基于MS体系的输煤廊道智能巡检系统的设计

魏勇 张晓慧 贾龙 安振军 赵喜全 冯冰

摘 要：输煤廊道作为发电厂内常用的一种事故多发系统，其巡检操作比较繁琐、复杂，同时，巡检环境比较恶劣。为了降低运维人员的工作量，使得巡检效率和效果得以全面提升，确保输煤系统运行性能，现以“MS体系”应用为例，设计一款功能完善、实用性强的智能巡检系统。首先，针对输煤廊道智能巡检存在的难点，从轨道传动系统、机器人平台两个方面入手，完成对输煤廊道智能巡检系统的科学设计。其次，详细介绍了巡检机器人常规功能以及输煤廊道智能巡检系统特有功能。结果表明：本文所设计的智能巡检系统运行正常、可靠、稳定，各个功能模块实现满足设计相关要求。希望通过这次研究，为相关人员提供有效的借鉴和参考。

关键词：MS体系;输煤廊道;智能巡检系统;设计

1输煤廊道机器人自动巡检难点

发电厂输煤廊道有其特殊性：（1）输煤廊道常年处在潮湿、多粉的环境之中;（2）输煤廊道比综合管廊、电力电缆隧道面积大，设备多，环境复杂，有可能存在横贯廊道的航车或跨越皮带的通行桥（跨越桥）;（3）输煤系统距离长，多经过转运站进行中转。整个输煤系统从煤场至锅炉煤仓之间需经多个转运站。每2个转运站之间廊道距离约200m，爬坡约18°。从一段皮带输送机经转运站过渡到另一段皮带输送机时，存在垂直落差。

2输煤廊道机器人自动巡检系统设计

输煤廊道智能巡检系统主要由以下几个部分组成，分别是监控平台、通信系统、供电系统等。

2.1轨道传动系统

轨道传动系统作为智能巡检系统的重要子系统之一，在具体的设计中，需要根据输煤廊道所在的特殊环境，在充分结合发电厂内输煤廊道架构以及环境的基础上，完成对轨道传动系统的科学设计。同时，还要严格按照所绘制好的巡检路线和轨道安装图，选用硬度比较高的铝合金，并将其进行有效地拼接[1]，或者按照隧道地形所设计好的坡度，选用耐磨损性能较高的轨道型材料。在此基础上，还要将电控系统配置和安装于钢质防火门中。通常情况下，防火门始终处于关闭状态，一旦机器人准确穿过防火门时，机器人会发出相应信号，此时，防火门根据机器人所发送的信号自动打开，当机器人安全、可靠地穿过防火门时，防火门此时从开启状态置于关闭状态[2]。

2.2机器人平台

由于输煤廊道所处的工作环境不仅潮湿、还含有大量的粉末，机器人平台主要由以下几个子系统组成：（1）检测系统。该子系统在具体的设计中，主要针对输煤廊道所处的特殊工作环境，对该工作环境的温度、粉尘浓度、可燃性气体浓度等参数进行科学设置和调整，以保证传感器采集功能的实现效果[3]。（2）动力系统。根据输煤廊道内多种爬坡坡度数，借助机器人平台，完成对动力总成相关参数的自动化配置。机器人在实际运动期间，当运动到缓坡廊道内，需要利用单电机工作方式;当机器人从转运站安全穿过时，需要利用双电机工作模式，使得机器人具有较高的爬坡能力。另外，机器人平台通过充分利用电池，保证供电的稳定性和持续性，同时，还要采用搭载电池的方式[4]，将带电行走时间设置在8个小时以上。然后，利用电池管理系统，实现对电池电量的自动化、规范化監测。一旦电池电量远远低于所设置的预设值时，机器人会在第一时间内自动返回到相应的充电位置，并向电池发送相应的充电指令。（3）定位系统。该子系统在具体的设计中，主要利用进电机编码器，实现对相关设备的自动化定位，同时，通过利用射频识别技术，避免位置出现偏差现象，不断提高定位精确度，使该精确度达到10mm。（4）吹扫系统。该子系统在具体的设计中，由于输煤廊道所处环境具有潮湿、多粉尘等特点[5]，因此，需要将吹扫系统设置和安装于机器人平台内，当机器人平台沿着所设置好的轨道进行运动期间，吹扫系统会自动启动，全面清扫轨道上的杂物或者灰尘。（5）通信系统。通信系统在具体的设计中，主要利用无线传输方式，将机器人与监控后台进行有效地连接，便于它们能够更顺畅地进行信息交互，信息交互内容主要包含以下两种数据，一种是检测数据[6]，另一种是机器人本体状态数据。通过将多个无线基站科学、有效地安装和部署于廊道中，从而形成一定规模的无线局域网，此时，监控后台会借助无线局域网，确保整个监控系统内部设备之间能够建立起良好的连接关系，便于作业人员借助这些设备更好地传输和访问重要数据，使得网络带宽负载平衡能力得以大幅度提升。

3.1巡检机器人常规功能

3.1.1设备状态智能巡检功能

该功能在具体的设计中，主要使用了全自主巡检模式，该模块主要包含以下两种方式：（1）常规巡检方式。系统针对预先设置好巡检任务，对其进行自主完成。（2）特殊巡检方式。该方式主要是指操作人员通过对巡视点进行科学设定[7]，然后利用机器人，根据所设置好的巡检点，完成对相应巡检任务的开展。总之，通过利用该功能可以提高电厂设备巡检效率和效果，同时，还能高效化、自动化采集动态数据，并将这些数据安全、可靠地存储于相应的系统中。

3.1.2智能自主充电功能

智能自主充电功能主要用到了以下两种充电方案：（1）方案1。方案1主要用到了非接触性供电模式。（2）方案2。方案2主要用到了锂电池供电方式。用户可以根据自身实际需求，在充分结合现场实际情况的基础上，选用合适的方案，从而确保机器人能够持续、稳定、安全地供电。

3.1.3智能机器人自检功能

机器人具有较高的自检功能，通过利用该自检功能，可以实现对电源设备、通信设备、检测设备等设备运行状态的自动化检测，一旦发现这些设备存在异常问题，系统会自动发出相应的报警声，并将设备故障信息安全、可靠地传输于监控平台内。

3.1.4数据远传通信功能

该功能在具体的设计中，主要利用系统通信设备，对数据进行安全化、稳定化传输，确保巡检平台和巡检机器人之间能够建立起有效的连接，使得它们之间能够高效地进行通信，为用户提供良好的使用体验。

3.2输煤廊道智能巡检系统特有功能

3.2.1有害气体和粉尘检测功能

智能机器人在检测恶劣环境的氧气、二氧化碳、一氧化碳、煤粉浓度等参数方面具有重要作用，不僅可以为巡检人员提供完整的环境健康检测相关数据，还能实现对异常设备的自动化、精确化推断和维修。

3.2.2红外热成像功能

智能巡检系统所巡检的范围比较广，通过利用热成像，可以实现对现场温度的实时化、自动化监测，同时，还要对设备健康状态进行科学地分析和判断，一旦发现异常问题，系统会自动启用廊道火情报警功能，提醒维修人员前来检查和维修，将系统运行安全风险降到最低。

3.2.3测振功能

智能巡检系统内部含有大型电机，通过分析该电机的振动情况，可以对电机当前运行情况进行科学分析和判断，对于大型电机而言，其振动情况通常是由巡检人员通过利用测振仪进行检测的。同时，在对电机振动情况进行测量期间，还可以利用巡检机器人，通过完成对激光测振仪的搭建，完成对电机振动情况的精确化、自动化测量。为了解决测量成本高、测振仪体积大等问题，需要将设备本体安装和固定于相应的传感器上，同时，还要将通信基站安装和固定于机器人移动平台上，当机器人运动到设备附近位置时，机器人可以在最短时间内实现对振动数据的快速测量。

3.2.4轨道清洁功能

输煤廊道内通常含有大量的媒粉、灰尘，同时，环境比较潮湿，一旦轨道上浮着大量的粉尘，甚至，出现板结成块现象，会导致机器人无法正常、稳定地运行，所以，在设计机器人期间，技术人员要重视对轨道清洁装置的设计，当机器人沿着轨道进行运动期间，该机器人会自动启用清洁装置，实现对轨道的高效化、自动化清扫。

3.2.5系统集中管理功能

系统集中管理功能在具体的设计中，需要向输煤中央控制室内设置相应的后台管理服务器，然后，利用通信电缆，将现场采集好的信号安全、可靠地传输于计算机内，提高对信号的远程管控效率和效果。此外，还要借助集中管理平台，对存储于输煤廊道内的巡检数据进行科学地分析和判断，为后期科学地设计和开发实时监控功能、遥控功能提供重要的依据和参考，为运营人员提供逼真的工作环境。

结束语

综上所述，在MS体系的应用背景下，本文所设计智能巡检系统具有较高的应用价值和应用前景，不仅可以更好地满足输煤廊道系统设备的使用需求，还能自动化、高效化监测输煤廊道内粉尘、设备运行状态、设备异常声音，同时，还能促进输煤廊道监控向智能化、数字化、信息化方向不断发展，为减轻运维人员的工作量，降低人力成本、物力成本和财力成本，其头盔输煤系统能够可靠、稳定、安全地运行打下坚实的基础。

参考文献：

[1]邓一夫.火电厂燃料输煤系统运行安全问题与相关措施分析[J].科学技术创新，2018（33）：164-165.

[2]张燕东，田磊，李茂清，等.智能巡检机器人系统在火力发电行业的应用研发及示范[J].中国电力，2017，50（10）：1-7.

[3]王小博，付豪.燃机电厂智能机器人巡检系统应用方案研究[J].机电信息，2017（30）：143-144.

[4]谢军，吴晓维，汪胜.智能机器人巡检系统在综合管廊中的应用研究[J].自动控制系统与装置，2018，40（2）：105-107.

[5]裴文良，周明静，李军伟.综合管廊智能巡检机器人的设计[J].制造业自动化，2017，39（1）：91-93.

[6]丁宁，陈波，蔡钧宇.基于视觉识别的智能巡检机器人系统设计[J].科技创新与应用，2018（24）：86-87.

[7]高小强.智能巡检机器人视频监测皮带异物自动识别报警技术研究[J].电子技术与软件工程，2016（11）：158-160.

作者简介：

魏勇（1982.09-），男，内蒙古乌兰察布市，在职研究生，内蒙古和林发电有限责任公司，高级工程师，研究方向：火力发电

张晓慧（1982.12-），男，内蒙古乌兰察布市，大学本科，内蒙古和林发电有限责任公司，高级工程师，研究方向：热工自动

贾龙（1983.10-），男，内蒙古乌兰察布，大学本科，内蒙古和林发电有限责任公司，工程师，研究方向：热工自动化

安振军（1969.10-），男，内蒙古乌兰察布，大学专科，内蒙古和林发电有限责任公司，工程师，研究方向：电气工程

赵喜全（1967.03-） ，男，內蒙古丰镇市 ，大学专科，北方联合电力和林发电厂，工程师，研究方向：输煤系统

冯冰（1984.12.-），女，内蒙古赤峰市人，北京中安吉泰科技有限公司，高级工程师，从事环境监测工作。