电缆隧道智能巡检机器人的设计与实现

电缆隧道智能巡检机器人的设计与实现
作者：刘冰
来源：《电子技术与软件工程》2017年第06期
伴随着城市电缆隧道的快速发展，电缆隧道运行安全隐患和风险也相对增加，为了有效提升电缆运行的安全性，需要定期对隧道进行巡检，目前，智能机器人技术已经逐渐取代人工巡检工作，成为未来电缆隧道巡检的主要发展趋势。

因此，本文主要对电缆隧道智能巡检机器人技术进行研究，试图为之提供行之有效的可行性建议。

【关键词】电缆隧道智能机器人巡检设计
随着人工智能技术的发展和应用，智能机器技术也逐步发展成熟。

目前，在电力、矿井、石油化工、核辐射等特种环境下，机器人已经越来越多地替代传统的人检和物防，在降低人们生命安全隐患的同时，还能有效提升工作效率。

电力隧道智能机器人巡检系统是针对地下电力隧道设计研发的智能一体化巡检方案。

系统以隧道智能巡检机器人为核心，配备隧道灭火机器人，结合实时监控平台，数据采集服务器以及相关附件，可实现对电力隧道环境与设备的不间断监控及火灾应急处置。

本文就对电缆隧道智能巡检机器人的设计与实现进行详细分析。

1 电缆隧道智能巡检机器人技术评价
隧道巡检机器人采用轨道移动方式，搭载高清摄像机及红外热成像仪，实现隧道实时监控与红外热成像诊断；集成有害气体、烟雾、光照度、温湿度等传感器以及定位装置和语音对讲系统，使用户实时掌控隧道环境信息，并通过监控平台实现对巡检机器人的控制，数据接入、存储、统计、GIS定位以及立体展示。

同时，系统具备火灾报警联动处置能力，灭火机器人可在巡检机器人检测到火情后第一时间到达事故段落、实施有效灭火处理措施。

系统提供符合电力系统标准的IEC61850数据接口，方便接入电力大集控系统。

电缆隧道智能巡检机器人具备更加智能化的算法，能够准确诊断电缆隧道内各类设备的缺陷；系统后台采用人性化交互设计，能够清晰展示系统巡检结果；该系统提供多样化的解决方案，适用于隧道内各种复杂环境，支持升降云台以及离线巡检模式，并集成了电缆隧道消防灭火和电缆故障巡检解决方案。

2 智能巡检机器人的设计与实现
2.1 智能巡检机器人架构设计
本文研究的电缆隧道智能巡检机器人，包括：远程管理平台、管理中心平台、通信平台、供电系统、智能机器人五大部分，具体如图1所示。

由于图1可知，智能巡检机器人采用轨道式结构设计，智能灭火机器人可以和巡检机器人联动，同时也具备独立的运行能力。

智能巡检机器人通过通讯系统接收远程管理平台以及本地中心管理平台的控制指令，远程管理平台由在线监测系统平台、电力监管部门、当地供电局以及远程专家组四个部分组成。

为了确保智能巡检机器人能够在复杂环境中安全、稳定的运行，远程管理控平台可以通过短信通知的方式向本地中心管理平台发送指令，本地中心管理平台的管理服务器接收指令，然后通过局域网向客户端和桌面控制器发送信息。

安装在电缆隧道的智能巡检机器人通过接收遥控指令，控制电机驱动，以实现隧道实时监控与红外热成像诊断等功能，并实时的将位置、传感器等信息发回到本地中心管理平台，以获取隧道周围环境信息，本地中心管理平台的操作人员分析并规划智能巡检机器人的下一步动作。

2.2 实例应用效应
南方电网示范工程隧道长2088米，是南方电网输电线路可视化管理、电力隧道防灾减灾工程示范段；电力隧道埋深从6m至14m，隧道起伏程度大，施工难度大、技术条件要求高；该项目共计铺设轨道2088米，安装吊架1600个；安装巡检机器人2台，灭火车2台，分别位于隧道2端，分段巡检；7个分布式充电站，16个通信基站，全部安装在隧道顶部，避免占用隧道两侧及下发空间；专利分布式充电站方案，有效实现2+5冗余备份；在运行巡检期间，对运行状态、环境等数据实时采集，对风险进行预警，为电缆隧道安全运行提供有力保障，该项目已在南方电网获得实战性应用，并获得良好的行业口碑。

3 结论
综上所述，城市发展的不断加快，使得土地资源日益稀缺，电缆隧道已经逐渐取代地上架空电缆，它的稳定运行直接影响着整个供电网络的安全性与可靠性。

由于隧道内的环境较为复杂，电缆在长期运行过程中，不可避免的会出现老化、断股、磨损、腐蚀以及噬咬等问题，如果不定期排查并及时解决，可能酿成严重事故，并引发重大损失。

因此，必须对隧道中的电缆定期检查维护，了解电缆运行情况及其周围环境，及时发现并消除隐患，确保供电安全。

由于传统的人工检查方法效率低，且存在较多不安全因素，因此，采用智能巡检机器人对隧道电缆进行巡检，既能确保电能安全输送，又可以促进电网智能化的建设。

参考文献
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[4]卢刚，刘洪正等.500kV输电线路等电位跨越式机器人的设计与应用[A].第四届全国架空输电线路技术交流研讨会论文集[C]，2013.
作者简介
刘冰（1978-），男，大学专科学历。

现为淄博供电公司工程师，从事电气试验方向的研究。

作者单位
淄博供电公司山东省淄博市 255000。