電纜隧道智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

伴隨著城市電纜隧道的快速發(fā)展，電纜隧道運(yùn)行安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)增加，為了有效提升電纜運(yùn)行的安全性，需要定期對(duì)隧道進(jìn)行巡檢，目前，智能機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)逐漸取代人工巡檢工作，成為未來(lái)電纜隧道巡檢的主要發(fā)展趨勢(shì)。因此，本文主要對(duì)電纜隧道智能巡檢機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

【關(guān)鍵詞】電纜隧道 智能機(jī)器人 巡檢 設(shè)計(jì)

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能機(jī)器技術(shù)也逐步發(fā)展成熟。目前，在電力、礦井、石油化工、核輻射等特種環(huán)境下，機(jī)器人已經(jīng)越來(lái)越多地替代傳統(tǒng)的人檢和物防，在降低人們生命安全隱患的同時(shí)，還能有效提升工作效率。電力隧道智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)是針對(duì)地下電力隧道設(shè)計(jì)研發(fā)的智能一體化巡檢方案。系統(tǒng)以隧道智能巡檢機(jī)器人為核心，配備隧道滅火機(jī)器人，結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器以及相關(guān)附件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力隧道環(huán)境與設(shè)備的不間斷監(jiān)控及火災(zāi)應(yīng)急處置。本文就對(duì)電纜隧道智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 電纜隧道智能巡檢機(jī)器人技術(shù)評(píng)價(jià)

隧道巡檢機(jī)器人采用軌道移動(dòng)方式，搭載高清攝像機(jī)及紅外熱成像儀，實(shí)現(xiàn)隧道實(shí)時(shí)監(jiān)控與紅外熱成像診斷；集成有害氣體、煙霧、光照度、溫濕度等傳感器以及定位裝置和語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)，使用戶實(shí)時(shí)掌控隧道環(huán)境信息，并通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢機(jī)器人的控制，數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、GIS定位以及立體展示。同時(shí)，系統(tǒng)具備火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)處置能力，滅火機(jī)器人可在巡檢機(jī)器人檢測(cè)到火情后第一時(shí)間到達(dá)事故段落、實(shí)施有效滅火處理措施。系統(tǒng)提供符合電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850數(shù)據(jù)接口，方便接入電力大集控系統(tǒng)。

電纜隧道智能巡檢機(jī)器人具備更加智能化的算法，能夠準(zhǔn)確診斷電纜隧道內(nèi)各類設(shè)備的缺陷；系統(tǒng)后臺(tái)采用人性化交互設(shè)計(jì)，能夠清晰展示系統(tǒng)巡檢結(jié)果；該系統(tǒng)提供多樣化的解決方案，適用于隧道內(nèi)各種復(fù)雜環(huán)境，支持升降云臺(tái)以及離線巡檢模式，并集成了電纜隧道消防滅火和電纜故障巡檢解決方案。

2 智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 智能巡檢機(jī)器人架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文研究的電纜隧道智能巡檢機(jī)器人，包括：遠(yuǎn)程管理平臺(tái)、管理中心平臺(tái)、通信平臺(tái)、供電系統(tǒng)、智能機(jī)器人五大部分，具體如圖1所示。

由于圖1可知，智能巡檢機(jī)器人采用軌道式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，智能滅火機(jī)器人可以和巡檢機(jī)器人聯(lián)動(dòng)，同時(shí)也具備獨(dú)立的運(yùn)行能力。智能巡檢機(jī)器人通過(guò)通訊系統(tǒng)接收遠(yuǎn)程管理平臺(tái)以及本地中心管理平臺(tái)的控制指令，遠(yuǎn)程管理平臺(tái)由在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)、電力監(jiān)管部門、當(dāng)?shù)毓╇娋忠约斑h(yuǎn)程專家組四個(gè)部分組成。為了確保智能巡檢機(jī)器人能夠在復(fù)雜環(huán)境中安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，遠(yuǎn)程管理控平臺(tái)可以通過(guò)短信通知的方式向本地中心管理平臺(tái)發(fā)送指令，本地中心管理平臺(tái)的管理服務(wù)器接收指令，然后通過(guò)局域網(wǎng)向客戶端和桌面控制器發(fā)送信息。安裝在電纜隧道的智能巡檢機(jī)器人通過(guò)接收遙控指令，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)隧道實(shí)時(shí)監(jiān)控與紅外熱成像診斷等功能，并實(shí)時(shí)的將位置、傳感器等信息發(fā)回到本地中心管理平臺(tái)，以獲取隧道周圍環(huán)境信息，本地中心管理平臺(tái)的操作人員分析并規(guī)劃智能巡檢機(jī)器人的下一步動(dòng)作。

2.2 實(shí)例應(yīng)用效應(yīng)

南方電網(wǎng)示范工程隧道長(zhǎng)2088米，是南方電網(wǎng)輸電線路可視化管理、電力隧道防災(zāi)減災(zāi)工程示范段；電力隧道埋深從6m至14m，隧道起伏程度大，施工難度大、技術(shù)條件要求高；該項(xiàng)目共計(jì)鋪設(shè)軌道2088米，安裝吊架1600個(gè)；安裝巡檢機(jī)器人2臺(tái)，滅火車2臺(tái)，分別位于隧道2端，分段巡檢；7個(gè)分布式充電站，16個(gè)通信基站，全部安裝在隧道頂部，避免占用隧道兩側(cè)及下發(fā)空間；專利分布式充電站方案，有效實(shí)現(xiàn)2+5冗余備份；在運(yùn)行巡檢期間，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，為電纜隧道安全運(yùn)行提供有力保障，該項(xiàng)目已在南方電網(wǎng)獲得實(shí)戰(zhàn)性應(yīng)用，并獲得良好的行業(yè)口碑。

3 結(jié)論

綜上所述，城市發(fā)展的不斷加快，使得土地資源日益稀缺，電纜隧道已經(jīng)逐漸取代地上架空電纜，它的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響著整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的安全性與可靠性。由于隧道內(nèi)的環(huán)境較為復(fù)雜，電纜在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)老化、斷股、磨損、腐蝕以及噬咬等問(wèn)題，如果不定期排查并及時(shí)解決，可能釀成嚴(yán)重事故，并引發(fā)重大損失。因此，必須對(duì)隧道中的電纜定期檢查維護(hù)，了解電纜運(yùn)行情況及其周圍環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除隱患，確保供電安全。由于傳統(tǒng)的人工檢查方法效率低，且存在較多不安全因素，因此，采用智能巡檢機(jī)器人對(duì)隧道電纜進(jìn)行巡檢，既能確保電能安全輸送，又可以促進(jìn)電網(wǎng)智能化的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭拓，吳功平等.高壓線巡檢機(jī)器人巡檢與通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2012（02）.

[2]姜蕓，付莊.一種小型電纜隧道檢測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].華東電力，2009（01）.

[3]張樹(shù)生，馬靜雅等.礦用帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].煤礦機(jī)械，2015（07）.

[4]盧剛，劉洪正等.500kV輸電線路等電位跨越式機(jī)器人的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[A].第四屆全國(guó)架空輸電線路技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C]，2013.

作者簡(jiǎn)介

劉冰（1978-），男，大學(xué)專科學(xué)歷?，F(xiàn)為淄博供電公司工程師，從事電氣試驗(yàn)方向的研究。

作者單位

淄博供電公司 山東省淄博市 255000