电缆隧道智能巡检机器人的设计与实现
智能电力线路巡检机器人的设计与实施
智能电力线路巡检机器人的设计与实施发布时间：2022-10-28T01:36:48.170Z 来源：《科技新时代》2022年第11期6月作者：易勇[导读] 随着人工智能技术的发展，智能化技术的在电力工程中的应用越来越多易勇武汉希文科技股份有限公司湖北武汉430205摘要：随着人工智能技术的发展，智能化技术的在电力工程中的应用越来越多，极大地提高了巡检工作的质量和效率，而相关工作人员的生命财产安全也能得到基本保障。
基于此，本文结合变电站智能巡检的优势，分析了变电站智能巡检的应用现状，提出了变电站智能巡检存在问题的解决对策，旨在为变电站的正常运维提供科学可靠的参考依据。
关键词：变电站；智能巡检机器人；实施引言变电站是我国电力系统的重要组成部分。
变电站的工作性能会直接影响变电系统的变电效率。
加强智能化变电设备的利用，能够最大限度地满足人们生产和生活中对电力能源的需求，保障人们的用电安全，改善地区的经济发展状况。
但是，从现阶段变电站的使用和工作情况来看，因为电力需求量剧增，传统变电站无法满足实际的用电需求，所以加强对智能化变电站的利用是形势所需。
为了保证电力能源的科学传输，要加强对电力设备的机动性巡检，科学利用巡检机器人促进电力行业稳定发展。
1变电站智能巡检的优势智能巡检指定期检查设备的实际运行情况或随机进行巡视检查，第一时间指出设备存在的故障问题，并发出相应的预警信号，真正意义上将各种安全隐患扼杀在摇篮。
智能巡检相比于传统人工巡检，其主要以智能化技术为载体预设巡检对象、时间地点等因素，同时自动化传输设备检测数据，及时将异常情况上报给有关部门，并借助视频识别等技术落实巡检工作，以此对巡检过程进行自动化监管。
基于此，变电站智能巡检的优势主要集中在以下几方面：第一，运用多元化智能手段检测设备状态，如安装视频监控、红外机器人、避雷器在线监测、开关动作特性在线监测等系统，以此全方位展示设备运行情况、视频图像等，并将各类信息反馈到智能巡检系统管理平台。
基于机器视觉的隧道智能巡检机器人系统研究与应用
基于机器视觉的隧道智能巡检机器人系统研究与应用陈小华，龚海燕（江西省高速公路投资集团有限责任公司上饶管理中心，江西上饶335508）摘要：长期以来公路隧道交通事故频发，虽然基于固定点位的传统视觉检测手段在隧道领域得到广泛应用,但仍存在一定的局限性。
随着公路隧道里程的快速增长，进一步加强隧道内部巡检力度显得尤为迫切遥本文结合物联网、机器人和机器视觉等技术，提出了可应用于公路隧道领域的智能巡检机器人系统,运用多传感器和机器视觉算法实时采集隧道环境及监测路况信息，并对多种异常交通事件进行智能检测与报警。
试验结果表明，所提出的系统可精准识别多种隧道异常交通事件，实现了利用机器人对于隧道内部态势的实时智能巡检和全面管控，有效降低了隧道巡检成本，具有显著的实际应用价值。
关键词：公路隧道;机器人;机器视觉；智能巡检；交通事件检测0前言隧道作为公路的事故多发路段,往往成为交通通行能力的瓶颈所在,而隧道的运营与维护在保证公路的运行畅通、运输效率以及行车安全等方面都具有重要作用°常见的隧道交通事件包括交通事故、抛锚事件、坠落事件、火灾事件等，这些交通事件都是随机发生且难以预测的，一旦事故发生则应及时采取报警、应急救援等措施，从而避免人员伤亡、财产损失甚至二次事故的产生[1]°根据相关报告的统计结果，即使在非高峰时段的交通自由流情况下，能够提前1s发现并及时处置交通事件,则至少可减少4s通行延误[2]°基于固定点位视频的交通事件检测技术在道路交通事件监测方面应用广泛,但是由于存在隧道内光线昏暗、场景复杂多变、摄像机架设高度受限以及设备铺设成本较大等问题，目前国内外的交通事件检测系统在隧道场景方面的应用仍有待进一步发展讥近年来我国高速公路建设事业蓬勃发展，特别是隧道通车里程逐年迅猛增长，加大对中长、特长隧道及隧道群等的交通安全、设施状态的监测力度显得非常迫切。
在公路逐步推进信息化的时代，采取智能化、网联化的技术手段对公路隧道进行有效管理，可为车辆提供更安全、更舒适的服务，对于确保隧道内的行车安全，提高对突发事件的预判和应急处理能力具有重要意义。
电缆隧道智能巡检机器人的设计与实现
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图ｌ ：智 能巡检机器人 系统构架
图 １ 所示 。
３ 结 论
综 上所 述，城 市发 展 的不 断加快 ，使得 土地 资源 曰益稀缺 ，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 。
口
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 。
智能轨道型电力巡检机器人系统设计方案
智能轨道型电力巡检机器人系统设计方案设计目标：1.实现智能巡检：机器人能够自主巡检轨道，检测电力设备的运行状态和故障。
2.实时数据采集：机器人能够实时采集电力设备的各项参数，并将数据上传至后台服务器。
3.预警和故障诊断：机器人能够根据采集的数据对设备状态进行分析，发现异常情况并给出预警或故障诊断。
4.远程操控和管理：用户能够通过手机或电脑端监控机器人的巡检情况，并进行远程操控和管理。
硬件设计：1.机器人底盘：采用轨道型底盘设计，通过轨道导向系统在轨道上行走。
2.传感器系统：装配多种传感器，包括温度传感器、湿度传感器、电流传感器等，用于采集电力设备的各项参数。
3.摄像头：配备高清摄像头，用于拍摄设备照片和视频，并进行图像识别。
4.通信模块：装配无线通信模块，通过4G、WiFi等无线网络与后台服务器进行数据传输和远程操控。
5.电源系统：采用可充电锂电池作为主要电源，实现长时间巡检。
软件设计：1.路径规划算法：根据巡检任务和轨道地形，设计路径规划算法，确保机器人能够按照预定路径进行巡检。
2.数据采集与分析：编写数据采集程序，实时读取传感器数据，并将数据上传至后台服务器。
在服务器端进行数据分析，利用机器学习算法对设备状态进行分析和判断。
3. 预警和故障诊断：根据设备状态分析结果，通过App和Web页面向用户发送预警信息，并给出故障诊断建议。
4. 远程操控：通过App和Web页面，用户能够实时监控机器人的巡检情况，并进行远程操控，如改变巡检路径、启停机器人等。
5.后台服务器：搭建后台服务器，存储和管理巡检数据，实现用户权限管理和设备管理等功能。
系统工作流程：1. 用户在App或Web页面下发巡检任务，并设置巡检路径和频率。
2.机器人根据巡检任务和路径规划算法，按照预定路径巡检电力设备。
3.机器人通过传感器采集电力设备的各项参数，并将数据上传至后台服务器。
4.后台服务器对采集的数据进行分析和处理，发现异常情况并给出预警或故障诊断建议。
电缆沟测温巡检四足机器人的研制与应用
电缆沟测温巡检四足机器人的研制与应用摘要：变电站电缆沟电缆工作于恶劣环境下，近年来多次发生因绝缘性能下降造成的电力故障。
针对电缆沟无法进行高效的人工测温的问题，基于可见光及红外的双光技术，研发了一款测温巡检四足机器人，通过WIFI技术实时传输可见光及红外测温图像，并针对电缆沟的实际环境存在电缆拖地敷设或半空悬挂的情况，机器人强化避障功能，能够行走自如，解决电缆沟电缆测温盲点的问题。
关键词：电缆沟;红外测温；巡检；四足机器人；研制；应用变电站电缆沟中电缆长期处于高温高湿、低温等恶劣环境，容易造成绝缘性能下降。
近年来，系统内外发生多起因电缆沟动力电缆绝缘故障，导致直流电缆烧蚀短路，从而引发保护告警或线路、母线失去保护导致被迫停运，甚至电网解列事件，严重影响电网安全稳定运行。
如果采用人工测温，需要把电缆沟盖板一个一个翻起。
费时费力，而且下面的电缆因为角度问题，存在测温盲区。
1 电缆沟温度测量现状目前，电缆温度测量主要采用接触式和非接触式方法。
接触式方法包括热电阻测温、热电偶测温等，传统方法因器件测量局限，易受到环境温度以及电磁的干扰，无法精确测量。
非接触式方法主要是通过红外测温仪进行测量。
红外测温仪可以远距离测量电缆温度，具有安全、快速和准确的特点，但受限于电缆沟盖板的限制，人员难以进入到电缆沟中进行测温，除非把电缆沟盖板全部打开，这是不现实的。
为解决电缆沟测温盲区，需要一种可以克服电缆沟复杂环境的四足机器人来替代人工测温。
2四足机器人的软硬件设计2.1 机械结构设计在四足机器人的设计过程中，机械结构的设计是一个关键环节。
机械结构的设计需要考虑到机器人的稳定性、机动性和负载能力等因素。
本文采用了一种基于仿生学原理的设计方法，将机器人的结构与动物的四肢相类比，以提高机器人在复杂环境中的适应能力，具体结构如图一所示。
图1、四足机器人结构设计机械结构主要包括机器人的身体、四肢和关节等部分。
机器人的身体采用了轻质且坚固的材料制造，以确保机器人在移动过程中的稳定性和耐用性。
电缆隧道运行中巡检机器人的有效运用
电缆隧道运行中巡检机器人的有效运用随着我国城市建设的日益发展，城市地下空间越来越多，其中电缆隧道是城市地下空间中最重要的组成部分之一。
电缆隧道是指用于埋设各种电力、通讯、广播、电视等线缆的地下通道。
由于隧道规模大，难以直接进行巡检，对于隧道安全运行的检查和评估均有着巨大难度。
因此，隧道巡检机器人应运而生，成为电缆隧道日常检测和维护的必要设备。
电缆隧道巡检机器人是一种具有实时监测、无人值守、高精度、高效率、安全可靠等特点的智能机器人，通过自动巡检系统实现对电缆隧道设备和设施的全方位、全过程的检测和维护。
它可以根据电缆隧道的实际情况设计出各种巡检方案, 可以检测道路路面是否有破损、观察管道里是否有裂缝, 检测是否有漏水等问题。
具有显著的优势, 在隧道运营、维修中起到核心作用。
电缆隧道巡检机器人可以全天候、无人值守地进行巡检，对电缆隧道的各种状态进行实时监控，随时发现问题并及时处理。
它可以准确识别出隧道中各种设备是否正常运行, 可以快速发现潜在问题, 并在运行中随时调整。
同时，巡检机器人可以做到高精度测量，通过激光测量、摄像头等多种传感器对隧道的形貌及各种设施的状态进行实时监测，能够更加准确的检修各种设备和管线。
在电缆隧道巡检中，巡检机器人能够有效的减少人力成本，提高工作效率。
由于隧道的业务量大, 通常需要花费大量人力物力进行常规巡检。
而使用机器人进行巡检可以有效降低人力以及物力的成本,并且机器人无需工作间歇, 可以全天候工作,可以大大提高工作效率。
同时，通过机器人的自动化巡检，还可以非常方便地将检测数据上传到后台数据库，实现大数据管理与分析。
总之，电缆隧道巡检机器人在电缆隧道的维护中具有不可替代的重要作用。
它能够全天候、无人值守地进行巡检，对电缆隧道的各种状态进行实时监控，随时发现问题并及时处理。
同时，它还可以高精度测量，准确识别各种设备是否正常运行，极大地提高了维护效率，为电缆隧道稳定运行起到了至关重要的作用。
电缆隧道巡检机器人的设计
电缆隧道巡检机器人的设计摘要：机器人整体由机械越障部分、双端通讯部分、远程控制部分和监控软件部分组成，可代替人工进行电缆隧道的巡检工作，能在无线终端的控制下，完成前进、后退、转弯还有头部云台的升降、偏航和俯仰的动作，并且能在运动的过程中将摄像头所拍摄到的图像实时传输至无线控制终端。
再利用PROE软件进行结构设计，并对运动执行机构进行了力学分析。
以STM32为控制芯片，利用Altium Designer进行控制板的原理图和PCB板的绘制，KEIL进行单片机的编程，并选择电机驱动、图传设备、摄像头、数传设备等，搭建了一个巡检机器人的控制系统。
最后设计制作出来的机器人能够较好的满足最初的设计要求。
关键词：隧道；机构设计；移动控制1 背景与意义在变电站地下电缆隧道中，时常出现电缆线路过热，引燃隧道内易燃气体的事故。
究其根本，总共有两大类原因——自身原因：电缆线路长期运行导致的线路老化、断股、磨损；外部原因：小动物的噬咬，气体的腐蚀等等。
对于线路问题，通常需要人为进行修复，更新等工作。
每一次都要消耗大量的人力物力，并且极易对维修人员造成身体伤害。
故此，对于电缆隧道的监测力度的要求与日俱增，然而类似于修护的问题，监测人员同样需要面临高温、有毒气体、空间狭小闭塞等问题，对于监测工作的实施造成了巨大的障碍，而工作人员的人身安全，同样存在着巨大的隐患。
旧时的巡检，费时又费力，不仅效率低下，还时常会造成工作人员的人身伤害，一种代替人工的智能巡检装置呼之欲出。
2 隧道电缆巡检机器人的结构设计2.1头部云台的设计在完全自由的云台有六个自由度，即水平方向上的前进后退的自由度、水平方向上的向左向右自由度、竖直方向上的升降自由度，以及横滚、俯仰和偏转这三个转动的自由度。
前进后退的自由度可以由运动执行机构来提供；而左右方向的自由度，也因为电缆隧道狭小，宽度有限而没有必要；在电缆隧道中，有的是两边每侧都有电缆支架，而每一侧的支架又分上中下三排电缆支架，为了能让巡检机器人尽可能大范围的检测电缆，就需要有竖直方向上的升降自由度；如果摄像机横滚的话，就会得到并不是正的画面，这样并不符合人们的操作习惯，故不予考虑；虽然机器人给予了云台竖直升降方向的自由度，但是如果要安装摄像头的话，视野仍然收到限制，为了能够获得更广的视野，可以给云台加上俯仰方向的自由度；同理，为了扩展左右方向的视野，可以增加偏转方向的自由度。
电缆管廊智能巡检机器人的设计
电缆管廊智能巡检机器人的设计摘要：近年来随着我国基础设施项目建设的不断深入，城市管廊为城市的水、电、暖、气等设施的维护、保养提供了极大方便。
在电力电线管廊运维的日常巡检方面，国内已正在探索研究机器人智能巡检代替人工巡检。
智能巡检主要用于辅助运维人员进行管廊电缆等巡视，具有高效经济、安全可靠、双向互动等优势，大大减少了运维人员的工作量，有力地保障了电网安全运行。
本文详细论述了巡检机器人的组成和功能，实现了对电缆管廊的自动巡检，为城市工程电缆管线的可靠运行提供全面的技术保障。
关键词：电缆管廊；电缆管廊；机器人；智能巡检传统的管廊巡检一般都是通过人工来完成的，利用工作人员的感官器官以及配备一些比较精密的仪器等等，来对管廊线路进行详细的检查和巡视，这种传统的巡检方式不仅导致工作人员的劳动强度过大，而且对质量的检测很容易出现分散的情况，找不到准确出现问题的原因。
而现如今，在科学技术以及网络社会不断发展的影响下，计算机技术以及微机监控技术在管廊当中越来越被广泛的利用，特别是巡检机器人利用其自身独有的系统以及特点，不仅不会受到天气以及环境的一些外在因素影响，而且能够缩减工作人数，对其进行设定之后，机器人就会自己执行巡检任务，这样能够有效保证设备的安全运行，并且最大限度的减少设备的事故发生率。
而在管廊当中使用的智能机器人，一般都属于特种的机器人，我国的管廊机器人巡检已经逐渐取得了很有效的研究成果，在管廊的应用中也取得了非常良好的效果。
1.电缆管廊智能巡检机器人组成电缆管廊智能巡检机器人由以下六部分组成：机器人本体、灭火机器人平台、智能控制系统、轨道平台、供电平台和通信平台，如图1所示。
图1 管廊智能巡检机器人组成1.1机器人本体机器人本体主要由图像采集系统、语音对讲及应急广播系统、环境检测系统、自主防撞与避障系统、精准定位系统和人员检测跟踪系统等组成，它是完成巡检任务的核心部件。
1.2灭火机器人平台灭火机器人与巡检机器人本体共用轨道系统、通讯系统、充电系统和控制系统，自身搭载超细干粉灭火器。
电缆隧道智能巡检机器人设计探析
Telecom Power Technology设计应用电缆隧道智能巡检机器人设计探析虞鸿江（云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南目前，我国城市化得到了高速发展，输电线路入地化建设愈加迅速。
为了保障输电工作的安全、可靠，需要定期针对电缆隧道开展巡检工作。
根据目前的情况可知，我国移动机器人技术正不断趋于成熟，完全具备开发代人工巡检小型移动机器人的条件。
所以，需要将电缆隧道的实际环境情况作为重要基础，对机器人的作业任务进行分析，开展小型履带式电缆隧道巡检机器人设计工作，其能够满足电缆隧道巡检的任务要求。
电缆隧道；智能巡检机器人；设计Design of Intelligent Inspection Robot for Cable TunnelYU Hong-jiangElectric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Corporationwith the rapid development of urbanization in Chinaline is developing rapidly. In order to ensure the safety and reliability of transmissionto the current situation，· １４３ ·红外热像仪无线数传、图像模块本机控制单元地面遥控/数据接收单元便携式操控模块履带驱动电机摆臂驱动电机云台俯仰电机云台方位电机无线通信UARTPWM计算机系统主控系统CAN总线串口多传感器信息采集模块电源模块运动控制模块RJ45PCI-E微型红外摄像头红外测距传感器温湿度传感器姿态模块有害气体传感器图1 巡检机器人控制系统结构图地面移动单元的主要组成为平板电脑和无线网卡，应用于对遥控指令的发送以及对实施图像的接收，同时能够对电缆运行情况、隧道环境情况以及机器人情况进行观察和分析。
一种自动敷设隧道电缆机器人的制作方法
一种自动敷设隧道电缆机器人的制作方法制作一种自动敷设隧道电缆机器人，需要以下步骤：1.设计机器人结构：根据隧道电缆敷设的需求，设计机器人的整体结构，包括控制单元、运动单元、无线传输单元、可视化单元、牵引单元和电源等。
2.制造各部件：按照设计图纸制造机器人的各个部件，包括控制单元的上位单片机控制芯片、软程序存储模块、接口模块、指令转化模块和红外传感器探测模块，运动单元的下位单片机、机电转换模块、直流驱动电机、齿轮和机械关节，无线传输单元的4G传输模块、通信接口和天线，可视化单元的可视化模块和高清摄像头等。
3.组装机器人：将制造好的各部件按照设计要求组装在一起，形成一个完整的机器人。
4.调试机器人：对组装好的机器人进行调试，确保各部件能够正常工作，机器人的运动轨迹和敷设电缆的精度符合要求。
5.测试机器人：在隧道或钻井现场进行测试，验证机器人的性能和敷设电缆的效率。
6.优化机器人：根据测试结果对机器人进行优化，提高机器人的性能和效率。
在制作过程中，需要注意以下几点：1.设计机器人时需要考虑隧道或钻井的实际环境和条件，确保机器人的结构和性能符合实际需求。
2.在制造各部件时需要保证质量和精度，确保机器人的稳定性和可靠性。
3.在组装和调试过程中需要耐心和细心，确保每个部件都能够正确安装和正常工作。
4.在测试过程中需要记录数据和分析结果，为优化机器人提供依据。
5.在优化过程中需要根据实际情况进行调整和改进，提高机器人的性能和效率。
总之，制作一种自动敷设隧道电缆机器人需要综合考虑多个因素，包括设计、制造、组装、调试、测试和优化等。
通过不断改进和优化，可以提高机器人的性能和效率，为隧道或钻井的电缆敷设工作提供更加高效和可靠的工具。
智能巡线机器人设计
关键词:机器人；巡线；光电检测；PWM驱动。
Abstract
In recent years, research and design of robot has not been limited just in military field. Many technologies, which had been used in the military field cuccessfully, have been used in the field of civilian robot. Based on the industrial robot, and by applyingsensor interface control and SCM intelligent control, this project has designed one kind of biranpower line walking robot that is able to carry the goods by itself.
摘
近年来机器人的研究和应用已经不仅仅局限于军用领域。许多应用于军用机器人上的成功技术已经在民用机器人中得到了一定的应用。在工业机器人的基础上，运用了传感器技术和单片机智能控制技术，设计出了一种能自动运送货物的职能巡线机器人。
论文首先对智能巡线机器人总体设计方案进行叙述，阐述其各要素的工作原理，然后就整个智能巡线机器人系统划分为五个模块，分章节对各个模块设计制作进行阐述。
××××学院
毕业设计说明书
题目智能巡线机器人设计
学生
系别机电工程系
智能机器人在电力电缆隧道巡检的研究与应用_万紫阳
高 新 技 术中国新技术新产品- 14 -1 智能机器人巡检系统技术要点（1）多种高新技术的有机整合智能巡检机器人整合了模式识别技术、无线信号传输技术、智能控制技术、数字视频技术、机电控制技术等多种高新技术手段，集机械、电子、控制、传感、材料等多学科于一体，使电力隧道的安全防护与智能化管理达到一个新的水平。
（2）动态监测手段与现场处置手段有机结合将视频监控、多种有害气体监测、温度/湿度探测、避障操作等监测手段与交互式对讲广播指挥等现场处置手段有机结合，让电力隧道智能机器人担负起“电子警察”的职责，使电力隧道内高压电缆的的安全防护水平上了一个新台阶。
（3）为适应电力隧道内的特殊使用环境而采用的专用技术电力隧道深处地下，常年处于潮湿、高温的环境中，同时电力隧道空间狭窄，电缆托架等障碍物较多，对智能机器人的体积、避障能力以及防潮防锈水平都有极高的要求，同时电力隧道内存在大量的上下坡和拐弯，对智能机器人的行走能力要求极高。
（4）采用高可靠性的无线技术手段实现隧道内传输和通信机器人的动作控制、采集到的数据传送都依赖于隧道内的高速通信系统，基于隧道的特殊环境，采用无线通信模式，控制数据与视频的传输基于800M~2.4G 频段的无线通信，达到视频、数据、语音三合一，以适应隧道空间狭小、路径起伏弯曲、以及两侧电缆支架接地对无线信号吸收严重等现状。
2 智能巡检机器人主要功能主要功能：智能视频：高清视频加可见光照明灯，全方位云台和大倍数光学镜头控制；红外热成像：监视隧道内发热体红外热辐射成像测温，环境适应能力强；隧道3D 成像：红外激光雷达对隧道做剖面扫描，智能平台形成隧道3D 图像；隧道环境监测：温湿度、有害气体含量、空气含氧量、隧道内烟雾探测；应急消防功能：灭火弹投掷、高压干粉喷射，实现隧道内应急灭火处置；穿越隧道防火门：火灾发生时，联动关闭所有消防门；机器人可以自行控制防火门安全穿越防火门，进入下一个作业区；交互式对讲指挥功能：通过高增益拾音器、高音喇叭和高清摄像机实现平台与隧道人员的音视频信息交互；实现自行匀速巡检、工作位置准确停车探测、紧急事件高速到达、遇到障碍自动停车告警、以及遇到人员智能减速跟踪探测；多种巡检模式：定时巡检、周期巡检、不间断巡检。
康威电缆隧道智能巡检机器人系统介绍
康威电缆隧道智能巡检机器人系统可实现不间断地对电缆通道（综合管廊）进行反复巡检，并实现对电缆通道（综合管廊）状态的连续、动态采集，补充了固定式、离散式在线监测系统不能实现对隧道内情况的完全覆盖，当发生紧急情况时无法将现场情况第一时间内最清晰地采集到监控中心，无法在必要时对隧道或电缆的特定部位采取有效处理措施等不足。
康威电缆隧道智能巡检机器人系统不仅可以在第一时间进入事故现场，把现场的视频、图像、空气中有害气体的含量报警等数据发送回指挥中心，同时，也可以执行应急对讲指挥等相关的处置措施，起到更好的防灾减灾效果。
广州珠江丽景电缆隧道应用现场 深圳秀丽电缆隧道应用现场康威电缆隧道智能巡检机器人系统由智能巡检机器人软件平台、隧道轨道总成部分、隧道供电总成部分、隧道通信总成部分、智能巡检机器人及其他相关设备组成，通讯传输采用有线、无线立体覆盖及“地联网+”可扩展式主干信息传输服务网络系统，以达到远程集中监测、集中显示报警、集中联动控制和集中管理的目标。
系统组成结构康威电缆隧道智能巡检机器人采用自动行走的悬挂轨道式设计，由交流伺服电机驱动智能巡检机器人的行走，坡道采用在轨道上镶嵌橡胶齿状条带，增加摩擦力。
康威电缆隧道智能巡检机器人身上安装多种现场监测手段，包括基于360º全方位防抖动视频监控，可以实现智能巡检机器人运动过程中的对电缆隧道进行视频巡检，行进中的有害气体和空气含氧量监测、行进中的温度/湿度探测。
康威电缆隧道智能巡检机器人自身具备广播通知及灭火功能，当灾情发生时，智能巡检机器人可以指挥本区及邻近区域的施工人员疏散撤离。
并通过红外热成像仪找到火灾现场的着火点，在距离着火点5-10m 范围启动系统本身的灭火装置灭火。
康威电缆隧道智能巡检机器人红外成像与视频监控对比效果图康威电缆隧道智能巡检机器人系统可通过高分辨率视频成像系统和电缆隧道内安装辅助标尺，通过后台视频分析软件模块综合运用历史数据分析和标尺刻度，进行分析比对，当电缆蠕动量超过限值时告警，做到及时维修和调整。
电力隧道智能巡检机器人系统的技术探讨
电力隧道智能巡检机器人系统的技术探讨随着电力设备的发展，越来越多的电力线路在地下通道内布设，以保护设备与保证公共安全。
然而，地下电力设备的检修与维护往往面临高成本、高风险和人员安全等问题。
为解决这些问题，电力隧道智能巡检机器人系统应运而生。
这项技术是基于物联网、人工智能和自动化技术相结合开发而来的，能够大幅提高电力设备的检修效率与质量，减小风险，保证线路的长期稳定运行。
一、电力隧道智能巡检机器人系统的原理介绍电力隧道智能巡检机器人系统是一种基于人工智能、自动化技术和物联网云平台相结合的新型巡检设备。
它主要由机器人本体、控制系统、传感器、通信系统和数据处理系统等部分组成。
巡检机器人能够在电力隧道中自主移动，途中根据预设轨迹及巡检要求完成巡检任务。
机器人本体与控制系统采用高精度GPS及轮式导航技术，能够紧密配合，实现准确移动。
机器人主控制箱安装有人工智能核心处理器，具有自动分析、处理和学习能力，能够实现机器视觉、语音识别与通讯控制等功能。
传感器部分主要包括激光雷达、三轴陀螺仪、温湿度传感器和PM2.5传感器等，能够实时检测环境状态及设备运行情况。
通信系统部分采用4G网络通讯，可实现与云平台的远程通讯和数据上传，为数据处理提供了支持。
二、电力隧道智能巡检机器人系统功能特点1.自主规划路径：巡检机器人在进入电力隧道后，通过激光雷达感知环境，自主规划路径进行自动巡检，避免了人力手动巡检不便和危险的情况。
2.自动识别设备故障：机器人设有人工智能核心，它通过分析感知数据，能够自动检测出电力设备的故障或异常状态，及时报警并且上传至巡检云平台，实现实时监测与分析，使得维修人员能够及时处理设备故障，避免因故延误线路的损耗。
3.远程巡检管理：巡检机器人在巡检过程中能够通过4G 网络实时上传巡检数据，方便远程管理中心与维修人员远程监控电力隧道设备的运行情况，及时处理异常情况，提升运行效率。
4. 电子地图管理：通过巡检机器人的自动学习与地图绘制，可以形成具有完备标识的电子地图，在后期对电力设备保养与维护时方便记录巡检数据、变更设备状态等信息，便于工作人员进行巡检与设备维护。
新型电缆隧道巡检机器人机构设计与轨道优化仿真
新型电缆隧道巡检机器人机构设计与轨道优化仿真伴随着我国社会经济的飞速发展和科学技术的显著提高，许多行业都有了飞跃式的进步，其中，以智能机器人制造为主的新兴行业越来越受到人们的重视，不仅给人们的日常工作带来了很大便利，同时也避免了人工工作过程中的危险隐患。
基于此，本文针对新型电缆隧道巡检机器人，结合电缆隧道巡检机器人的应用背景和应用现状对现有电缆隧道巡检机器人机构进行了优化设计，并针对该类机器人轨道结构进行了有限元优化仿真分析，以希冀给予相关机器人设计工作者一些可行的帮助和建议，进而促进电缆隧道巡检机器人的有效应用，为保障电缆隧道巡检人员人身安全作出贡献。
标签：电缆隧道;巡检机器人;机构设计;轨道设计;仿真优化;模型分析引言：进入二十一世纪后，城市建设进程逐渐推进，日益扩大的城市规模使人们的生活质量有了显著改善，在此背景下，城市电线、电缆的重要性越来越高，而电缆作为现代城市线路网络的重要组成部分，其日常巡视和检修工作，已经不容忽视。
但是，从以往电缆人工巡检的现状来看，实际巡检工作往往存在很大的危险隐患，尤其是电缆本身所带有的高温和强磁场，很容易给巡检人员的生命健康带来威胁。
由此可见，电缆隧道巡检机器人在电缆巡检工作中具有举足轻重的重要意义，对现有电缆隧道巡检机器人进行优化设计，将直接关系到是否能保障基础电缆巡检人员的生命安全。
一、电缆隧道巡检机器人应用的背景1.电缆隧道巡检工作现状从目前来看，我国电缆铺设工作发展迅速，绝大多数城市已经初步形成地下电缆网络。
但是，由于多数城市对于电缆铺设工作仍不具备较为规范和严格的管理，使得电缆在铺设完成后往往需要定期的巡视和检修，而经过调查可以看出，多数城市的电缆巡检工作仍由专门的巡视人员人工完成，而这无疑给负责巡视的人员带来了一定的生命健康威胁。
一方面，由于输电电缆常年处于高压、高温下，其周围绝缘材料很容易在化学变化或物理变化影响下绝缘水平下降;另一方面，多数电缆隧道内部环境较为恶劣，不仅存有很多放射性物质或有毒气体，还往往具有一定的高温和较强的磁场，因此给巡检人员的日常巡检工作带来了很大阻碍，一旦巡检人员未按照规范要求进行巡视，很容易受到不良外界因素带来的生命健康威胁。
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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
[1]郑拓，吴功平等.高压线巡检机器人巡检与通讯系统设计与实现[J].武汉大学学报（工学版），2012（02）.
[2]姜芸，付庄.一种小型电缆隧道检测机器人设计[J].华东电力，2009（01）.
[3]张树生，马静雅等.矿用带式输送机巡检机器人控制系统设计与实现[J].煤矿机械，2015（07）.
[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。