郭哲

（陜西中醫(yī)藥大學，陜西咸陽712046）

1 引言

石油工業(yè)是我國重要工業(yè)資源之一，在我國的基礎能源產(chǎn)業(yè)中占有及其重要的地位，極大的促進了我國工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，但其勘探和開發(fā)的環(huán)境往往較為惡劣，常常給工作人員帶來許多不可估計危險隱患，常伴有許多有毒、有害化學氣體[1]。在石油產(chǎn)業(yè)的開發(fā)可謂高危產(chǎn)業(yè)，工作人員開發(fā)勘測的環(huán)境往往較為偏僻，且危險性極高，工作人員不得不在此惡劣的環(huán)境中生產(chǎn)作業(yè)，怎么保障石油勘測開發(fā)人員的生命安全，保障我國石油事業(yè)的安全平穩(wěn)生產(chǎn)顯得極為重要，實時捕捉監(jiān)控石油開采環(huán)境參數(shù)，對石油產(chǎn)業(yè)安全保障有著極為重要的作用。

隨著生活中智能化建設的不斷發(fā)展，智能機器人系統(tǒng)將大幅提高生產(chǎn)過程的智能化程度，使生產(chǎn)運行的管理更加有條不紊，保證了生產(chǎn)生活的良性、高效發(fā)展，智能機器人作為一種人的思維與機器融為一體的自動化設備正在為改善人們的生產(chǎn)、生活環(huán)境，在促進人類社會文明的發(fā)展扮演著越來越重要的角色。開發(fā)一款油氣生產(chǎn)智能機器人，代替人工到達非結(jié)構環(huán)境等惡劣環(huán)境執(zhí)行任務，采用傳感器采集環(huán)境信息，并對環(huán)境變化做出適當?shù)姆磻?，實現(xiàn)智能化信息處理顯得極為重要。隨著智能技術廣泛應用于石油工業(yè)，油氣生產(chǎn)智能機器人也將具有廣闊的市場前景和社會經(jīng)濟意義。

2 總體設計

石油勘探與開發(fā)領域的機器人由中央處理系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)組成[2]，由于該機器人攜帶有多種傳感器，其可在部分石油勘測開放環(huán)境中自由探測行走，傳感器采集的環(huán)境信息可為機器人的分析處理提供可靠保障[3]。機器人具有自主探測及遠程人工控制兩種操作模式，由于機器人身上的紅外探測傳感器可為機器人的自主移動探測提供保障，同時工作人員也可遠程操控機器人到達指定區(qū)域完成探測任務。當后臺采集到環(huán)境信息后，工作人員便可依據(jù)該信息分析反饋，對石油開發(fā)提供可靠的保障。

圖1 油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)中油氣機器人

油氣機器人利用其自身安裝的USB攝像頭傳感器采集油氣開發(fā)環(huán)境的圖像信息，通過局域網(wǎng)環(huán)境將采集的圖像傳輸?shù)浇K端手機設備；利用溫感傳感器采集開發(fā)環(huán)境的溫度及濕度，利用煙感傳感器檢測開發(fā)環(huán)境的有毒及可燃性氣體如甲烷、乙烯等，當氣體濃度超過閾值濃度時，即可發(fā)出警報信息，提醒工作人員進行有效處理，同時后臺服務器可實時記錄機器人傳回的溫濕度信息，對齊進行分析監(jiān)控，并在上位機或手機終端顯示。同時可利用紅外等傳感器探測局部范圍內(nèi)的生命特征，可對傷亡人員進行探測。

油氣機器人主要由上位機控制端、局部無線網(wǎng)絡和信息采集處理端三個部分組成，如圖1所示。

油氣機器人的終端集成有高清的視頻采集設備，該視頻采集設備是基于6410嵌入式開發(fā)平臺設計的，此開發(fā)平臺上主要移植的有l(wèi)inux操作系統(tǒng)以及多種驅(qū)動裝置，可為油氣機器人的開發(fā)提供豐富的接口，也為應用的開發(fā)提供支持。嵌入式平臺移植的USB接口，可通過USB攝像機對油氣環(huán)境進行視屏捕捉，后傳輸至6410核心處理器，經(jīng)過該處理器上的H.264編碼壓縮，可對采集的視屏信息預處理，降低傳輸帶寬，保證視頻信息的高清傳輸至局域網(wǎng)環(huán)境，上位機連接至該局域網(wǎng)，便可通過瀏覽器或App瀏覽查看視頻圖像信息，實現(xiàn)良好的人機交互功能。

油氣機器人的信息采集端主要由最小系統(tǒng)控制，同時集成有多種數(shù)據(jù)傳感器，傳感器可有效監(jiān)控環(huán)境區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，同時通過局域網(wǎng)環(huán)境將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)傳遞至上位機終端，當采集的環(huán)境信息超出某項指標的臨界值時，系統(tǒng)便提示工作人員進行安全警戒，降低油氣開發(fā)的安全隱患。最小系統(tǒng)上集成的無線通信模塊主要與上位機間進行數(shù)據(jù)交換，不僅可為上位機傳遞采集的環(huán)境信息，還肩負接收上位機發(fā)送的操作指令，為機器人的終端控制提供保障。

3 總結(jié)

本文針對石油勘探與開發(fā)安全生產(chǎn)的需要，結(jié)合當今物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展趨勢，采用嵌入式技術、無線通信技術、傳感器信息采集技術，設計并實現(xiàn)了油氣機器人。提出并研究了智能機器人的系統(tǒng)架構和Android智能手機控制終端，通過融合多種傳感器模塊和油氣機器人所配備的無線通信模塊，完成了對智能機器人所處周圍環(huán)境信息的實時采集與傳輸，保障油氣生產(chǎn)安全的同時，節(jié)省人力提高工作生產(chǎn)效率。