电力隧道智能巡检机器人系统的技术探讨

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技术探讨电力隧道智能巡检机器人系统的技术探讨

刘　凯

大连电力勘察设计院有限公司　辽宁大连　116011

摘　要：本文对电力隧道巡检现状进行了分析，并较详细地论述了电力隧道智能巡检机器人系统的技术特点和方案，为解决电力隧道巡检的缺陷提出了一种可靠的技术手段。

关键词：电力隧道；巡检；机器人；技术；系统

中图分类号：U45 文献标识码：A

前言：

电力隧道建设中陆续建设了通风、排水、防渗漏、电缆光纤测温、视频监控、电缆金属护层接地电流监测、环境监测、应急对讲等系统，通过这些系统的实施，基本实现了对电力隧道的智能监控，为电缆网的安全运行打下了基础。这些智能监控系统安装在隧道内的固定位置，是一种固定、离散的监测系统，该系统有覆盖面大、运行稳定可靠、经济性佳的特点，但也存在着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缺点。因此，本文将探讨如何在电力隧道实现智能巡检机器人系统来弥补上述不足。

1　电力隧道巡检现状分析

目前各省供电公司对隧道的巡检方式依然以人工巡视为主，巡视人员定期进行地面和隧道协同的巡视工作，巡视人员在隧道内主要关注电缆的蠕动变形情况、电缆和隧道外观、电力隧道金属构件锈蚀情况以及隧道积水情况，巡视工作内容逐渐单一，隧道内人员巡视工作效率低，而这些工作可以通过自动化的摄像监控来代替。

为了进一步提高电力隧道的防灾减灾能力，保障高压电缆网的安全运行，在电力隧道实现了固定、离散在线监测的基础上，一些重要电力隧道还需要动态和连续监控的功能，以现代技术手段实现对重点隧道的不间断巡检，取代人工巡检；同时，还可以逐步实现对电力隧道内突发性事件的现场处理，在第一时间采取最有效的处理措施，相对传统的人工干预，有其快速、安全、高效的优势。

2　电力隧道智能巡检机器人系统的技术特点

2.1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、非接触供电技术、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。

2.2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安全防护水平上了一个新台阶。

2.3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。这些电力隧道的特殊要求都是与普通的工业应用完全不同的，需要开发专用技术以满足要求。我们采用了多种功能集成电路、铝合金轨道、上坡专用滑轨设计、非接触远程供电等多种专用技术来保证机器人的可靠工作。

2.4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。

3　电力隧道智能巡检机器人系统的技术方案

（1）智能巡检机器人

智能巡检机器人，是整个巡检系统的核心组成部份，承担隧道内巡检和现场处置的主要功能，由以下的多个子系统组成：车载智能控制子系统、视频成像子系统、有害气体监测子系统、远程手动控制子系统（现场处置执行）、交互式对讲广播指挥、避障及保护子系统。

（2）软件平台

利用智能巡检机器人软件平台实现对智能巡检机器人的远程控制，同时把隧道内的在线监测装置（原平台功能）与新增加的智能巡检机器人之间充分融合，已实现远程在线监测与现场巡检、现场处置相结合，在电力隧道内打造无人巡视与处置管理新模式。

（3）供电平台

智能巡检机器人的动力驱动及滑线供电子系统是集机械、电子、电器、计算机于一体的综合输送系统。它将生产、监测设备、动力行走装置（电动小车）设备等装置在预定的轨道上，按照编制的控制程序运行。同时巡检机器人按照设定的巡检程序，在不同的巡检点上，按照平台控制指令进行实时的自动化控制。

（4）轨道总成

采用工字型铝合金轨道。此轨道是一种专门特制加工的铝合金型材，它是电动自行小车运行的主体支撑轨道。铝合金轨道的一侧用于安装供电初级电缆和通信漏波电缆线，另一侧用于用于驱动轮行走空间。

（5）通信平台

采用无线数据网络传输技术，在隧道内实现无线网络的无缝隙覆盖。利用电力隧道内光纤通信传输网络，每200米设置一台无线发射终端，无线基站设备采用双模结构，两个天线接头各采用漏波电缆，分前后沿着隧道方向敷设。

电力隧道内光纤通信传输网络敷设的光缆及四电口10/100M电信级光纤收发器作为本系统的主干传输设备。监控中心通过电力专用内部调通网络，从变电站敷设光纤进入电力隧道，采用OWS2400基站设备，使用漏波电缆作为天线，沿着隧道敷设。巡检机器人上安装无线接入设备MWS100。

4　结束语

在电力隧道内建立智能巡检机器人巡检系统，可以实现对电力隧道高压电缆的自动巡检，对电力隧道高压电缆的现场灾害处置，并与原有在线监控系统联动实现对电力隧道的智能化管理，为电力电缆的可靠运行提供全面的技术保障，保证电力隧道及隧道内电缆的安全稳定运行具有重要意义。

参考文献：

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[3]谢振宇，付庄，宋国强，陈祖盼.基于行为的电缆隧道综合检测机器人控制系统研究[J].机械与电子，2008，（4）：47-50.

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作者简介：刘凯（1983-），男，工程师，从事电力系统通信设计工作。

第4卷　第35期

2014年12月

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此文章编码：2014D

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