LNG 行業智能巡檢機器人應用場景綜述

任玉潔，劉 冰，吳健宏，邢 楠，田 靖

（中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100028）

0 引言

LNG 產業巡檢環境復雜，布置了大量的管道及管線，一旦發生險情，巡檢人員生命安全將受到威脅，更無法及時處置危情；而且人力投入多，至少需2～3 名巡檢人員為一組進入站場，且必須攜帶大量裝備，增加身體負擔，影響巡檢任務的完成；人工巡檢數據記錄落后、主觀性強，不同工作經驗、技能水平人員對巡檢質量影響極大，數據分析可行性差，且易發生漏巡、錯巡等，存在巡檢質量差等問題[1-4]。

隨著經濟的發展，人工智能逐漸出現在人們的視線，人工智能將成為其新的競爭熱點，巡檢機器人更是其中的重中之重。在不少LNG 企業內，工業機器人能夠替代工人巡檢，已經逐漸成為趨勢[5-9]。

智能巡檢機器人的好處是可以自由切換無軌導航和軌道導航，定制化攜帶攝像頭，定時、定點、定路徑巡檢，可見光視頻監控，數據分析可以進行違停檢測，可替代人工做到異常監控如火災情況、智能識別、垃圾檢測和表盤數據等，彌補了人工在收集數據發生遺漏導致分析錯誤的狀況出現。當有異常數據出現時，軟件上進行設置可以迅速報警，當有緊急情況或發現有異常安保問題時，智能移動機器人能迅速傳輸信號進行報警，保證不出現安全治安問題。可以在最快的時間內采取行動處理好問題[10-12]。

1 LNG 智能巡檢機器人主要應用場景

1.1 LNG 接收站場巡檢

園區巡檢機器人產品特點主要有：①實現機器人完全自主行走、語音遠程控制行走，具備自主避障功能；②當電量不足時自主返回充電房充電；③機器人在固定位置對數字儀表數字的讀取，實時傳輸到后臺、入庫；④人員可隨時監控。當有異常數據出現時，軟件上進行報警；⑤迅速處理異常安全問題。機器人現場攝像頭采集的視頻實時回傳到后臺，后臺實時監控，根據企業需求增加響應的檢測設備及檢測功能。

園區巡檢機器人的出現除了可以幫助企業實現安全巡檢之外，還能夠增加企業的特色。另外園區巡檢機器人的出現還能夠幫助企業減少招工難、管理難、運營成本高一系列的難題。

主要技術要求有：①防爆規范；②滿足電磁兼容要求；③滿足機械振動性要求；④滿足巡檢功能：可見光檢測、紅外檢測、噪聲檢測；⑤滿足運動性能：自主導航定位、防碰撞、防跌落、具有越障能力、涉水能力、轉彎能力、續航能力、充電能力等；⑥滿足智能報警功能：機器人異常報警，備檢設備異常報警：應包括過熱、三相溫差異常、各類表計讀數異常、設備分合狀態異常等。

1.2 電力巡檢

傳統電力巡檢方式是相關技術人員通過簡易設備，結合自身在行業內的經驗，對變電場主要設備進行巡查，存在人員成本高、工作質量可靠性差等問題，人員檢測出的質量問題也無法及時回傳變電場終端，動態響應能力偏低。如果工廠場所處于較為惡劣的條件下，相關技術人員進行巡檢時還存在較大的作業風險，在國家嚴控企業安全管理背景下，人工巡檢方式逐漸無法滿足時代的需求。21 世紀以來，信息化技術呈爆炸式增長，電力巡檢也逐步融入智能化元素，新型智能巡檢方式應運而生。

應用于電力巡檢方向的智能機器人，目前發展出了自主巡檢和人工控制兩種方式，正常可通過設定智能巡檢路線，實現完全無人操作下的電力巡檢。如果出現極端天氣或者其他惡劣影響，可以選取人工介入方式，對室外高壓設備及其他危險區域進行重點篩查。智能巡檢機器人還可以對發現的問題，如設備缺陷、異物懸掛等，進行記錄并上傳，實現真正意義上的全自動無人值守。

LNG 電廠智能巡檢機器人，每天可以巡視整個電廠3 遍，每臺機器人每天要扭動腦袋700 多次，能夠有效減輕變電站值班人員的工作強度。通過電力機器人智能化運檢，極大地推進了變電站的自動化進程，可實現全自主、高效率、全天候巡檢，運檢精度準、安全系數高、適應能力強。變電站智能巡檢機器人工作成果顯著。以500 kV 變電站為例，機器人巡檢頻度可提高3 倍，人工例行巡視工作量下降71.4%。LNG 電廠智能巡檢機器人如圖1 所示。

圖1 LNG 電廠智能巡檢機器人

1.3 機房巡檢

機房智能巡檢機器人主要應用于各個領域的設備機房、信息機房、配電室、主控室、高壓開閉室等。機器人通過接受系統發出工作指令，執行相應的工作任務，實現對室內所有設備全方位巡檢覆蓋。一方面結合機器人巡檢系統實現自主巡檢、采集信息等功能，另一方面可作為固定監控設備的補充，有效擴大監控范圍。機房巡檢機器人如圖2 所示。

2 LNG 智能巡檢機器人技術優勢

LNG 智能巡檢機器人的技術優勢主要包含6 個：①通過圖像建模識別技術和機器深度學習算法，自動識別現場各種數字、指針儀表、閥門、液位計以及開關等設備狀態，也能對液體滴漏進行識別，平均識別一個檢測物體在15 s 內，可以代替人工到現場進行抄表；②通過3D 激光掃描遙測功能模塊，對被檢測工藝設備或者半徑50 m 區域內的空間區域的甲烷氣體泄漏精確檢測和定位，相對于目前的檢測手段更加精確和覆蓋面更廣；③通過紅外熱成像測溫技術實現對設備發生超溫、劇烈溫升及天燃氣泄漏的及時捕獲和推送報警信息，能夠挖掘出更深的設備運行健康數據，預測更準確；④通過對壓縮機、分離器、管線等動設備的聲波信號進行采集，建立聲波頻譜分析算法模型，通過大數據分析，對比歷史數據變化，可有效判斷現場動設備健康狀態，對未來狀態進行預測。該方法相對于現有的靠人的聽覺判斷更加準確和可數字化；⑤通過手動遙控巡檢的方式，可以避免人到易燃易爆、有毒有害等危險環境下的巡檢作業；同時提供機器人的遠程偵察和音視頻對講功能；⑥機器人巡檢系統平臺軟件可方便地融入現有的監控平臺，并且通過標準的數據訪問接口實現數據共享，并且結合現有的DCS 系統，實現聯動巡檢，使得機器人巡檢工作更加智能。另外，當巡檢區域大時，可由多臺機器人同時巡檢，提高效率。

3 結束語

（1）LNG 產業巡檢環境復雜，人工巡檢存在風險高、投入大、質量差等問題，隨著經濟的發展，巡檢機器人逐漸取代工人巡檢，實現自由切換無軌導航和軌道導航，替代人工做到異常監控、智能識別、垃圾檢測和表盤數據等，彌補了人工在收集數據發生遺漏導致分析錯誤的狀況出現。

（2）LNG 智能巡檢機器人主要應用場景包含LNG 接收站場、變電站、各個領域的設備機房，其中LNG 接收站場智能巡檢機器人具備自主避障功能，當電量不足時自主返回充電房充電，將儀表數據實時傳輸到后臺、入庫，同時能夠迅速處理異常安全問題；變電站智能巡檢機器人能夠對室外高壓設備進行巡檢，可及時發現電力設備的缺陷、異物懸掛等異常現象，自動報警或進行預先設置好的故障處理；機房智能巡檢機器人可進行自動巡檢、數據采集，同時進行設備監控。

（3）智能巡檢機器人在現場應用過程中展現出人工巡檢無法比擬的優勢，是今后LNG 行業與人工智能融合的重要發展方向。