地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

常緒成 孔冰

摘要： 地下管廊智能巡檢機(jī)器人是針對(duì)地下管廊人工巡檢方式存在的問題而出現(xiàn)的一種智能設(shè)備，本文對(duì)該巡檢機(jī)器人的用電設(shè)備進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并對(duì)用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的導(dǎo)線和開關(guān)電源進(jìn)行了選型，最后設(shè)計(jì)了地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人的供電電氣系統(tǒng)，可為其他類型機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地下管廊;巡檢機(jī)器人;供電系統(tǒng)

一、地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人簡(jiǎn)介

1.1 地下管廊人工巡檢方式存在的問題

地下綜合管廊作為一種將電力、通信、燃?xì)?、給排水等多種市政公用管線綜合集中于地下隧道空間的地下綜合管道，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。傳統(tǒng)的巡檢方式主要依靠人工完成，而地下管廊短則幾公里、長(zhǎng)則數(shù)十公里，存在潮濕、光線昏暗、有害氣體泄露的環(huán)境特點(diǎn)，且受其全封閉特性的影響，人工巡檢方式工作量大、工作效率低、極易出現(xiàn)漏檢、智能化水平較低且對(duì)于巡檢人員也存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，極大增加了人工巡檢工作的難度。

1.2 地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)

智能巡檢機(jī)器人的組成主要包括控制中心、軌道總成、水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、視頻設(shè)備、傳感器監(jiān)測(cè)模塊等六個(gè)部分。

控制中心包括監(jiān)視控制主機(jī)和交換機(jī)，可布置于就近控制室或機(jī)房，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)探測(cè)端所采集信息的顯示、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與故障診斷功能。軌道總成包括滑動(dòng)軌道及供電軌道，為移動(dòng)探測(cè)端的移動(dòng)提供電源和軌道，與移動(dòng)探測(cè)端一起布置于廊道頂部。移動(dòng)探測(cè)端則組合了水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、視頻設(shè)備、傳感器監(jiān)測(cè)模塊，懸掛于滑動(dòng)軌道下部。水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)探測(cè)端的前進(jìn)、后退、停止，升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)視/音頻設(shè)備的上下伸縮移動(dòng)，能夠完成不同高度位置的視/音頻采集。

二、地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人用電設(shè)備介紹

地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人用電設(shè)備主要包括攝像機(jī)、拾音器、RS232-CAN模塊、行走電機(jī)控制器、行走電機(jī)剎車、提升電機(jī)控制器、提升電機(jī)剎車、交換機(jī)、無線電臺(tái)等設(shè)備。具體的電氣參數(shù)表1所示。

三、供電系統(tǒng)設(shè)備選型

3.1 供電導(dǎo)線

系統(tǒng)的供電采用滑觸線供電方式，系統(tǒng)工作用電源由外部電源接入供電軌道的接線箱，供電軌道接線箱與滑觸線連接，起到保護(hù)接頭及防塵防水要求。供電滑觸線固定于軌道底部，集電器隨著移動(dòng)探測(cè)端移動(dòng)與滑觸線滑動(dòng)接觸取電，經(jīng)過供電電纜接入移動(dòng)探測(cè)端的電源轉(zhuǎn)換模塊，移動(dòng)探測(cè)端的電源轉(zhuǎn)換模塊可為整臺(tái)設(shè)備及掛載設(shè)備供電，可提供各種要求的電源輸出。

滑觸線采用無接縫滑觸線，無接縫滑觸線具有永不斷電的優(yōu)勢(shì)，無接縫滑觸線以無氧銅輸送電源，導(dǎo)電率倍佳，接觸性好、安裝方便、不易磨損、更換方便。無縫滑觸線實(shí)物圖詳見圖1。

3.2 開關(guān)電源

電源轉(zhuǎn)換模塊可采用兩組組（5V、12V、24V）直流輸出開關(guān)電源，將從滑觸線取得的220VAC變換成移動(dòng)探測(cè)端設(shè)備所需的電源等級(jí)，具體根據(jù)控制設(shè)備的取電類型確定。開關(guān)電源尺寸為：215×115×50mm，重量0.98kg。開關(guān)電源所選型號(hào)和參數(shù)如表2所示，

四、供電系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)

綜上，所設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)電氣原理圖如圖3所示，系統(tǒng)接入電網(wǎng)220V交流電，Q0和Q1為空氣斷路開關(guān)，經(jīng)過集電器后先接至球形攝像機(jī)，攝像機(jī)自身配置微型變壓器。220V交流電經(jīng)12V和24V開關(guān)電源后，將交流電變?yōu)橹绷麟姡?2V直流電接至拾音器，24V電源分別接至RS232-CAN模塊、行走電機(jī)控制器、行走電機(jī)剎車、提升電機(jī)控制器、提升電機(jī)剎車、交換機(jī)、無線電臺(tái)等設(shè)備

五、總結(jié)

本文首先介紹了地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，并對(duì)該巡檢機(jī)器人的用電設(shè)備進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，完成了用電系統(tǒng)設(shè)備選型，設(shè)計(jì)出了地下綜合管廊智能巡檢機(jī)器人的供電電氣系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]李和平.基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井智能巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].2015：11-14.

[2]張慧穎.現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境智能巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].2016：56-60.