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资讯 焦炉智能巡检机器人应用实践
摘要：本文以6.25m、7.65m捣固焦炉为研究对象，系统阐述焦炉智能巡检机器人的工作原理，结合襄垣县鸿达煤化有限公司、霍邱基地的实际运行数据验证应用效果，深入分析当前应用中存在的核心问题，并提出针对性改进方向。采用“分区域独立部署+集中管控”架构的智能巡检系统，可实现设备状态与环境参数的自动采集和智能分析。关键词：智能巡检；智能分析；自动采集0引言焦炉是焦化生产的核心设备，其安全稳定运行直接决定全厂生产效率与产品质量。传统焦炉地下室、烟道等区域采用每半小时人工巡检一次，不仅劳动强度大、还易出现漏检、错检，且作业区域属于甲级防爆区，存在一氧化碳、氢气等易燃易爆有毒气体，夏季环境温度可达75 以上，巡检人员面临高温、中毒、烫伤、爆炸等多重安全风险。随着人工智能与机器人技术的快速发展，智能巡检机器人已成为解决高危区域巡检难题的核心手段。本文聚焦焦炉关键区域的智能巡检，从实施背景、工作原理、实际应用效果、现存问题及发展前景五个维度展开研究，为同类企业推进智能巡检、数字化转型提供参考。1实施背景1.1提升安全生产本质水平智能巡检机器人替代人工进入高危区域执行巡检任务，实现“少人化、无人化”作业，从根本上解决巡检人员的人身安全隐患。同时机器人搭载的多气体检测仪、红外热像仪可实时监测环境参数与设备状态，一旦发现异常立即报警，有效预防安全事故发生[1]。1.2提高巡检效率、智能分析、自动推送人工巡检受生理、心理及情绪等因素影响，易出现漏检、错检、巡检不及时等问题，且检测结果主观性强、数据分散。智能巡检机器人可按照预设路线和时间间隔，24h不间断执行标准化巡检任务，数据采集客观、准确、可追溯。针对焦炉每30min 一次的设备换向巡检要求，机器人可精准完成全区域覆盖，确保异常情况第一时间被发现。智能巡检机器人具有巡检连续、功能齐全、报警及时推送及安全性高等优点[2]。1.3降低企业综合运维成本智能巡检机器人可大幅减少人工巡检岗位，降低人工成本。同时，相较于传统固定视频监控方案，机器人无需大规模铺设线缆和安装摄像头，节省了设备采购、安装及后期维护成本。1.4推动企业数字化转型
智能巡检系统可积累海量设备运行数据，为设备全生命周期管理提供数据支撑。通过对历史数据的分析挖掘，可逐步建立设备故障预测模型实现从“事后维修”向“预测性维护”转变。
2系统功能设计与部署
2.1系统架构
本系统采用“机器人本体-通信层-管控平台”三级分布式架构，如图1所示。机器人本体搭载多传感器融合检测单元，完成现场数据采集与预处理;通过工业无线局域网实现数据实时回传与指令接收;系统预留标准化接口，可扩展性强，满足未来厂区部署需求。
2.1.1机器人本体层
作为现场数据采集终端，搭载多传感器融合检测单元，完成设备图像、温度、气体浓度、环境障碍等信息的实时采集与预处理，同时执行避障、停车、充电等自主动作。
2.1.2通信层
通过5.8G工业无线基站组网，实现机器人与管控平台之间数据的低时延回传和控制指令的实时下发，保障全巡检区域网络无死角覆盖。
2.1.3管控平台层
部署于中控室，承担多机器人统一调度、数据存储、智能分析、报警推送等核心功能，支持PC端与移动端远程访问，预留标准化接口可对接企业现有生产管理系统。
2.2核心技术实现原理2.2.1多传感器融合感知技术同步搭载 400万像素高清工业相机、324×256分辨率红外热像仪、多参数气体检测仪(CO、H?、O?、可燃气体)及激光雷达，分别采集设备外观状态、表面温度、环境气体浓度与空间障碍信息，通过数据融合算法实现设备与环境的全方位状态检测。2.2.2 AI智能识别技术采用“标志物+深度学习”算法，通过在设备关键部位加装物理标志物，有效抵抗焦炉现场粉尘、光照不均等环境干扰，可精准识别废气开闭器状态、煤气旋塞角度等故障，旋塞角度检测误差≤±1°，整体识别准确率≥98%。2.2.3 高精度定位技术采用“编码器+图像炉号识别”融合定位方案，替代传统工业码牌定位，通过编码器记录机器人行驶里程，结合图像识别炉号信息进行位置校准，定位精度可达±5cm，确保巡检点位精准可靠。2.2.4 防爆与供电保障技术整机满足 ExdⅡBT4 防爆等级要求，适配焦炉甲级防爆区域作业；配置自动无线充电与电池管理系统，可实现无人值守下的自主充电，支持机器人24h连续稳定运行。2.2.5轨道式协同控制技术根据焦炉工艺布局分区域铺设悬轨或地面轨道，采用双机同步巡检模式，30min即可完成全区域覆盖，精准匹配焦炉设备换向巡检周期。3 现场应用效果验证3.1分区域机器人运行效果3.1.1 烟道巡检机器人(1)巡检任务与硬件配置在焦炉地上一层机焦两侧铺设环形工字钢轨道，部署 1台悬轨式机器人，负责 67组提杆式废气开闭器的导链、盖板、提杆位置状态巡检，同时监测环境温度、气体浓度及设备表面温度。(2)运行效果7天累计完成 13 223条巡检记录，覆盖 140个设备，日均巡检 1889条；运行期间平均工作温度 45.98 ℃,最高达 50.5℃,展现出优异的高温适应性；无任何报警记录，检测失败率仅 0.2%，系统稳定性突出。3.1.2 考克巡检机器人(1)巡检任务与硬件配置在焦炉地下室铺设地面轨道，部署 1台地面式机器人，负责 67个煤气交换旋塞的摆臂角度检测，判断摆臂是否旋转 90°到位，与烟道机器人同步执行巡检任务。(2)运行效果7天累计完成 18175条巡检记录，覆盖 69个设备，日均巡检 2596条，巡检效率为两类机器人最高;报警率 6.22%(共 1 130条报警记录),均为设备状态异常报警，无系统误报。3.2系统性能综合评估两类机器人协同运行，全面覆盖焦炉核心高危区域的巡检需求，综合性能对比如表 1所示：3.3综合效益分析安全效益：实现高危区域“少人化、无人化”作业，从根本上消除巡检人员的人身安全隐患；人工设障模拟考核显示，设备异常发现及时率≥95%，有效预防安全事故发生。效率提升：替代人工 24h不间断执行标准化巡检，巡检效率提升 3倍以上，彻底解决了人工巡检漏检、错检、数据主观性强等问题，所有巡检数据可追溯、可分析。4 应用中存在的核心问题4.1 存在问题尽管焦炉智能巡检机器人已取得显著应用效果，但在实际运行过程中仍存在以下短板，制约了系统效能的进一步提升：(1)轨道部署存在局限性：现有轨道式机器人仅能沿预设轨道行驶，巡检区域固定，无法覆盖焦炉炉顶、备煤皮带转接处、化产装置等复杂地形区域，且轨道铺设成本较高、改造难度大。(2)供电稳定性不足：考克机器人存在电池电压波动较大、偶发性电量偏低的问题，导致部分巡检任务中断，影响了巡检的连续性和完整性。(3)数据融合程度低：机器人系统目前独立运行，未与企业 DCS、MES 等生产管理系统实现数据联动，异常报警信息仅能通过平台推送，无法自动触发生产处置流程，仍需人工中转干预，降低了故障处置效率。(4)预测性维护能力欠缺：系统现阶段仅能实现设备异常的事后报警，尚未基于历史巡检数据构建设备故障预测模型，无法提前预判设备潜在故障，难以实现从“事后维修”向“预测性维护”的转变。4.2 优化方向(1)技术升级：研发无轨道越障机器人，拓展巡检范围；优化考克机器人电池管理系统，提升供电稳定性；为机器人增加声纹检测、激光检测等功能；(2)系统集成：打通机器人系统与生产系统的数据接口，实现异常信息自动推送与联动处置；(3)算法优化：引入深度学习技术，持续提升异常识别准确率；构建设备故障预测模型，实现从“事后报警”向“事前预警”转变；(4)规模化推广：逐步完成其余 3座焦炉的机器人部署，建立全厂区智能巡检体系，同步完善人员管理制度与巡检规范。5 改进方向与行业发展前景5.1针对性改进方向系统数据集成：打通机器人系统与DCS、MES、EAM 等生产管理系统的标准化接口，实现异常信息自动推送、生产指令联动下发，构建“巡检——报警—处置——复盘”的全流程闭环管理。算法模型优化：持续迭代深度学习算法，引入更多现场故障样本，进一步提升复杂环境下的异常识别准确率；基于历史巡检数据，构建设备故障预测模型，实现设备故障的事前预警。规模化体系建设：逐步完成其余焦炉的智能巡检机器人部署，同步完善人员管理制度与巡检规范，建立覆盖焦炉全区域的智能巡检体系。5.2行业发展前景未来3~5年，随着人工智能、物联网、大模型技术的深度融合，焦炉智能巡检机器人将向更高智能化、更广覆盖度、更强自主性方向发展：多形态机器人协同作业：在轨道式机器人基础上，根据不同生产区域的环境特点，部署轮式、履带式、无人机等多形态巡检机器人，实现备煤、炼焦、化产、干熄焦等全生产流程以及配电室、机柜间等辅助区域的全覆盖巡检。大模型赋能自主决策：引入工业大模型技术，构建工厂级AI大平台，整合焦化行业全量巡检、操作、维修数据，提升机器人对复杂场景的理解能力和自主决策能力，实现简单故障的自主处置。全生命周期预测性维护：基于海量设备运行数据，建立完善的设备健康管理模型，精准预判设备剩余使用寿命，合理安排维修计划，降低非计划停机风险，进一步提升企业生产效率和经济效益。推动焦化行业无人化转型：智能巡检机器人的规模化应用，将逐步替代高危、重复性人工岗位，结合无人化操作设备、智能控制系统，最终实现焦化生产全流程的无人化、智能化运行，助力传统焦化行业转型升级。
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