智能机器人巡检应用探析

行业现状：2017年发布的《中国金融业信息技术“十三五”发展规划》《中国人民银行信息技术“十三五”发展规划》均提出“推进机器人安全值守应用”的研究任务。人工智能巡检广泛应用于安防、电力、铁道等领域，也为金融行业数据中心机房巡检提供了借鉴和参考。

智能机器人巡检概述

　　1.智能机器人巡检工作原理

　　智能巡检机器人是一种面向巡检任务的智能机器人，是在传统的机器人基础之上，融合人工智能、神经网络、生物识别、物联网等一系列高科技手段，结合多维度数据采集、融合、分析、决策过程，具备环境感知、自主导航与定位、路径规划、智能控制、智能交互等一系列智慧能力的新型机器人。智能机器人巡检系统由智能机器人本体和后台控制系统两大部分组成，二者之间采用无线通信的方式进行交互。

　　其具体工作原理为：当接到任务指令产生后，后台控制系统通过无线通信的方式向智能巡检机器人本体发送指令，智能巡检机器人通过自身携带的传感器对机房环境和设备进行遥感和遥测，通过对需要管理的设备进行实时智能分析后，按照用户的要求，将巡检数据生成各种类型的报表信息，并按用途分别发送至预先设置的管理员的邮箱内。当巡检过程中发现问题时，智能机器人巡检系统按照事先设定的预警方式及时上报预警，从而能够避免各种事故的发生。其中机器人巡检路线和巡检对象，可以根据机房巡检的现实需要由管理人员进行事先定制或实时控制，从而使管理人员能够更准确、科学、规范地掌握机房情况，保证各设备正常高效安全的运转。

　　2.智能机器人巡检体系结构

　　目前智能机器人体系架构主要采用基于S-P-A和基于行为两种模式。基于S-P-A的架构是机器人的天然工作模式，从感知进行映射，经由一个内在的既定的世界模型构造，再由此模型规划一系列的行动，最终在真实的环境中执行这些规划，其特点是面向既定任务，以信息处理为导向的自上而下的设计；基于行为的架构是一种由下而上的设计，每个一个功能被封装成一个小的独立的模块，称为一个“行为”，其特点是基于功能的，任务具有开放性和不确定性。由于数据中心机房巡检具有任务需求相对明确、应用场景相对固定等特点，因此智能机器人巡检系统采用基于S-P-A的四层开放式体系机构，自上而下依次为感知层、数据层、控制层和行为层。

　　感知层：主要由机器人自身携带的硬件传感器、第三方可部署的监控软件及其他可集成外部传感系统等组成。

　　数据层：包括机房电子地图、设备资产信息、设备状态数据、网络资源数据及系统运行数据等。

　　控制层：分为自主行为控制和远程终端控制两个部分。其中自主行为控制是指设置机器人巡检过程中的行为参数和规则，包括规则知识库、巡检场景重构及算法组件。远程终端控制为管理人员提供机器人的远程实时交互控制。

　　行为层：机器人根据感知信息做出相应的动作响应和事件响应。其中动作响应主要包括现场拍摄、跟随和机械臂操作等行为；事件响应包括故障预警、管理报表输出等信息反馈。

智能机器人巡检可行性分析

　　1.智能机器人巡检优势

　　技术性优势：智能机器人巡检通过自身携带各类传感器设备获取信息，相比于人类感官系统，其在感知范围、感知距离、感知精度及感知信息分析处理方面具有明显的优势。此外，智能机器人能够实现高频次、大范围、无遗漏的24小时连续巡检。

　　时效性优势：智能机器人巡检结果以电子报表的形式存储于控制服务器中，便于查找及统计分析。因此，智能机器人巡检较人工巡检具有更高的时效性。

　　经济性优势：智能巡检机器人集多种功能技术于一身，尤其在IT资产管理方面，能够实时采集、动态记录，准确定位设备物理位置及状态信息，便于对资产生命周期全面掌握，同时有利于科学调配设备采购配比，使得预算制定更准确。

　　2.智能机器人巡检局限性

　　通信互联安全性有待进一步论证：智能机器人巡检系统运行涉及管理人员、后台控制服务器、机器人、人行内部业务网络之间的互联通信。上述四者之间的互联通信方式不仅影响巡检系统远程访问控制、巡检业务功能开发部署以及系统集成，而且涉及内部业务网络的安全问题，尤其是无线通信互联。虽然可通过点对点、加密通信以及访问控制等技术手段提高无线通信的安全性，但采用无线通信时仍需要依据信息安全管理规定作进一步的论证。

　　对象识别可靠性有待进一步增强：智能机器人对不同类型对象识别效果有所差异。主要受以下三个方面因素影响：一是受识别对象面积大小及特征属性影响。例如对UPS电源面板指示灯、开关等识别效果较好，而对机柜内交换机指示灯的识别效果存在一定的误差。二是受巡检区域光照条件影响。对于一些具有玻璃门的巡检对象，当光照强度较强时，识别效果受光照反射影响较大。为减少上述因素影响，智能机器人模式识别算法应该具备较好的健壮性和准确性。

　　空间巡检适应性有待进一步提高：数据中心机房空间布局多采用功能分区结构，分区之间的通道有平地、台阶和斜坡等，且设有门禁系统。现有巡检机器人只适合在平坦地面或者坡度小于15°的斜面上行驶。受到通道连接方式限制，机器人很难实现在不同分区间穿梭巡检，因此其空间巡检适应性有待于进一步提高，最终实现机房整体空间的无缝隙巡检。

智能机器人巡检应用建议

　　1.标准先行，健康推进

　　在现有标准体系下，尚无金融业“机器人安全值守”相关参考依据。智能巡检机器人在数据中心的应用推进过程中，应编制面向人民银行系统的“机器人安全值守”相关技术标准及管理制度，确保工作开展有章可循、有据可依，并在大量广泛的实践中循序渐进、不断完善。在编制“机器人安全值守”相关制度标准过程中，应面向金融业充分考虑机器人应用技术，应用场景，重点针对例如上述联网接入安全性等现有制度标准体系没有覆盖，甚至需要突破的问题，在管理机制和技术实现上给出指导意见。

　　2.按需定制，综合集成

　　智能巡检机器人进行功能设计开发时要坚持按需定制，综合集成的原则。按需定制是指要面向金融行业数据中心机房巡检的实际需求，区分核心功能和非核心功能，做到不必要的功能不开发，不成熟的技术不引进，不求全而求精；综合集成要求智能机器人巡检系统能够最大程度集成现有的技防手段，例如动力环境监测系统、门禁系统、消防系统及视频监控系统等，丰富和完善智能巡检机器人功能，提高现有资源使用率，防止重复建设。为此，在智能巡检机器人设计开发时要做到功能模块化和结构开放。

　　3.改建并举，面向智慧

　　智能机器人巡检效果除了受技术自身成熟度影响外，另一个重要因素就是机房条件建设。机房条件建设在一定程度上提高了智能机器人巡检的技术应用门槛和应用成本，成为智能巡检机器人的应用的外部壁垒。例如机房空间布局及通道类型制约了机器人巡检的空间范围，相反，如果机房中预留机器人通道或者通道设计为平地，则一台机器人就可以完成所有分区的巡检任务。由此可见，为了降低不必要的技术成本和门槛，最大程度发挥机器人巡检效果，在机房条件建设中应充分考虑到智能机器人巡检特点，做到改建并举，探索建立一套面向智慧型机房的条件建设标准，为智能机器人巡检的应用铺平道路。

　　4.人机结合，优势互补

　　相比于人工巡检，智能机器人巡检能够实现信息化、数字化、高频次、无遗漏地24小时连续巡检，具有较强的技术优势。但是在现阶段由于受到技术成熟度和机房条件建设的双重制约，其巡检范围和巡检效果存在一定的局限性，因此在实际应用过程中仍需要人工巡检加以辅助。因此就需要建立一套科学合理完备的巡检管理机制，确保任务分工明确，巡检周期衔接紧密，巡检结果校验无误，巡检处置及时高效，筑牢机房安全运维“人防+技防”的双重防线。

（文章来源：金融电子化杂志）

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