智能巡检机器人在进行巡检任务过程中，通过红外热成像仪， 如设备运行过程中，出现问题异常，针对如温升、超温、仪表越限 等不同的警情，实时发出警报，且服务器端会根据不同警情，发出 不同声音及频率的警报。油田维护人员根据报警声类型，有针对性 地对设备进行安全检查并及时进行维护，提高工作效率。 2.5 巡检分析报告
4.结语 油田智能巡检机器人系统，具有的巡检方式多样化，巡检数据
智能分析诊断、巡检报告自动生成等功能，在油田表计、开关指示 灯、一次设备以及二次设备的巡检工作中起着重要的作用。
根据油田现场实际应用结果，分析了智能巡检机器人在油田生 产现场应用中面临的问题，并针对性地给出了解决方案。根据给出 的解决方案，能较好地改进和优化油田智能巡检，从而提高油田设 备智能巡检管理水平。
油田智能巡检机器人及其应用问题与解决方案
当今社会，随着国家经济日益提升，各个行业对石油能源的需 求逐渐增多，全社会朝着智能化、信息化、数字化时代发展，油田 行业也在逐步向智能化、信息化、数字化的方向发展，与此同时， 对我国石油资源开发的经济性、安全性和稳定性都提出了更高的要 求。尤其是构成石油系统的采油设备，其工作稳定性和安全性，对 石油生产系统具有重要意义。随着国家的不断发展，各行各业对石
油的需求日益攀升，为了满足巨大石油需求，我国每年都会有大量 的新建或扩建油田投入生产，并逐步建设为高产能油田。为了保证
持。如图1所示即为油田智能巡检机器人系统网络结构拓扑图。 图1 网络结构拓扑图 图2 油田常用压力表 图3 发动机红外测温图像
油田的持续稳定生产，油田巡检是必不可少的。目前，油田巡检主 要还是采用传统的人工巡检方式去实现，但巡检的效果往往受工作 人员业务能力、经验、工作环境等影响较大[1-3]。而且，油田通常地 域辽阔、设备众多，油田巡检往往会面临人少设备多的客观因素， 极大地制约了巡检有效性。采用传统的巡检方式，难以满足石油开 发可持续发展的要求，因此，非常有必要将智能机器人引入到油田 生产巡检工作中来。智能机器人作为一种新的巡检手段，在诸多行 业已有应用，不仅避免了因人为主观因素导致的无效巡检，还提高 了油田生产巡检效率和可靠性，智能机器人不仅能够代替人工完成 常规巡检，甚至能够完成许多人工无法或难以完成的任务。由此可 见，智能机器人在油田巡检中有着广阔的应用前景。然而，智能机 器人在油田现场巡检过程中，仍面临着一些技术难题。因此，本文 基于现场试验结果，对智能机器人巡检油田现场因公存在的问题进 行分析，并提出对应的解决方案。
油田智能巡检机器人可以对油田现场设备的工作声音频率进行 实时采集，同时还可对设备工作状况进行录音。以及支撑远程指导 作业，实现专家与现场运维人员的互动。 2.1.4 设备特定巡检任务
在极端天气情况下（如：雷电、暴风暴雨等），或者设备周围 存在安全隐患时，在特殊工况下，无法采用人工常规巡检，运维人 员可通过在后台服务器上制定特殊的巡检任务，利用智能机器人完 成对一个或多个设备的特殊巡检任务。 2.2 数据应用及分析
应用智能巡检机器人巡检所采集的数据，系统可支撑油田运维 人员数据查询、实现设备故障诊断，异常告警信息、自动形成巡检 报告等功能，如图4所示。
图4 接头温度变化曲线
任务，根据新的指令，执行紧急巡检任务，并根据当前位置，自动 规划最佳路线，对特殊任务中指示的巡检点，进行特殊巡检任务。
在本次应用中，基于合理的智能巡检任务，巡检效果很好。但 是对油田现场巡检结果进行深入分析，发现智能巡检机器人在巡检 油田过程中仍存在一些需要解决的问题，本文针对现场存在问题提 出了相应的解决方案。 3.1 无法对二次设备进行巡检
智能巡检机器人系统实现了对油田现场的声音采集、开关指 备示进灯行及红表外计设测备温的等图功像能识。别通，过得智到能图巡像检数机据器，人以巡及检对采油集田的内各一类次数设
[7]
据，采用图像分析与处理，为现场运维人员提供全方位的数据支
2.油田智能巡检机器人功能设计 2.1 数据采集与存储
智能巡检机器人可以通过高清摄像头、红外测温仪、声音采集器 等设备实现油田表计、开关指示灯和一次设备的数据采集与存储。 2.1.1 可见光日常巡检
1.油田用智能巡检机器人 油田智能巡检机器人系统有三大核心：基站端、通讯端和终端。
基站端类似于监控后台，主要包括由服务器、控制系统、分析软件等 设备和软件，并通过视频监控、数据分析等应用接收和处理智能机器 人巡检产生的数据；通过集成模式识别和处理图像，完成对表计、设 备异常和缺陷数据的自动识别，并进行分析以及时预警；通讯端通常 则主要由交换机、无线组网等构成，主要实现基站端和终端的网络连 接；而终端主要包括智能充电房、巡检点以及智能巡检机器人。
因此，针对该问题，提出了如下解决方案： （1）对现有监控室的巡检通道门进行改造，如采用自动卷闸 门等，当有巡检任务时，通过信号传输，巡检通道门自动打开，当 巡检机器人通过后，巡检通道门自动关闭。 （2）对于新开发的油田区块，在巡检规划设计时，可将充电 室和监控室分配在同一环境，优化设计巡检路线，可有效解决监控 室内二次设备的巡检问题。
目前已投入现场应用的大多数智能巡检机器人都能完成对油田现 场的一次设备的巡检，但油田生产现场二次设备多位于封闭的监控室 内，智能巡检机器人无法巡检到二次设备的运行情况，不能有效地对此 类设备开展巡检任务。但是，油田生产现场的二次设备对油田的安全生 产至关重要。为了保障油田安全、持续、稳定生产，充分发挥职能巡检 机器人的自主判断，对油田现场二次设备完成巡检是非常必要的。
一次巡检任务结束后，后台服务端会通过对所巡检的设备，巡 检的时间进行分类汇总，并加以分析，自动生产设备巡检报告，提 供给油田运维人员查阅。
3.油田智能巡检机器人应用存在的问题分析及解决方案 某油田采购了1台智能巡检机器人包括后台系统，包括智能充
电室。该机器人巡检系统将该油田按设备类型分为3个巡检区和12 个巡检任务进行巡检。
图5 重点关注设备温度变化曲线 2.3 关键设备监视
油田生产现场，存在众多的高精尖设备，甚至有些设备直接决 定了油田生产运行的“生死”，针对这些关键设备的运行状态，必 须实时监视，因此，还需要添加重点关注的监视设备，巡检系统实 时显示关键设备的工作状态巡检数据趋势分析图像，如下图所示即 为关注设备的温度变化曲线实例。 2.4 告警提示
在油田巡检工作中，根据巡检目的，可提前设计巡检路线或根 据需要自动调整巡检路线，采用智能巡检机器人搭载的高清可见光 摄像头，对油田现场的表计、开关指示灯各一次设备等进行定点拍 照，如图2所示，可满足常规的巡检设备要求。 2.1.2 红外热成像仪
智能巡检机器人搭载的红外热像仪，可以实时监测到抽油机、 油液管道、用电设备及各连接头、开关触头等设备温度值，随机自 动生成红外测温图像，并将其传输、储存于本地监控后台机，如下 图所示即为发动机的红外测温实例图。 2.1.3 声音采集功能
例如，若温度、压力表等安装位置过高，当巡检机器人进行定点 拍摄时，摄像头对表计有着较高的仰角度，摄转角度过大时，巡检机器人 定点拍摄时，根本无法拍摄表盘正面，不能完成巡检数据采集。
针对这类问题，可有如下解决方案： 当表计或设备安装、设计存在缺陷时，根据设备位置和巡检机器人搭 载摄像头的高度和可偏转角度，在适当的位置安装反光镜，将不合理的表 计表盘反射到反光镜上，智能巡检机器人可拍摄反光镜上的表盘，以识别 表计数据，并且也兼顾人工观测和巡检机器人观测两种巡检方式。
12个巡检任务都支持计划巡检和手动巡检两种模式。一次巡检 任务结束后，巡检机器人自动返回充电室。若巡检机器人在执行任 务途中收到服务端下发的紧急任务信息，机器人将暂停当前的巡检
3.2 油田仪表安装不合理引起的巡检数据误差 油田智能巡检机器人通过自身搭载的高清摄像头对油田现场的
温度、压力及电压电流等表计进行定点拍摄，通过图像识别进行读 数，但是在现场引用中也存在一些问题。