巡检机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及巡检机器人系统，包括巡检轨迹、移动承载系统、行走和检测运动的控制系统、检测系统、数据库和分析系统和显示报警系统；移动承载系统、行走和检测运动的控制系统和检测系统集成为一个整体的移动体，移动体在巡检轨迹上行走检测，并将检测数据存储在行走和检测运动的控制系统中，经由数据库和分析系统对比计算，在显示报警系统实现记录、显示和报警的功能。巡检机器人系统应用于易燃易爆场所，能够实现数字化实时监测和记录，及时查询和分析化工厂的运行状态和趋势。巡检信息传递快速准确且标准化。能够全面及时的分析多维数据，减少人力巡检受影响的程度。能够同时准确处理大量信息，提高化工厂科学管控能力，降低操作人员的作业风险。

【技术实现步骤摘要】
巡检机器人系统
本专利技术涉及一种巡检机器人系统，主要应用于化工厂等易燃易爆的场所。
技术介绍
目前，化工厂普遍采用人力巡检，其目的是为了检查化工厂的状态与初始设计有无偏离。这种检查形式由于严重依赖于检查人员的学识、经验、身体和心理状态以及对检查人员体力的需求等因素的影响，致使巡检工作存在以下不足：1、无数字化实时监测和记录，不便及时查询和分析化工厂整体、局部的运行状态和趋势。2、巡检信息传递不够快速和标准化，对于出现的异常状态和趋势无法及时定位，并施加不同级别的警示，错失采取措施的机会，导致事故的发生。3、采用人力巡检，检察人员易受客观环境、知识结构与经验、主观感受和判断、身体状况甚至情绪等影响，无法全面的、客观的、科学的、及时的掌握、分析多维数据。4、采用人力巡检，还存在数据时效性差、劳动强度大、效率低、作业风险高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于采用化工厂专用的巡检机器人系统代替人力检查，进行化工厂内重点区域的巡检，使巡检工作更全面、更准确、更高效、更安全，可以实现全面、动态的监测和记录流程运行状态和趋势，有助于及时、准确地避免隐患，期望提升化工厂科学管理、控制运行风险的能力，降低人员劳动风险的程度。为解决上述技术问题，本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：巡检机器人系统，包括巡检轨迹、移动承载系统、行走和检测运动的控制系统、检测系统、数据库和分析系统和显示报警系统；所述移动承载系统、行走和检测运动的控制系统和检测系统集成为一个整体的移动体，所述移动体在巡检轨迹上行走、检测，并将检测数据暂时存储在行走和检测运动的控制系统中，所述数据库和分析系统和显示报警系统集成在DCS控制系统上、或经由中间控制分析系统后与DCS系统连接，检测数据传输到所述数据库和分析系统后，经过对比计算，在显示报警系统实现记录、显示和报警的功能。所述巡检机器人系统还包括辅助系统，辅助系统的作用为：当需要时，为巡检机器人充电、充气以补充动力，或者为巡检机器人通讯。所述辅助系统由以下某一种交换站构成：电力和信息交换站、充电站、通讯站、动力和信息交换站、充气站。所述巡检轨迹和移动承载系统通过类似于导轨滑块结构相连接，二者为具有固定相对形状和位置的一体式结构，在寿命期内不会因脱离而产生安全风险，能够相对滑动或者滚动。所述巡检轨迹按照运转路径分为近圆形闭合系统、直线往复系统和上述两种相同或者不同的系统串联、并联以及串联和并联相组合的混合系统三类，每种系统均可以是平面系统或立体系统。所述巡检轨迹按照可否防爆供电分为防爆供电轨迹或普通轨迹两种；由以下某一种或几种的组合形成完整的巡检轨迹：a：护栏上缘、b：绝热层外壁、c：利用护栏上缘或保温保冷外壁为基础，安装模块化的巡检轨迹、d：设备、柱、梁、爬梯边缘、e：以d为基础安装的模块化导轨、f：连接a-e任意两类导轨的新建模块化导轨轨迹。所述移动承载系统能够通过自身整体或者局部的上下升降或多方向平移实现在巡检轨迹上整体或者局部在高度方向和水平面内各方向移动，以实现覆盖尽量大的检测范围；所述移动承载系统的承载系统既可以单足承载(如图4所示)，也可以多足承载(如图5-6和图5-7所示)，多足承载是一种特殊的承载系统，它同时可以作为巡检轨迹使用，让单足承载M在多足承载N上移动(如图5-8所示)。所述移动承载系统的驱动形式为以下一种或者多种结合：a：可充电电池(组)供电的防爆电机驱动、b：防爆电机驱动(需要配置防爆供电导轨)、c：气体驱动(需要配置高压气罐)。所述移动承载系统的承载平台分为单层平台和多层平台，每层平台可以分为多个区域。所述移动承载系统由可充电电池(组)供电的防爆电机驱动的情况下，采用设置在巡检轨迹附近且其上设有与行走和检测运动的控制系统上的接口匹配的充电、通讯接口的电力和信息交换站，采用电力和信息交换站的目的是提供防爆安全环境为电池(组)充电，同时传输检测数据。所述移动承载系统由可充电电池(组)供电的防爆电机驱动的情况下：当在普通轨迹上移动巡检且不应用防爆移动通讯时(简称模式1)，辅助系统为设置在巡检轨迹附近且其上设有与行走和检测运动的控制系统上的接口匹配的充电、通讯接口的电力和信息交换站；当在普通轨迹上移动巡检且应用防爆移动通讯时(简称模式2)，辅助系统为充电站，在DCS系统或者其它信息接受中间系统中设置移动通讯接受单元，此移动通讯接受单元并入数据库和分析系统中，防爆移动通讯功能内置于行走和检测运动的控制系统中。所述移动承载系统由防爆电机驱动的情况下：当防爆供电轨迹上移动巡检且不应用防爆移动通讯时(简称模式3)，辅助系统为通讯站；当防爆供电轨迹上移动巡检且应用防爆移动通讯时(简称模式4)，无需使用辅助系统。所述移动承载系统由气体驱动的情况下，在所述移动承载系统上加设高压气瓶，高压气瓶即可充填高压气体，也可充填液化气体，高压气瓶形状和设置位置以安全和方便为宜：当普通轨迹上移动巡检且不应用防爆移动通讯时(简称模式5)，辅助系统为设置在巡检轨迹附近且其上设有与行走和检测运动的控制系统上的接口匹配的充气、通讯接口的动力和信息交换站；当在普通轨迹上移动巡检且应用防爆移动通讯时(简称模式6)，辅助系统为充气站，在DCS系统或者其它信息接受中间系统中设置移动通讯接受单元，此移动通讯接受单元并入数据库和分析系统中，防爆移动通讯功能内置于行走和检测运动的控制系统中。为了更方便理解以上6种模式，请参考下表：轨迹、动力及相关配套一览表本申请仅对模式1做详尽说明，实施例中的具体叙述也均已使用了模式1为前提。当使用其它驱动方式或者采用防爆无线充电和防爆无线通讯技术时就不使用电力和信息交换站。所述数据库和分析系统中存储了化工装置中必要的设计、材料、设备和备件、施工、验收、生产准备、开工和检修的相关数据，当化工厂用机器人巡检系统发现某处有风险时，与此处有关的所有数据可以被调用，并快速生成应急处理预案，所述数据库和分析系统接收检测系统发出经由电力和信息交换站检测的结果数据，并与所述数据库和分析系统中存储的给定值比较，检测结果数据超标，则由显示报警系统发出声光报警信息，并调用所述数据库和分析系统中储存的化工装置相关数据，形成应急处理预案。所述数据库和分析系统中的分析系统可以是DCS控制系统，也可以是其它分析控制系统。其中，其它分析控制系统为当DCS系统冗余不足或者价格昂贵时，数据库和分析功能可以单独设计成为独立的系统。所述行走和检测运动的控制系统由可充电电池(组)、控制器和输入输出系统组成；可充电电池(组)既给行走和检测运动的控制系统本身供电，也给各个运动所需的防爆电机供电。所述行走和检测运动的控制系统负责控制移动承载系统在巡检轨迹上的启停，移动承载系统自身的升降、平移或者自带机械臂的伸缩，各种检测仪器的检测、检测数据的传输。所述检测系统由一种或多种测量元件或传感器组成；所述传感器包括但不限于：(A)、环境类传感器：a：环境温度传感器、b：大气压传感器、c：风速传感器、d：空气粘度传感器、e：空气质量传感器、f：雨量传感器、g：雪量传感器、h：湿度传感器、i：海拔传感器；(B)、化工装置具体指标传感器：a：声音传感器、b：图片传感器、c：影像传感器、d：气味传感器、e：距离传感器、f：可燃气体检测传感器、g：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.巡检机器人系统，其特征在于：包括巡检轨迹(1)、移动承载系统(2)、行走和检测运动的控制系统(3)、检测系统(4)、数据库和分析系统(5)和显示报警系统(6)；所述移动承载系统(2)、行走和检测运动的控制系统(3)和检测系统(4)集成为一个整体的移动体(O)，所述移动体(0)在巡检轨迹(1)上行走、检测，并将检测数据暂时存储在行走和检测运动的控制系统(3)中，所述数据库和分析系统(5)和显示报警系统(6)集成在DCS控制系统上、或经由中间控制分析系统后与DCS系统连接，检测数据传输到所述数据库和分析系统(5)后，经过对比计算，在显示报警系统(6)实现记录、显示和报警的功能。

【技术特征摘要】
1.巡检机器人系统，其特征在于：包括巡检轨迹(1)、移动承载系统(2)、行走和检测运动的控制系统(3)、检测系统(4)、数据库和分析系统(5)和显示报警系统(6)；所述移动承载系统(2)、行走和检测运动的控制系统(3)和检测系统(4)集成为一个整体的移动体(O)，所述移动体(0)在巡检轨迹(1)上行走、检测，并将检测数据暂时存储在行走和检测运动的控制系统(3)中，所述数据库和分析系统(5)和显示报警系统(6)集成在DCS控制系统上、或经由中间控制分析系统后与DCS系统连接，检测数据传输到所述数据库和分析系统(5)后，经过对比计算，在显示报警系统(6)实现记录、显示和报警的功能。2.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于：所述巡检机器人系统还包括为巡检机器人系统充电、充气以补充动力，或者为巡检机器人系统通讯的辅助系统(7)；所述辅助系统(7)由以下某一种交换站构成：电力和信息交换站、充电站、通讯站、动力和信息交换站、充气站。3.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于：所述巡检轨迹(1)和移动承载系统(2)通过类似于导轨滑块结构相连接，二者为具有固定相对形状和位置的一体式结构，能够相对滑动或者滚动；所述巡检轨迹(1)按照运转路径分为近圆形闭合系统、直线往复系统和上述两种相同或者不同的系统串联、并联以及串联和并联相组合的混合系统三类，每种系统均可以是平面系统或立体系统；所述巡检轨迹(1)按照可否防爆供电分为防爆供电轨迹或普通轨迹两种；由以下某一种或几种的组合形成完整的巡检轨迹：a：护栏上缘、b：绝热层外壁、c：利用护栏上缘或保温保冷外壁为基础，安装模块化的巡检轨迹、d：设备、柱、梁、爬梯边缘、e：以d为基础安装的模块化导轨、f：连接a-e任意两类导轨的新建模块化导轨轨迹。4.根据权利要求2所述的巡检机器人系统，其特征在于：所述移动承载系统(2)能够通过自身整体或者局部的上下升降或多方向平移实现在巡检轨迹(1)上整体或者局部在高度方向和水平方向内各方向移动，以实现覆盖尽量大的检测范围；所述移动承载系统(2)的承载系统为单足承载或多足承载，所述移动承载系统(2)的驱动形式为以下一种或者多种结合：a：可充电电池(组)供电的防爆电机驱动、b：防爆电机驱动、c：气体驱动。5.根据权利要求4所述的巡检机器人系统，其特征在于：所述移动承载系统(2)由可充电电池(组)供电的防爆电机驱动的情况下：在普通轨迹上移动巡检且不应用防爆移动通讯，辅助系统(7)为设置在巡检轨迹(1)附近且其上设有与行走和检测运动的控制系统(3)上的接口匹配的充电、通讯接口的电力和信息交换站；在普通轨迹上移动巡检且应用防爆移动通讯，辅助系统(7)为充电站，在DCS系统或者其它信息接受中间系统中设置移动通讯接受单元，此移动通讯接受单元并入数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐正强，
申请(专利权)人：徐正强，
类型：发明
国别省市：北京,11