研發巡檢機器人、射線報警器等，完成船閘安防安保、設備巡檢等任務。另外，智能手機等智能設備可以有效提高船閘單位各項業務流程。

(3)人工作業與機器人作業優劣勢對比 人工作業:優勢為人工作業更全面、更靈活，智能性遠超機器人；劣勢在于從事高危、重復、精密等任務時不如機器人。

機器人作業:優勢為專業化，完成任務質量高，在力量、精密度、危險度等方面可以做到“人力”所不及的事情；劣勢在于成本昂貴，專業性太強導致執行任務單一等。

2 可行性分析

(1)市場環境可行性分析 智能家居和智能安防已趨于成熟，工業機器人和智能機器人市場也在蓬勃發展。工業機器人已廣泛應用于工廠企業，它們能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業，或是危險、惡劣環境下的作業，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。因此，從市場角度來說機器人及智能技術越來越成熟是一個必然的趨勢。

(2)葛洲壩船閘技術條件可行性分析 三峽通航管理局甚至葛洲壩船閘管理處已具有相當成熟的機械和電氣技術水平，技術人才儲備，目前有重點大學和專科畢業生近20人，電工鉗工20人，專職技術人員5人，副高級工程師5人，中級工程師3人。我們目前缺乏的，是在機器人遙控技術、互聯網技術以及傳感技術方面的知識，但葛洲壩船閘可以通過引進先進機器人企業的技術、設備和自行研發相結合的方式來提高船閘科技水平，從而讓通航效率再上一個臺階。

3 結語

(1)船閘機器人分類概述 機器人分類根據船閘四要素，分為提高通航效率機器人，通航安全保障機器人，設備維保機器人和安防機器人。其中，維保機器人分為維修機器人和巡檢維護機器人，安防機器人包含巡視、報警和保衛用途。

(2)船閘機器人與現有的集中控管系統的關系 葛洲壩船閘目前的機械與電氣自動化程度已非常高，通過集中控管系統改造工程構建了整個“控管中心-分控中心-現地機房-設備”的集中控制體系，猶如“一艘連成一體的巨型航空母艦”，而機器人技術恰好能在船閘集中控制系統外，靈活機動地彌補某些不足，就好像“巨型航空母艦上的飛機”因此，它是“牛奶杯中的糖”，而不是打破“牛奶杯”。