智能巡檢機(jī)器人在綜合管廊中的應(yīng)用

李歡

（南京天創(chuàng)電子技術(shù)有限公司 江蘇南京 210012）

1 智能巡檢機(jī)器人在綜合管廊巡檢中的應(yīng)用優(yōu)勢

隨著城市的日益發(fā)展，綜合管廊的應(yīng)用越來越廣泛，綜合管廊內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境面臨各種不利的客觀因素。因此，綜合管廊準(zhǔn)備工作要求在逐漸增多，這表示綜合管廊巡檢工作有了更加嚴(yán)格準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)的巡檢技術(shù)已經(jīng)越來越難以克服各種不利的運(yùn)行環(huán)境，，需要對綜合管廊巡檢技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，因此，智能巡檢機(jī)器人及其監(jiān)測技術(shù)和遙感技術(shù)，開始被廣泛應(yīng)用在綜合管廊巡檢工作中。巡檢機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)不間斷工作，可以替代人工在復(fù)雜、危險(xiǎn)環(huán)境下執(zhí)行巡邏檢查、環(huán)境監(jiān)控、故障預(yù)警、圖像智能分析等任務(wù)，越來越廣泛的應(yīng)用在廊、隧道、地鐵、化工廠、電站、機(jī)場等場合。最近這兩年發(fā)展的尤為迅速，因此很多研制機(jī)器人的企業(yè)取得了良好的發(fā)展。

1.1 降低巡檢成本

在智能巡檢機(jī)器人技術(shù)之前，為了完成綜合管廊巡檢工作，測量團(tuán)隊(duì)多選擇人工和搭載攝像頭的機(jī)器人共同完成拍攝和測量工作，消耗了大量的人力成本。智能巡檢機(jī)器人在一定程度上代替人工完成設(shè)備巡檢工作。在運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用方面，采用智能巡檢機(jī)器人，只需定期對機(jī)器人本體進(jìn)行基本保養(yǎng)維護(hù)，可減少應(yīng)用大量的視頻監(jiān)控設(shè)備費(fèi)用、定期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用以及故障裝置的拆裝，降低維護(hù)難度。

1.2 提高獲取資料分辨率

智能巡檢機(jī)器人技術(shù)能夠在天氣較為惡劣的條件下應(yīng)用，并且能夠結(jié)合不同的地面高度和不同的運(yùn)行速度調(diào)節(jié)巡檢方式，這在極大程度上提高了獲取資料的分辨率，實(shí)際上，智能巡檢機(jī)器人分辨率要高于衛(wèi)星分辨率[1]。并且，智能巡檢機(jī)器人技術(shù)開展綜合管廊巡檢過程中，人為干預(yù)較少，這就降低了巡檢獲取資料受人為因素影響的概率，進(jìn)而提高了巡檢結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 提高檢測宏觀性

智能巡檢機(jī)器人技術(shù)不但包括了遙感信息收集收集技術(shù)，還包括了遙感信息處理技術(shù)，這使得智能巡檢機(jī)器人技術(shù)在綜合管廊巡檢工作中的應(yīng)用具有極高的結(jié)合度和宏觀性，能夠?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)檢測系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)應(yīng)用。此外，智能巡檢機(jī)器人體積較小，操作較為便捷，能夠通過較為狹小的空間，進(jìn)而完成信息收集工作，這表示檢測人員能夠通過調(diào)節(jié)智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行速度和高度，來進(jìn)行更大范圍的巡檢，如圖1所示。

2 智能巡檢機(jī)器人在綜合管廊巡檢中的應(yīng)用方式

2.1 進(jìn)行管廊采集

在開展管廊采集工作之前，需要確定以下技術(shù)要求：成圖比例尺為1：2000；航向重疊程度和旁向重疊程度為70%～90%；拍攝區(qū)域邊界南北覆蓋需要超過像幅的30%；航線首尾位置需要超過拍攝區(qū)域所在圖幅邊界1條基線，每臺智能巡檢機(jī)器人重疊位置需要超過拍攝區(qū)域所在圖幅邊界5條基線；管廊作業(yè)比例尺為1：1000，這是為了滿足設(shè)計(jì)需求；相片地面分辨率需要在0.12m之內(nèi)；需要確定行高，假設(shè)應(yīng)用的是SonyNEX-5R數(shù)碼微單相機(jī)，焦距為15mm，相片地面分辨率為0.064m。

在開展管廊采集工作的過程中，需要在充分了解智能巡檢機(jī)器人技術(shù)需求和智能巡檢機(jī)器人高度后，通過軟件對智能巡檢機(jī)器人航行方向和路徑進(jìn)行規(guī)劃，以此來確定智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行路線和拍攝位置的合理性，隨后用GPS系統(tǒng)監(jiān)測智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行位置和路線[2]。

圖1 智能巡檢機(jī)器人

2.2 保障綜合管廊設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行

目前對綜合管廊的巡檢方式依然以人工巡視為主，巡視人員定期進(jìn)行地面和管廊隧道協(xié)同的巡視工作，巡視人員在管廊內(nèi)主要關(guān)注電纜的蠕動(dòng)變形情況、電纜和管廊隧道外觀、地下管廊金屬構(gòu)件銹蝕情況以及管廊隧道積水情況，巡視工作內(nèi)容逐漸單一，隧道內(nèi)人員巡視工作效率低，而這些工作可以通過自動(dòng)化的攝像監(jiān)控來代替，另外人工巡檢存在隧道環(huán)境空間封閉，內(nèi)部陰暗潮濕、積水及有毒氣體的存在較大的安全隱患。

為了進(jìn)一步提高地下綜合管廊的防災(zāi)減災(zāi)能力，保障高壓電纜網(wǎng)的安全運(yùn)行，在地下管廊實(shí)現(xiàn)了固定、離散在線監(jiān)測的基礎(chǔ)上，一些重要地下管廊還需要?jiǎng)討B(tài)和連續(xù)監(jiān)控的功能，采用智能巡檢機(jī)器人對重點(diǎn)隧道的不間斷巡檢，取代人工巡檢；同時(shí)，還可以逐步實(shí)現(xiàn)對地下管廊內(nèi)突發(fā)事件的現(xiàn)場處理，在第一時(shí)間采取最有效的處理措施，相對傳統(tǒng)的人工干預(yù)，有其快速、安全、高效的優(yōu)勢。

2.3 有效采集數(shù)據(jù)

在智能巡檢機(jī)器人技術(shù)中，數(shù)據(jù)采集和儲存工作均是通過智能巡檢機(jī)器人相關(guān)設(shè)備完成的，而這樣情況下的數(shù)據(jù)采集和儲存工作需要有一定的權(quán)限，這不但提高了巡檢數(shù)據(jù)的精確程度，還提高了數(shù)據(jù)的安全程度。相比較智能巡檢機(jī)器人技術(shù)，傳統(tǒng)巡檢方式的數(shù)據(jù)采集和儲存工作均需要由計(jì)算機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)完成，這種方式并不能確保采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和安全性。具體來講，智能巡檢機(jī)器人技術(shù)在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用方式有兩種，分別是自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，采集數(shù)據(jù)也是智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行和拍攝的重要目的之一，工作人員能夠控制智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行系統(tǒng)，并結(jié)合GPS定位和導(dǎo)航系統(tǒng)，控制智能巡檢機(jī)器人完成對指定區(qū)域的拍攝工作，進(jìn)而收集其拍攝圖像和信息。智能巡檢機(jī)器人則能夠通過自身的信息傳遞系統(tǒng)，將拍攝到的圖像傳回到地面的監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員除了能夠從拍攝圖像中獲取信息，還能夠結(jié)合拍攝圖像及時(shí)調(diào)整智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行速度和拍攝角度等技術(shù)參數(shù)[3]。

2.4 完成環(huán)境條件較差地區(qū)的測繪工作

在綜合管廊巡檢工作中，為了做到對巡檢結(jié)果的有效把控，同時(shí)確保巡檢結(jié)果的準(zhǔn)確性，測量人員需要確保測量環(huán)境的有效性，這樣才能確保拍攝圖像和獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量，這表示地理?xiàng)l件對于巡檢工作而言十分重要。但是在山區(qū)、云層較高地區(qū)、海拔較高地區(qū)巡檢工作中，傳統(tǒng)的拍攝技術(shù)并不能良好的完成拍攝工作。而智能巡檢機(jī)器人技術(shù)受外界因素影響較小，這表示惡劣的地理環(huán)境不會對智能巡檢機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用效果造成較多影響，因此，在環(huán)境條件較差地區(qū)內(nèi)，想要高質(zhì)量完成巡檢工作，可以選擇應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人技術(shù)。

2.5 提高采集數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性

智能巡檢機(jī)器人技術(shù)在綜合管廊巡檢中的應(yīng)用，能夠通過全數(shù)字?jǐn)z影及測量體系完成樣本數(shù)據(jù)采集工作，同時(shí)確保平面、高程、實(shí)際坐標(biāo)之間的有效連接，進(jìn)而提高采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這主要是因?yàn)橹悄苎矙z機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的拍攝設(shè)備及其他設(shè)備配置較高，因此，采集到的數(shù)據(jù)也具有較高的品質(zhì)，而獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)則是綜合管廊巡檢工作進(jìn)行的主要目的，為后續(xù)巡檢工作的進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。

2.6 有效進(jìn)行信息處理

在獲取了精確的數(shù)據(jù)之后，還需要對其進(jìn)行有效的處理，為了確保信息的有效處理，還需要應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，良好技術(shù)的應(yīng)用不但能夠提高信息處理的效率和質(zhì)量，還能夠減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高信息處理操作的方便程度。在以往的綜合管廊巡檢工作中，大部分信息處理分析工作都需要由工作人員完成，這需要工作人員具備足夠的專業(yè)程度，通過人工方式完成數(shù)據(jù)分析處理工作，以此來確保信息的準(zhǔn)確程度。但是隨著智能巡檢機(jī)器人技術(shù)在綜合管廊巡檢工作中的應(yīng)用，信息處理效率和質(zhì)量均得到了提高，具體來講，智能巡檢機(jī)器人中的遙感信息處理系統(tǒng)，能夠?qū)ε臄z的圖像進(jìn)行預(yù)處理和更正，進(jìn)而完成對收集信息的初步整理和審核，并按照既定標(biāo)準(zhǔn)篩選和刪除不合格信息，同時(shí)對剩余信息進(jìn)行優(yōu)化。

2.7 繪制地形圖

繪制地形圖是綜合管廊巡檢工作中比較關(guān)鍵的操作，只有具備了詳細(xì)準(zhǔn)確的地形圖后，設(shè)計(jì)人員才能完成綜合管廊施工設(shè)計(jì)和規(guī)劃工作，通過智能巡檢機(jī)器人技術(shù)，工作人員便能夠按照既定比例尺要求，結(jié)合智能巡檢機(jī)器人拍攝圖像，在對所獲得地形圖進(jìn)行矢量化處理后，獲得精確的坐標(biāo)信息，進(jìn)而完成地形圖繪制工作。

3 結(jié)束語

總之，智能巡檢機(jī)器人在綜合管廊巡檢中的應(yīng)用，能夠讓巡檢工作變得更加方便快捷，最重要的是能夠獲取更加精確的數(shù)據(jù)信息，減少實(shí)際數(shù)據(jù)與巡檢數(shù)據(jù)的差距，這不但可以減少巡檢工作量，還能夠提高巡檢準(zhǔn)確程度，并且還能夠減少巡檢成本，真正實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙贏。