项目概况

项目背景

当前，罐区传统巡检模式主要依赖人工完成，受人工巡检的局限性影响，已难以满足现代化罐区精细化、全时段、高精准的安全管控需求。一方面，人工巡检存在覆盖盲区、响应滞后、夜间及恶劣天气巡检效率低等问题，对于泵体、阀门的细微跑冒滴漏、软管异响等隐蔽性隐患，易出现漏检、错检情况，且无法实现24小时不间断巡检，难以第一时间捕捉安全隐患苗头；另一方面，人工巡检难以对滴漏面积进行精准量化对比，难以判断隐患发展趋势，无法实现“防微杜渐”的安全管控目标。此外，罐区属于高危作业区域，人工巡检过程中，人员需接触各类设备及可能存在的常温气体泄漏环境，存在一定的安全风险，不符合“机器代人”的安全生产发展趋势。

系统方案

系统构成

通过轮式升降巡检机器人自主巡检，实现设备状态智能监控，数据智能采集、分析、报警等功能。针对设备区域，采用智能巡检系统进行设备巡检，并将巡检数据上传后台，发现异常时实时报警，实现设备区域无人值守，提高巡检质量和巡检效率，及时准确发现事故隐患，避免人员和经济损失。

采用“终端层—网络层—平台层—智慧算法层—交互层”五层架构模式。该架构将设备监测、数据传输、智能分析与应用展示高度融合，确保系统具备全覆盖监控、智能识别、实时预警、集中管理、辅助决策的能力。

（1）终端层（感知与执行单元）

终端层是整个系统的数据来源和执行基础，直接作用于输送设备与破碎机现场：

巡检机器人：巡检机器人搭载高清摄像头、红外热成像、激光测距和环境监测等模块，实现设备运行状态的全面检测。

控制与执行单元：含设备控制器、自动充电桩、局部报警器，确保机器人巡检任务高效执行，并支持现场应急响应。

（2）网络层（通信与传输保障）

网络层实现终端与平台之间的高速、安全通信：

局部网络覆盖：部署局域WiFi，实现现场监测数据和视频流的可靠传输；

冗余与安全传输机制：采用双通道冗余机制及VPN加密，确保数据传输的安全性与稳定性。

（3）平台层（数据处理与集成中心）

平台层是系统的核心，承载数据处理、管理和应用功能：

综合信息管理：集中展示设备运行状态、实时巡检信息、传感器监测结果；

视频与红外系统：接入多路高清视频与红外热成像数据，实时识别设备异常情况；

感知融合：通过算法融合视频、温度、声音等多源数据，提高异常检测准确性；

设备与系统管理：包含终端设备管理、云台控制、任务调度、权限分级管理等功能；

智慧报表：支持自动生成巡检与异常报表，具备记录查询、统计分析与趋势预测功能。

（4）智慧算法层（智能识别与决策支持）

智慧算法层是系统实现智能化和自主化的关键：

智能路径规划算法：优化巡检机器人运行路线，提高巡检效率；

智能识别算法：对火焰、跑冒滴漏、烟雾识别；

多模态融合算法：融合视频、热成像、声音与环境传感器数据，提升预警准确度；

大数据分析算法：基于历史巡检与运行数据，进行趋势预测与设备健康评估；

智能决策算法：在异常发生时，自动推送报警并提供应急处置建议。

（5）交互层（人机交互与可视化应用）

交互层面向管理与服务人员，提供友好直观的操作与展示界面：

客户端与Web平台：支持电脑端、移动端访问，便于不同角色随时掌握运行情况；

集控中心大屏：集中展示输送设备运行全景、实时视频、报警信息与统计分析结果；

多角色权限交互：根据用户权限提供分级信息展示与操作权限；

人机语音交互：支持语音指令，实现机器人任务下发、巡检结果播报，提高操作便捷性。

图 智能巡检系统架构图

机器人功能

核心适配罐区固定巡检区域，全面覆盖罐区泵体、阀门等关键设备，聚焦安全隐患精准识别、量化分析及分级预警，具体巡检功能如下：

基础巡检作业功能

机器人可按照预设固定巡检路线，在指定区域内实现自主移动、边行驶边巡检，无需人工干预即可完成全流程巡检作业，适配罐区设备密集、通道规范的场景，确保巡检覆盖无盲区、无遗漏。同时具备升降功能，可根据泵体、阀门等设备的高度灵活调整巡检高度，确保对不同高度的设备部件（如高处阀门接口、泵体顶部）均能实现近距离精准检测，解决人工巡检难以触及高处设备的痛点。

远程控制

通过人机交互终端控制机器人的运动，手动控制机器人巡检、停止，云台旋转、高清相机变倍、聚焦、光圈调整，并能远程控制智能巡检机器人拍摄照片。

急停功能

当机器人在运行过程中遇到紧急危险情况时，可手动触发机器人本体上的急停按钮，此时机器人能够迅速停止当前所有动作，避免造成进一步危害，直至急停释放复位，机器人重新工作。

无人自主巡检

在自主巡检方式下，机器人能接收后台的巡检任务计划，按照规划的路径执行任务。

离线巡检

机器人具备离线巡检功能，当现场网络中断或网络信号较弱时，仍然能够正常自动巡检，并且能够确保在离线巡检过程中的巡检数据不会丢失。

智能导航功能

机器人导航方式为SLAM 激光导航和SLAM 激光定位，采用16 线激光雷达，对采集到的周边环境的数据信息进行处理和分析，并将其转化为点云数据，通过算法将点云数据整合，构建出机器人周围环境的三维地图，地图中清晰的标识出障碍物、通道等信息，比对采集的数据与地图特征，确定自己在地图中的相对位置和姿态，实现相对定位。根据巡检任务和构建的地图，使用路径规划算法规划出从当前位置到目标位置的最优全局路径。

图 雷达导航示意图

巡检路线动态调整

机器人在接收到定制任务命令时，能立即停止正在执行的巡检任务。

图 路径规划示意图

智能遇障功能

机器人搭载避障传感器，通过激光雷达、避障传感器实现安全运行，当机器人在巡检过程中在遇到障碍物时可以自动停止前进；当障碍物移除后，会根据既定路线继续开展巡检工作。

状态指示功能

机器人配置声光报警器，遇到异常情况时，发出报警声，同时配备红绿黄状态指示灯，在作业时提供机器人工作状态。

智能充电功能

巡检任务结束时，机器人将自动驶向充电桩实现自动连接并实施充电。充电完成后，自动停止充电，待命或投入正常运行。整个充电过程完全实现自动化，无需人工干预。

充电保护功能

为了保障充电过程安全可控，机器人实时监测充电电压电流，模块温度。当发生异常时，将自动停止充电。

自检功能

机器人具备自检功能，包括电源、驱动、通信、控制、检测模块、红外热成像仪、高清相机、电机、云台以及各种传感器等部件的工作状态，并能上传到后台，当发现异常可自动报警。

红外测温功能

机器人可对厂区内各类设备表面温度进行采集，对重点观察设备进行精确测温，并将红外图像及温度数据实时上传至巡检管控平台，对温度异常进行预警。最远识别距离≥20m，每次巡检任务准确率≥90%。

图 红外测温示意图

存储监控

机器人搭载高清摄像头，将巡检的视频画面及拍摄的照片同步存储到服务器中。存储视频、照片时间支持至少2个月，便于后期回放、查看。

安全防护机制

机器人具备防跌落能力，在面对环境中的沟槽、沟道、下落台阶、坑道、悬崖等危险地形情况时，机器人能够识别并做出运动响应并及时报警，不会发生机器人跌落、翻车等情况，保证机器人的运行安全。

机器人执行任务过程中，如遇障碍物阻挡或坑洞，能自动停障，并发出告警信号，避免站端无人情况下，机器人因环境变化而发生损坏；工作人员通过在地图上框选设置检修区域，机器人在任务调度及操控过程中就不会驶入检修区域；检修区域维护结束恢复正常后，工作人员在配置中取消即恢复机器人正常行进路线。

视频监控

机器人搭载的视频成像系统包含热成像相机、高清可见光相机、高精度云台。

云台水平方向具备360°连续转动能力，垂直方向具备±90°转动能力，同时配合相机变焦，可有效保证对轮式升降巡检机器人30米内各方向现场细节进行有效监控；同时云台自带减震装置，在轮式升降巡检机器人运行过程中可减小振动，配合一体化防抖相机机芯，大大提高视频观测稳定度和可观测性；云台安装在室内轮式智能巡检机器人底部，云台内可搭载可见光相机和红外热成像相机。

同时，该可见光一体化机芯具备防抖动功能，对振动有明显抑制作用。

图 机器人视频监控画面

后台管理系统与拓展对接功能

轮式巡检机器人系统围绕实时监控、设备状态监控、机器人控制管理、数据统计分析、报警信息管理及用户权限管理等核心界面构建，各模块功能互补、协同运作，共同组成一套覆盖机器人控制全流程、数据决策全维度的完整且高效的机器人管理解决方案。以下对各界面展开详细说明：

机器人列表

该机器人控制系统界面是用户管理机器人的核心操作窗口，集中展示在线机器人数量、异常机器人数量、系统状态、今日巡检次数等全局信息，以及各机器人的详细信息，帮助用户直观掌握机器人的整体部署情况与个体运行状态，对多台机器人的高效管理与操作。

主要功能包括：

• 全局状态概览：展示在线机器人数量、异常机器人数量、系统运行状态（如正常）及今日巡检次数，让用户快速掌握系统整体运行概况。
• 机器人信息查看：每个机器人条目展示其状态、电量等详细信息，帮助用户实时了解个体机器人的运行情况。
• 机器人操作管理：针对多个机器人提供操作按钮，支持用户对机器人进行精细化的管理与控制操作（如切换机器人）。
• 系统状态监控：通过系统状态标识（如正常），实时反馈系统整体运行健康状态，让用户及时知晓系统层面的状态变化。

实时监控

该界面是机器人视觉监控与任务管理的核心操作窗口，集中展示机器人双摄像头（可见光 + 红外）实时画面、机器人状态信息等关键数据，帮助用户直观掌握机器人的视觉巡检情况与系统运行状态，实现对机器人视觉监控与任务执行的高效管理。

主要功能包括：

• 双摄像头视频监控：实时传输机器人可见光摄像头和红外摄像头的画面，支持用户同时观察现场常规景象与环境热分布情况，全面掌握巡检区域状况。
• 巡检、环境、机器人、小车相关信息：实时显示传感器数据与机器人、小车、巡检相关数据，便于用户对机器人情况进行及时的调整与规划。
• 机器人状态管理：右侧面板展示机器人的状态信息。
• 实时报警记录：显示机器人设备及环境等异常，便于用户及时处理。

机器人控制

该界面是机器人远程操控与实时监控的核心操作窗口，集中展示机器人实时摄像头画面、运动控制按键、机器人状态信息等关键内容，支持用户远程对机器人进行精准运动操控、视角调整及状态监控，实现对机器人的灵活控制与信息的实时掌握。

• 实时视频监控：展示机器人摄像头可见光的实时画面，便于用户直观观察机器人所处环境的现场情况。
• 机器人状态信息：左侧面板展示机器人状态等详情，实时掌握机器人的当前情况。
• ①⑦⑧视角与功能控制：支持对机器人摄像头视角（上下左右、对角移动）进行精细化控制以及聚焦、调焦等功能，满足不同场景下对机器人观察视角的需求，还提供重连、全屏、拍照、录像等功能。
• ②机器人运动控制：首先设置速度，提供方向控制按键，实现对机器人轨迹的灵活操控。

注：建议初次使用速度设置为0.01，确认机器人行进方向后，可再次调整速度。

• ③④多功能辅助工具：包括报警、黄灯、充电等功能。
• ⑤前往巡航点：首先选择任务点，其次点击 “去巡航点” 快捷按钮，即可操作机器人前往巡航点。
• ⑤自动巡检：首先选择任务方案，其次点击 “一键巡检” 快捷按钮，即可操作机器人进行自动巡检。
• ⑨调试工具面板：点击打开调试面板按钮，弹出抽屉界面，显示机器人的多种操作按钮，比如继续导航、终止导航、风扇等，如图 34 机器人控制调试工具面板所示：
• ⑥任务设置：在右侧面板任务列表区域进行增删改，可对任务信息详细添加修改，具体字段信息。

机器人管理

该界面是机器人管理的核心数据窗口，以列表形式集中展示机器人多维度信息，支持用户对机器人信息进行查询、管理，便于全面掌握机器人的配置与关联情况。

• 机器人信息列表：展示机器人编码、名称、各类IP、端口等详细信息，让用户直观了解每个机器人的关联配置与状态。
• ①查询筛选：提供机器人编码、名称的搜索框及重置功能，支持用户快速筛选目标机器人信息，提升查询效率。
• ②管理操作：针对每条机器人信息提供操作选项，支持用户对机器人进行精细化管理（如编辑、查看详情等）。其中，编辑和删除功能非必要尽量不使用，在机器人测试过程中，工程师已配置准确。
• ③新增机器人：界面右上角点击新增机器人按钮，方便快捷地设置机器人信息添加进来，进行统一管理。

导航管理

该界面是导航管理的详细操作窗口，支持对小车进行建图、导航等操作，具体详细操作如下图。

①节点控制：

• IMU节点打开会有小车数据，若不打开没有小车数据；
• 电机节点不打开电机会锁住，由算法操作即导航失效，若软件由UDP调，则不会锁住；
• 雷达节点是开启雷达；
• 建图节点是开启建图；
• 定位节点是小车定位用的，一般在定点导航会打开；
• 导航节点是开启导航；
• 巡检节点是开启巡检。

②③建图定点功能：

• 1.在建图时打开IMU、电机、雷达节点，建完图后再打开定位、导航节点即可；
• 2.点击开始建图；
• 3.建完图后，一定需要定0点和充电点（充电点就让小车回到充电点，再定点；0点是在充电点的前1m处，直接点前进1m，再定0点）。

④导航功能：输入导航点编号，开始导航即可。

⑤智能充电：在0点发送指令可以回到充电点进行充电；若充电点已定点，就可以直接发送回到充电点。

任务方案

该界面是任务方案的详细配置窗口，支持对机器人设置相关任务方案，对任务方案核心参数进行编辑，满足任务方案动态调整与新增的需求。

• ①查询筛选：提供任务方案编码、名称的搜索框及重置功能，支持用户快速筛选目标机器人及任务方案信息，提升查询效率。
• ②基础信息配置：可对机器人对应的任务方案进行管理，如编辑、查看任务列表、删除等关键操作，实现任务列表配置的灵活调整。
• ③新增任务方案：界面右上角点击新增任务方案按钮，方便快捷地设置机器人对应任务方案信息添加进来，进行统一管理。具体参数字段如图 新增任务方案界面所示，填写任务方案基本信息，选择任务列表，即可添加任务方案。

任务点报表

该界面是机器人任务点的集中报表窗口，以列表形式展示任务点的机器人编码、任务编码、巡检位置及各类环境参数，支持多维度筛选与数据导出，便于用户全面掌握任务点的巡检数据与环境状态，为巡检分析与决策提供数据支撑。

• 任务点数据展示：展示机器人编码、任务编码、巡检位置、CO₂(ppm)、CO (ppm)、温度 (℃)等详细信息，通过颜色标识（绿 / 红）直观呈现各环境参数的达标状态，帮助用户快速识别异常数据。
• ①多维度筛选查询：提供“任务编码”“时间范围”“数据状态” 等筛选条件及 “展开高级搜索”“搜索”“重置” 功能，支持用户精准定位目标任务点数据，提升查询效率。
• ②数据操作与③导出：操作列提供 “查看详情” 功能，支持用户深入了解任务点的具体数据，包括下载红外光、可见光图片、添加算法识别操作，如图 机器人任务点列表报告详情界面所示；界面支持 “导出 Excel”，便于用户对任务点数据进行离线分析与存档。

算法识别记录

该界面是机器人算法识别记录的集中管理窗口，以列表形式展示算法识别任务的关键信息，支持多维度筛选与数据导出，便于用户全面掌握算法识别的执行情况、结果与状态，为算法识别的分析与优化提供数据支撑。

• 识别信息展示：展示机器人编码、任务编码、标题、识别类型、识别结果等详细信息，直观呈现每一条算法识别任务的执行情况与结果。
• ①多维度筛选查询：提供“任务编码”“识别类型”“识别状态” 等筛选条件及 “搜索”“重置” 功能，支持用户精准定位目标算法识别记录，提升查询效率。
• ②操作与③数据导出：操作列提供 “查看详情” 功能，支持用户深入了解算法识别的具体信息；界面支持 “导出 Excel”，便于用户对识别记录进行离线分析与存档。

巡检记录

该界面是机器人巡检记录的集中管理窗口，以列表形式展示巡检的记录编码、机器人编码、状态、异常情况、时间进度等关键信息，支持多维度筛选与数据导出，便于用户全面掌握巡检任务的执行情况、状态与异常信息，为巡检分析与管理提供数据支撑。

• 巡检信息展示：展示巡检记录编码、机器人编码、巡检方案编码、巡检状态（如已完成、已中断）、算法识别是否异常、环境数据是否异常、是否超时等详细信息，通过颜色标识（绿 / 红）直观呈现巡检状态与异常情况，帮助用户快速识别异常巡检任务。
• ①多维度筛选查询：提供“巡检方案编码”“展开其他筛选条件” 等筛选功能及 “搜索”“重置” 按钮，支持用户精准定位目标巡检记录，提升查询效率。
• ②操作与③数据导出：操作列提供 “查看详情”“查看巡检报表” 功能，若巡检记录有异常，可下载可见光/红外光视频去查看，支持用户深入了解巡检记录的过程，如图 机器人巡检记录详情界面所示；界面支持 “导出 Excel”，便于用户对巡检记录进行离线分析与存档。

报警记录

该界面是机器人环境数据报警的集中管理窗口，以列表形式展示环境数据报警的关键信息，支持多类型报警切换、筛选查询与数据导出，便于用户实时掌握环境异常报警的发生情况、处理进度，实现对环境报警的高效管理与跟踪。

• 报警信息详情展示：列表展示机器人编码、任务编码、报警类型、报警编码、报警信息、状态（已处理 / 未处理）、确认操作等详细信息，直观呈现每一条环境报警的触发原因、处理状态与时间节点。
• ①多类型报警切换与筛选：支持 “机器人报警”“环境数据报警”“算法识别报警” 标签页切换；通过“任务编码”进行筛选，快速定位目标报警信息。
• ②报警处理与③数据导出：提供 “确认” 操作按钮，可对未处理环境报警进行处理；支持 “导出 Excel” 功能，便于环境报警数据的离线分析与存档。

用户管理

该界面是机器人人员系统的用户管理窗口，以列表形式展示用户的用户名、类型、状态等关键信息，支持多维度查询筛选与分页管理，便于用户对系统用户进行身份识别以及权限配置，实现用户的高效运维。

• 用户信息列表：展示用户名、用户类型、密码、权限类型等详细信息，直观呈现用户的身份与权限配置情况。
• ①查询筛选：提供 “用户名”“用户类型”“权限类型” 等搜索条件进行搜索、重置，支持快速定位目标用户，提升用户信息查询效率。
• ②新增用户：界面右上角点击新增用户按钮，方便快捷地将用户信息添加进来，进行统一管理。
• ③用户操作：操作列支持对用户进行编辑等操作，满足用户权限与状态的维护需求。

系统拓展与对接

系统基于Windows系统环境开发，B/S架构，具备综合看板管理、基础信息管理、巡检业务管理、实时预警管理、机器人管理、数据采集与分析和系统管理功能。

系统具备可扩展性，开放API接口，便于与其他管理系统对接，可接入其它业务系统并实现数据传输和系统联动，系统能够提供多种接口或工具，以便集成不同来源的工程信息，提供强大的数据采集和集成能力，工业标准支持OPC、BACNet、Modbus等协议；HTTP信息化接口支持Web API、WebService、XMPP等协议；物联网即时通讯协议支持MQTT等协议；数据库接口支持ODBC等标准。