電纜管道智能機(jī)器人的應(yīng)用研究

賴敏琪 賴振星 李雪玲

摘 要 配電線路管道敷設(shè)電纜，管道內(nèi)有很多誘發(fā)損傷電纜的不利因素，如施工隊(duì)因?yàn)槭┕べ|(zhì)量管控問題，遺留沙石、淤泥雜物等，展放電纜前不進(jìn)行清理，將會(huì)在拖動(dòng)過程中割傷電纜造成永久性缺陷，這些缺陷一旦出現(xiàn)發(fā)生會(huì)將線路安全造成巨大影響，且電纜維護(hù)難度大，查找缺陷復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。在鋪設(shè)電纜前，管道也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)蛇蟲鼠蟻小動(dòng)物躲藏情況，不時(shí)會(huì)發(fā)生施工人員被咬傷，危害施工人員安全，對(duì)工程進(jìn)度造成影響?，F(xiàn)階段還沒有有效的檢查方案?；谝陨媳尘鞍l(fā)明智能化機(jī)器人巡檢來(lái)解決問題。適用現(xiàn)時(shí)配電線路管道敷設(shè)電纜前巡檢使用，應(yīng)用前景廣泛。

關(guān)鍵詞 電纜;管道;智能;機(jī)器人

1 項(xiàng)目的研究背景

電纜管道智能檢測(cè)機(jī)器人用在配電線路管道敷設(shè)電纜工作中，目前開展該工作時(shí)管道內(nèi)有很多誘發(fā)損傷電纜的不利因素，如施工隊(duì)因?yàn)槭┕べ|(zhì)量管控問題，遺留沙石、淤泥雜物等，展放電纜前不進(jìn)行清理，將會(huì)在拖動(dòng)過程中割傷電纜造成永久性缺陷，這些缺陷一旦出現(xiàn)發(fā)生會(huì)將線路安全造成巨大影響，而且電纜維護(hù)難度大，查找缺陷復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。在鋪設(shè)電纜前，管道也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)蛇蟲鼠蟻小動(dòng)物躲藏情況，不時(shí)會(huì)發(fā)生施工人員被咬傷，危害施工人員安全，對(duì)工程進(jìn)度造成影響?，F(xiàn)階段還沒有有效的檢查方案?；谝陨媳尘鞍l(fā)明智能化機(jī)器人巡檢來(lái)解決問題。適用現(xiàn)時(shí)配電線路管道敷設(shè)電纜前巡檢使用，通過長(zhǎng)期以來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，若使用類似電纜管道智能檢測(cè)機(jī)器人通過改進(jìn)，讓機(jī)器人進(jìn)入管道，檢測(cè)過程中，可快速實(shí)時(shí)抓取管道內(nèi)部沉積情況，如發(fā)現(xiàn)有沉積障礙，可利用前夾頭清障，檢測(cè)清理完成后再替代人工放威亞線，可以克服上述耗時(shí)、絕緣性能破壞的缺點(diǎn)，并能提高放置電纜作業(yè)時(shí)間，應(yīng)用前景廣泛[1]。

2 分析存在問題

第一，鋪設(shè)電纜前不能檢測(cè)管道情況，危害大。一是管道也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)蛇蟲鼠蟻小動(dòng)物躲藏情況，不時(shí)會(huì)發(fā)生施工人員被咬傷，危害施工人員安全，對(duì)工程進(jìn)度造成影響。二是鋪設(shè)前并沒有檢測(cè)管道內(nèi)情況，在后續(xù)放置電纜的過程中電纜絕緣可能遭到破壞。第二，傳統(tǒng)的技術(shù)無(wú)專業(yè)工具，依靠人力放置電纜導(dǎo)繩，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，人力耗費(fèi)大。第三，結(jié)束敷設(shè)電纜工作以后，管道內(nèi)遺留沙石、淤泥雜物等會(huì)損傷電纜上會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣性降低，容易對(duì)電纜絕緣外層造成損害。帶來(lái)安全隱患[2]。

3 要求的分析

第一，研發(fā)機(jī)械臂及專用夾頭，通過研發(fā)旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂與夾頭之間橫滾、抓夾、俯仰，快速夾起電纜管道內(nèi)的沙石雜物。再利用電纜管道智能檢測(cè)機(jī)器人機(jī)身尾部的線扣牽引電纜導(dǎo)繩進(jìn)行敷設(shè)，解決了電纜管道施工難度大和耗時(shí)長(zhǎng)問題。第二，避免沙石等尖銳雜物損傷電纜絕緣層時(shí)發(fā)生故障的安全隱患，有效消除了損傷絕緣層故障時(shí)發(fā)生的運(yùn)維人員的運(yùn)維壓力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，提高供電可靠性。

4 技術(shù)特點(diǎn)分析

4.1 智能巡視管道

電纜管道內(nèi)危險(xiǎn)難以預(yù)測(cè)，人工巡視無(wú)法實(shí)現(xiàn)，管道機(jī)器人，危險(xiǎn)的事情讓機(jī)器做。電纜管道智能檢測(cè)機(jī)器人由爬行器、鏡頭、前夾頭和控制系統(tǒng)組成，通過遙控器與機(jī)器人連接后，響應(yīng)控制系統(tǒng)的操作命令，鏡頭的1080P像素可拍攝高清畫質(zhì)，實(shí)時(shí)回傳畫面，智能監(jiān)控管道內(nèi)情況。

4.2 智慧清障

巡視檢測(cè)到管道內(nèi)雜物后，通過機(jī)械手臂能通過控制實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，抓夾輕易，高效清理障礙物。

4.3 高效牽引敷設(shè)電纜

利用電纜管道智能檢測(cè)機(jī)器人機(jī)身尾部的線扣牽引電纜導(dǎo)繩進(jìn)行敷設(shè)，機(jī)器人動(dòng)力強(qiáng)，輕松行動(dòng)翻越放線障礙，避免被卡住，通過遙控器的十字搖桿實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，作業(yè)簡(jiǎn)單易上手，提高敷設(shè)電纜導(dǎo)繩效率。

4.4 實(shí)現(xiàn)智慧作業(yè)管理

該成果安裝了原裝IC作業(yè)芯片，控制靈敏，反應(yīng)迅速，負(fù)載能力強(qiáng)，防水防爆性能好，故障率低，信息傳遞快，實(shí)現(xiàn)智慧作業(yè)管理。

4.5 檢測(cè)有害氣體，保障人身安全

機(jī)器人車身設(shè)有氣體檢測(cè)裝置，檢測(cè)到管道有有害氣體時(shí)，會(huì)進(jìn)行燈光和聲音報(bào)警，避免作業(yè)人員接觸有害氣體，保障作業(yè)人員的人身安全。

此成果解決了電纜管道敷設(shè)電纜施工難度大、敷線耗時(shí)長(zhǎng)、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高和管道內(nèi)雜物清除問題，提高了作業(yè)效率，避免了砂石雜物等損傷電纜絕緣層時(shí)發(fā)生漏電的安全隱患。研發(fā)的機(jī)器人可延伸到電力各專業(yè)、建筑等行業(yè)涉及的管道檢測(cè)作業(yè)的應(yīng)用。

5 使用情況的分析

針對(duì)成功的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和成果，制定成標(biāo)準(zhǔn)、制度。我們將此次項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和操作方法制定成一份操作手冊(cè)《管道檢測(cè)機(jī)器人說明書》。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)，申請(qǐng)實(shí)用新型專利1項(xiàng)，已受理。并在清遠(yuǎn)清新供電局太平供電所新三石臺(tái)區(qū)進(jìn)行使用。機(jī)器人經(jīng)過測(cè)試合格后，在廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)清新供電局電纜鋪設(shè)工程中使用。目前機(jī)器人運(yùn)行良好。所制作的機(jī)器人受到基層一線和施工單位的歡迎，不僅減少了工程所需的人力，更加簡(jiǎn)易方便安裝。

6 成果推廣

6.1 制定推廣計(jì)劃

2020年，在廣東電網(wǎng)公司清遠(yuǎn)供電局相關(guān)生產(chǎn)班組和工程施工作業(yè)中全面應(yīng)用;2021年，在廣東電網(wǎng)公司相關(guān)生產(chǎn)班組和工程施工作業(yè)中全面應(yīng)用2022年，在南方電網(wǎng)公司相關(guān)生產(chǎn)班組和工程施工作業(yè)中全面應(yīng)用。

6.2 適用條件

18cm至22cm的管道管徑范圍。適用于各領(lǐng)域檢修、土建作業(yè)涉及的管道檢測(cè)的輔助應(yīng)用。

7 結(jié)束語(yǔ)

電纜管道智能檢測(cè)機(jī)器人的研制，降低作業(yè)難度，節(jié)省工時(shí)，提高工作效率和員工滿意度。電纜安全性能的提升，提高電網(wǎng)可靠性，有效防止了絕緣層損傷引起的施工人員、社會(huì)人員觸電事故和停電故障。職創(chuàng)團(tuán)隊(duì)精益管理的改善革新技術(shù)，為后續(xù)的新產(chǎn)品開發(fā)也能持續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，企業(yè)開發(fā)能力的持續(xù)提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁永強(qiáng).智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀及問題探析[J].山東電力技術(shù)，2018，45（2）：31-34.

[2] 何緣，吳功平，王偉，等.改進(jìn)的穿越越障巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)及越障動(dòng)作規(guī)劃[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），2015，47（6）：160-167.