油氣生產智能機器人的研究

郭哲

（陜西中醫藥大學，陜西咸陽712046）

1 引言

石油工業是我國重要工業資源之一，在我國的基礎能源產業中占有及其重要的地位，極大的促進了我國工業經濟的發展，但其勘探和開發的環境往往較為惡劣，常常給工作人員帶來許多不可估計危險隱患，常伴有許多有毒、有害化學氣體[1]。在石油產業的開發可謂高危產業，工作人員開發勘測的環境往往較為偏僻，且危險性極高，工作人員不得不在此惡劣的環境中生產作業，怎么保障石油勘測開發人員的生命安全，保障我國石油事業的安全平穩生產顯得極為重要，實時捕捉監控石油開采環境參數，對石油產業安全保障有著極為重要的作用。

隨著生活中智能化建設的不斷發展，智能機器人系統將大幅提高生產過程的智能化程度，使生產運行的管理更加有條不紊，保證了生產生活的良性、高效發展，智能機器人作為一種人的思維與機器融為一體的自動化設備正在為改善人們的生產、生活環境，在促進人類社會文明的發展扮演著越來越重要的角色。開發一款油氣生產智能機器人，代替人工到達非結構環境等惡劣環境執行任務，采用傳感器采集環境信息，并對環境變化做出適當的反應，實現智能化信息處理顯得極為重要。隨著智能技術廣泛應用于石油工業，油氣生產智能機器人也將具有廣闊的市場前景和社會經濟意義。

2 總體設計

石油勘探與開發領域的機器人由中央處理系統、信息采集系統、信息傳輸系統組成[2]，由于該機器人攜帶有多種傳感器，其可在部分石油勘測開放環境中自由探測行走，傳感器采集的環境信息可為機器人的分析處理提供可靠保障[3]。機器人具有自主探測及遠程人工控制兩種操作模式，由于機器人身上的紅外探測傳感器可為機器人的自主移動探測提供保障，同時工作人員也可遠程操控機器人到達指定區域完成探測任務。當后臺采集到環境信息后，工作人員便可依據該信息分析反饋，對石油開發提供可靠的保障。

圖1 油氣生產物聯網中油氣機器人

油氣機器人利用其自身安裝的USB攝像頭傳感器采集油氣開發環境的圖像信息，通過局域網環境將采集的圖像傳輸到終端手機設備；利用溫感傳感器采集開發環境的溫度及濕度，利用煙感傳感器檢測開發環境的有毒及可燃性氣體如甲烷、乙烯等，當氣體濃度超過閾值濃度時，即可發出警報信息，提醒工作人員進行有效處理，同時后臺服務器可實時記錄機器人傳回的溫濕度信息，對齊進行分析監控，并在上位機或手機終端顯示。同時可利用紅外等傳感器探測局部范圍內的生命特征，可對傷亡人員進行探測。

油氣機器人主要由上位機控制端、局部無線網絡和信息采集處理端三個部分組成，如圖1所示。

油氣機器人的終端集成有高清的視頻采集設備，該視頻采集設備是基于6410嵌入式開發平臺設計的，此開發平臺上主要移植的有linux操作系統以及多種驅動裝置，可為油氣機器人的開發提供豐富的接口，也為應用的開發提供支持。嵌入式平臺移植的USB接口，可通過USB攝像機對油氣環境進行視屏捕捉，后傳輸至6410核心處理器，經過該處理器上的H.264編碼壓縮，可對采集的視屏信息預處理，降低傳輸帶寬，保證視頻信息的高清傳輸至局域網環境，上位機連接至該局域網，便可通過瀏覽器或App瀏覽查看視頻圖像信息，實現良好的人機交互功能。

油氣機器人的信息采集端主要由最小系統控制，同時集成有多種數據傳感器，傳感器可有效監控環境區域的數據信息，同時通過局域網環境將采集的環境數據傳遞至上位機終端，當采集的環境信息超出某項指標的臨界值時，系統便提示工作人員進行安全警戒，降低油氣開發的安全隱患。最小系統上集成的無線通信模塊主要與上位機間進行數據交換，不僅可為上位機傳遞采集的環境信息，還肩負接收上位機發送的操作指令，為機器人的終端控制提供保障。

3 總結

本文針對石油勘探與開發安全生產的需要，結合當今物聯網技術的發展趨勢，采用嵌入式技術、無線通信技術、傳感器信息采集技術，設計并實現了油氣機器人。提出并研究了智能機器人的系統架構和Android智能手機控制終端，通過融合多種傳感器模塊和油氣機器人所配備的無線通信模塊，完成了對智能機器人所處周圍環境信息的實時采集與傳輸，保障油氣生產安全的同時，節省人力提高工作生產效率。