核電廠應(yīng)用智能巡檢技術(shù)的可行性分析

胡聰旺，周項(xiàng)超

（海南核電有限公司，海南 昌江 572700）

隨著高科技程度的不斷提升，核電廠對(duì)于巡視工作的規(guī)范性和高精度性要求越來(lái)越高。為了能夠使核電廠巡視工作實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，做到準(zhǔn)確定位缺陷位置并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)做到更好的信息交互，利用智能化巡檢技術(shù)開(kāi)發(fā)相應(yīng)設(shè)備十分有必要。

1 智能巡檢技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 智能巡檢技術(shù)概況

傳統(tǒng)巡檢技術(shù)是以人工巡回檢查的方式進(jìn)行，智能化巡檢則是將科學(xué)技術(shù)作為支撐，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷和安全隱患及時(shí)做出警報(bào)，提醒相關(guān)部門及時(shí)處理，防患于未然。智能巡檢技術(shù)在巡檢方法上有了較大的進(jìn)步，通過(guò)對(duì)巡檢對(duì)象、工作方法的預(yù)設(shè)工作的巡檢，自動(dòng)完成對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的運(yùn)輸并實(shí)時(shí)監(jiān)控，以使問(wèn)題能夠得到及時(shí)的處理。

1.2 智能巡檢技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

可以對(duì)巡檢對(duì)象、巡檢時(shí)間和巡檢方法進(jìn)行提前設(shè)置，根據(jù)情況提供較為完善的工作計(jì)劃和工作規(guī)劃，確保按時(shí)進(jìn)行巡檢工作，提升工作的效率，確保工作完成質(zhì)量。

其次，能對(duì)巡檢數(shù)據(jù)的記錄和觀察工作，實(shí)現(xiàn)保存和備份原始數(shù)據(jù)、提供歷史工作軌跡和工作具體情況的視頻音頻回放等工作，有利于工作人員隨時(shí)了解工作情況，以便及時(shí)完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的智能化統(tǒng)計(jì)。

最后，可以綜合利用各種智能化手段來(lái)檢查巡檢對(duì)象的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，將該設(shè)備信息進(jìn)行有效的整合，以便能夠在智能巡檢管理平臺(tái)上完成綜合有效的反應(yīng)。

1.3 智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，巡檢領(lǐng)域也開(kāi)始運(yùn)用各種智能化設(shè)備來(lái)代替人工，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程的智能化和自動(dòng)化，對(duì)于一些高危險(xiǎn)度、較遠(yuǎn)距離的巡檢任務(wù)來(lái)說(shuō)，智能化技術(shù)相比于人工來(lái)說(shuō)有著極大的優(yōu)勢(shì)。隨著時(shí)代的發(fā)展，智能巡檢技術(shù)的智能化應(yīng)用方法和設(shè)備也出現(xiàn)了多樣化的情況，包括定點(diǎn)攝像頭、智能巡檢機(jī)器人、滑軌攝像頭等等，在無(wú)線溫控裝置、無(wú)線監(jiān)測(cè)裝置等各種設(shè)備的配合之下，可以利用終端手機(jī)軟件或者電腦客戶端隨時(shí)隨地對(duì)大型設(shè)備的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，避免了各類安全事故的發(fā)生，未雨綢繆。

智能巡檢機(jī)器人分為有軌和無(wú)軌兩種。有軌機(jī)器人的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，相當(dāng)于滑軌機(jī)器人，能夠利用四驅(qū)底盤實(shí)現(xiàn)在冰雪環(huán)境中完成巡視作業(yè)，降低了惡劣天氣因素對(duì)巡視工作的影響，使得智能巡檢技術(shù)的長(zhǎng)處得到了充分的展現(xiàn)。無(wú)軌機(jī)器人裝有相應(yīng)的攝像頭和運(yùn)動(dòng)機(jī)制，能夠完成在超大規(guī)模環(huán)境中的巡視作業(yè)，降低了惡劣電磁環(huán)境對(duì)于巡視工作的影響，充分展現(xiàn)了智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。

1.4 智能巡檢技術(shù)存在的問(wèn)題及解決方法

（1）紅外測(cè)溫不準(zhǔn)確。因?yàn)檠矙z環(huán)境設(shè)備布置的高度復(fù)雜性，巡檢技術(shù)會(huì)受到巡檢路徑、實(shí)際場(chǎng)地的各種限制，未達(dá)到人工巡視的靈活程度，因此在實(shí)際巡檢工作中存在著校準(zhǔn)差錯(cuò)問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)際的溫度和測(cè)量得到的溫度有較大的偏差，甚至?xí)c實(shí)際情況完全不符。為此，應(yīng)該添加相應(yīng)的距離巡視單元，從而可以對(duì)巡檢設(shè)備實(shí)現(xiàn)較為精準(zhǔn)的測(cè)溫工作。

（2）數(shù)據(jù)讀取不夠精準(zhǔn)。智能巡檢設(shè)備通常來(lái)說(shuō)都會(huì)配備極高清的攝像頭，其精確度會(huì)遠(yuǎn)高于人類的視覺(jué)清晰度，并且該攝像頭還擁有變焦功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確讀取，再將收集到的數(shù)據(jù)利用圖片的形式進(jìn)行保存，有利于后面數(shù)據(jù)分析工作的進(jìn)行。但巡檢環(huán)境的高度污濁性，使攝像頭或者數(shù)據(jù)表變得很臟，工作人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，導(dǎo)致獲取的圖片不清晰、讀取的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。為此，應(yīng)增加自動(dòng)檢測(cè)并清潔的裝置，一旦檢測(cè)到污垢就能根據(jù)程序指令自動(dòng)完成清洗工作。

（3）對(duì)巡視路徑判別不夠準(zhǔn)確。一般來(lái)說(shuō)，智能巡檢設(shè)備將以近距離碰撞停障感應(yīng)裝置和遠(yuǎn)距離超聲停障感應(yīng)裝置為基礎(chǔ)，保護(hù)設(shè)備的安全性，不會(huì)因與障礙物碰撞而發(fā)生損壞。然而在實(shí)踐中，智能巡檢設(shè)備將核電廠的雜物或工作人員當(dāng)作是障礙物而停止前進(jìn)。如果未能夠及時(shí)觀察到該問(wèn)題，機(jī)器人可能會(huì)一直停留在原始位置上，直至電量被耗盡；機(jī)器人不具備上下移動(dòng)的能力，因此很難巡檢到一些基礎(chǔ)面較低的系統(tǒng)設(shè)備，如泵坑底部等，應(yīng)采取安裝攝像頭或定向采集數(shù)據(jù)信息的方式加以解決。

2 核電廠應(yīng)用智能巡檢技術(shù)的必要性

人工巡檢技術(shù)在核電廠巡檢中存在著錄入效率不高、監(jiān)管人員匱乏、抄表數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率偏高、查詢數(shù)據(jù)難度大等不足之處，導(dǎo)致人工巡檢很難滿足現(xiàn)階段核電廠的巡檢需求，應(yīng)用智能巡檢技術(shù)已迫在眉睫。據(jù)調(diào)查顯示，電子編碼的標(biāo)簽隨著核電廠變電設(shè)備的變化而變化，對(duì)電子標(biāo)簽實(shí)行規(guī)范化管理，再借用小型采集器可以實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，并且程序的編程也十分簡(jiǎn)單易行。由此可知，采用智能化設(shè)備對(duì)核電廠進(jìn)行智能巡檢工作優(yōu)勢(shì)明顯。

3 核電廠智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式與基本結(jié)構(gòu)

3.1 核電廠智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式

需要在完成巡檢項(xiàng)目的綜合考慮之后，確定出最適合的巡檢路線。在進(jìn)行巡檢過(guò)程中，利用微型掃描器完成對(duì)標(biāo)簽編碼的掃描，并及時(shí)完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)存取工作，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間，而非認(rèn)為是進(jìn)行時(shí)間輸入，在一定程度上規(guī)避了巡檢人員出差錯(cuò)和作弊的可能。設(shè)備在完成了當(dāng)前項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集工作之后才能夠進(jìn)行下一步工作，保證程序有序的開(kāi)展，減少了程序錯(cuò)亂、出差錯(cuò)的可能。

3.2 核電廠智能巡檢系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

后臺(tái)數(shù)據(jù)運(yùn)用同步技術(shù)是根據(jù)其實(shí)際需要對(duì)數(shù)據(jù)信息申請(qǐng)獲取，通過(guò)服務(wù)器完成數(shù)據(jù)獲取。本過(guò)程并不是根據(jù)服務(wù)器的相關(guān)規(guī)定要求定時(shí)定量產(chǎn)生數(shù)據(jù)包，而是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體判斷分析。巡檢系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)完成交互，達(dá)到同時(shí)運(yùn)行多種類型的中心數(shù)據(jù)庫(kù)的目標(biāo)。

4 核電廠智能巡檢技術(shù)的基本原理

核電廠的智能巡檢設(shè)備的管理模式可以實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)，在對(duì)不同環(huán)境下核電廠重要設(shè)備設(shè)施完成數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，以獲得實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)所必須的數(shù)據(jù)信息，并為數(shù)據(jù)分析工作奠定了基礎(chǔ)。設(shè)備出現(xiàn)故障后，應(yīng)立即開(kāi)啟缺陷管理流程，根據(jù)設(shè)定流程完成傳遞工作，判斷出缺陷類別，實(shí)現(xiàn)綜合性的目標(biāo)。在運(yùn)行過(guò)程中，值班職工會(huì)運(yùn)用智能巡視系統(tǒng)的終端進(jìn)行巡視檢查。在檢查的過(guò)程中，既可以系統(tǒng)完整的檢查所有設(shè)備，或者對(duì)任意一個(gè)設(shè)備完成精細(xì)檢查。應(yīng)按照設(shè)定好的路線進(jìn)行設(shè)備檢查，在對(duì)準(zhǔn)設(shè)備電子標(biāo)簽和智能巡檢終端之后，利用無(wú)線電射頻技術(shù)對(duì)該標(biāo)簽編碼進(jìn)行掃描，其對(duì)應(yīng)的設(shè)備號(hào)便顯示出來(lái)。巡檢人員可以選擇觀看該設(shè)備的信息，并且及時(shí)完成對(duì)設(shè)備以及巡檢情況的詳細(xì)記錄。在遇到設(shè)備故障時(shí)，應(yīng)該完善缺陷類型，及時(shí)記錄缺陷信息，并且適當(dāng)進(jìn)行自行表述。

5 智能巡檢技術(shù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

5.1 人臉識(shí)別

由于核電廠區(qū)域是特殊環(huán)境，為防止無(wú)關(guān)人員隨意出入，利用新技術(shù)設(shè)計(jì)人臉識(shí)別系統(tǒng)非常必要。首先，合法的人臉數(shù)據(jù)都會(huì)被保存在智能巡檢設(shè)備的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，當(dāng)在識(shí)別區(qū)域出現(xiàn)人臉信息時(shí)，設(shè)備就會(huì)對(duì)該信息進(jìn)行及時(shí)收集，并立即完成與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)信息的比對(duì)，最終判斷是否允許該人進(jìn)入核電廠區(qū)域。如未完成相應(yīng)匹配情況，智能巡檢設(shè)備會(huì)發(fā)出警報(bào)，確保工作人員的人身安全。同時(shí)，為了防止惡意闖入，智能巡檢設(shè)備還能夠自動(dòng)完成報(bào)警操作，對(duì)異常人員進(jìn)行定位、監(jiān)控工作，從而可以避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生。

5.2 操作核對(duì)

傳統(tǒng)上來(lái)講，人工操作很容易出現(xiàn)疏忽大意而導(dǎo)致出錯(cuò)的情況，利用智能化設(shè)備監(jiān)控可以保證操作的準(zhǔn)確性、可靠性和安全性，降低了危險(xiǎn)發(fā)生的頻率。智能化設(shè)備可準(zhǔn)確判斷設(shè)備的運(yùn)行頻率，有利于準(zhǔn)確把握作業(yè)效率、確保工程質(zhì)量。同時(shí)，還可以增加“最后確認(rèn)”的步驟，確保相關(guān)人員已到位、開(kāi)關(guān)分合狀態(tài)完全正確、操作后設(shè)備狀態(tài)完全符合等，降低了安全事故發(fā)生概率。

5.3 危險(xiǎn)區(qū)域識(shí)別

核電廠作業(yè)區(qū)域分為危險(xiǎn)區(qū)域和高度危險(xiǎn)區(qū)域，即禁區(qū)。為了防止安全事故的發(fā)生，在兩種區(qū)域中都不允許無(wú)關(guān)人員隨意進(jìn)出，因此在對(duì)核電廠的各臺(tái)設(shè)備進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制指定區(qū)域的人員流動(dòng)情況，如有非備案人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)或者禁區(qū)，智能巡檢設(shè)備應(yīng)在發(fā)出警報(bào)的同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控其行為，避免因?yàn)闊o(wú)關(guān)人員的錯(cuò)誤操作而對(duì)核電廠造成威脅。

5.4 應(yīng)急處理

在施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急情況之后，智能巡檢設(shè)備會(huì)將危險(xiǎn)情況的視頻或者聲音快速發(fā)送給值班的運(yùn)行維護(hù)人員，通知其立即檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況。例如，智能巡檢設(shè)備與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)連鎖，當(dāng)火災(zāi)出現(xiàn)之后，智能巡檢設(shè)備及時(shí)到達(dá)報(bào)警區(qū)域，用紅外線測(cè)試儀確定火災(zāi)是否真實(shí)存在，圈畫出發(fā)生故障的空間范圍，及時(shí)檢測(cè)范圍內(nèi)所有設(shè)備的情況，通過(guò)排除正常設(shè)備不斷縮小空間范圍，直至找到出故障點(diǎn)，以告知運(yùn)維人員采取下一步行動(dòng)。此時(shí)，運(yùn)維人員無(wú)須在場(chǎng)，可以根據(jù)視頻文件利用其專業(yè)知識(shí)分析，提升對(duì)相關(guān)意外事故處理的專業(yè)性、科學(xué)性和高效性，在確保人員安全的同時(shí)也能及時(shí)解決核電廠的危險(xiǎn)情況。

6 核電站智能巡檢技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)

6.1 移動(dòng)站控制系統(tǒng)層

移動(dòng)站控制系統(tǒng)層主要是由采集程序?qū)印㈦娫撮_(kāi)關(guān)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、導(dǎo)航定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等五個(gè)方面組成，該系統(tǒng)層可以利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能巡視設(shè)備的多功能、多方面的操作。其中，導(dǎo)航定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要是由定位傳感器組成，可以監(jiān)測(cè)和控制智能巡視設(shè)備所在的位置；采集程序?qū)拥墓δ苁菍?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和收集，主要通過(guò)紅外線測(cè)試儀和攝像機(jī)兩種設(shè)備來(lái)完成；運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中包括對(duì)電能的控制功能，能夠調(diào)節(jié)智能巡視設(shè)備的驅(qū)動(dòng)狀況，同時(shí)還能夠調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制器，以滿足其運(yùn)動(dòng)需求。

6.2 基站控制系統(tǒng)層

通常來(lái)講，可以通過(guò)無(wú)線遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能巡視設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，也可以設(shè)置該設(shè)備的自動(dòng)巡檢模式和方法，通過(guò)設(shè)備上的攝像頭等裝置，甚至可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。后臺(tái)顯示器顯示巡視設(shè)備的內(nèi)部工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該設(shè)備位置的有效監(jiān)控和運(yùn)動(dòng)控制，有著極為重要的實(shí)際意義。另外，數(shù)據(jù)庫(kù)中還存儲(chǔ)著大量有關(guān)于該設(shè)備的任務(wù)管理系統(tǒng)、工作時(shí)間等，以便實(shí)時(shí)查閱使用。

7 核電廠中智能巡檢技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

7.1 智能巡檢無(wú)人機(jī)

智能巡檢無(wú)人機(jī)利用物聯(lián)網(wǎng)的各類裝置，如雷達(dá)、攝像頭、紅外線測(cè)溫儀等等，實(shí)現(xiàn)對(duì)廠房外部設(shè)備及內(nèi)部無(wú)法飛行區(qū)域的檢查。及時(shí)對(duì)缺陷錯(cuò)誤類別進(jìn)行判斷分析，有效提升核電廠的安全水平。一般來(lái)講，智能巡檢無(wú)人機(jī)的工作效率高達(dá)人工巡檢效率的2.5 倍，減少人力資金投資和分配不均的問(wèn)題，將來(lái)或許會(huì)成為核電廠維護(hù)的主要手段。

7.2 應(yīng)用智能巡檢技術(shù)實(shí)現(xiàn)集群控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

智能巡視設(shè)備終端需要專用網(wǎng)絡(luò)連接到運(yùn)行維護(hù)人員的控制后臺(tái)。核電廠的運(yùn)維人員可以同時(shí)檢測(cè)多臺(tái)智能巡檢設(shè)備的數(shù)據(jù)，因此可以利用5G技術(shù)，采用星型網(wǎng)絡(luò)的連接方式實(shí)現(xiàn)對(duì)不同站點(diǎn)智能巡視設(shè)備的統(tǒng)一管理。

7.3 利用智能巡檢技術(shù)構(gòu)建三維地圖

此項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建核電廠虛擬仿真模型。三維電子地圖在一定程度上克服了二維電子地圖的局限性，能夠較為準(zhǔn)確地對(duì)巡邏地點(diǎn)進(jìn)行定位，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析。另外，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)逐漸老化，能根據(jù)溫度曲線進(jìn)行準(zhǔn)確的推斷。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的三維電子地圖可以提升智能巡視技術(shù)的功能，使其在實(shí)踐中擁有更廣泛的應(yīng)用。

7.4 智能巡視機(jī)器人

智能巡視機(jī)器人是由充電系統(tǒng)、機(jī)器人本體、數(shù)據(jù)監(jiān)控后臺(tái)以及無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)幾個(gè)部分構(gòu)成。機(jī)器人采用無(wú)軌導(dǎo)航方式，為實(shí)現(xiàn)迅速有效部署、核電廠站間調(diào)配等功能奠定基礎(chǔ)，同時(shí)該設(shè)備還采用四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的方式，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，十分適合核電廠的巡視環(huán)境。另外，巡視機(jī)器人還可以通過(guò)綜合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)巡視路徑的分析判別功能，利用紅外熱像智能檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)核電廠溫度的監(jiān)測(cè)，利用聲音檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備缺陷類別的判別分析等。最后，該機(jī)器人擁有耐高溫、耐高壓、防水的功能，在自身跌倒后會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警功能，引起運(yùn)維人員注意。智能巡視機(jī)器人可以在降低巡視成本的同時(shí)大幅提高缺陷判別精度和持續(xù)導(dǎo)航時(shí)間。

8 結(jié)束語(yǔ)

隨著網(wǎng)絡(luò)化程度的不斷提升，智能巡檢設(shè)備正在逐步發(fā)展。技術(shù)的進(jìn)步使得智能巡檢設(shè)備能夠克服人工巡檢的盲點(diǎn)，充分發(fā)揮其靈活性和智能化，對(duì)未來(lái)核電廠運(yùn)行維護(hù)方面發(fā)揮著重大作用。