電纜隧道運行中巡檢機器人的有效運用

高原+張興永+張衛(wèi)東+高盛+徐沖

【摘要】 研究得知，電纜隧道巡檢機器人應用于電纜隧道巡檢過程中，不僅提高了隧道巡檢過程的自動化程度，同時提高巡檢的準確度和精度，大大降低了電纜維護人員的工作難度，確保了隧道電纜安全穩(wěn)定運行。介于此，本文詳細分析了電纜隧道巡檢機器人的有效運用，旨在不斷提高隧道巡檢機器人的應用水平，提供行之有效的可行性建議。

【關鍵詞】 電纜隧道 巡檢 機器人 技術

當前，城市地下電網建設普及，電纜故障問題也隨之并發(fā)，為了能夠及時發(fā)現隧道電纜出現的故障并且予以消除，限于隧道特殊的環(huán)境，人工檢查成本高、檢查難度大等問題，巡檢機器人則成為了首選工具。研制電纜隧道巡檢機器人，開展電纜隧道巡檢作業(yè)具有重大現實意義，對電纜隧道巡檢機器人技術進行深入研究，具有重要的學術價值和社會價值。

一、電纜隧道巡檢機器人技術的評價分析

隧道巡檢機器人在電纜隧道巡檢過程中發(fā)揮著重要作用，常用巡檢機器人有：輪式機器人、履帶式機器人、軌道式機器人以及多雙足式機器人。不同巡檢機器人特點不同，輪式機器人運動結構比較簡單，但是轉向靈活、機動性較強，較適用于常移動的場合，比如：交通隧道的維修和維護等；履帶式機器人則能夠較好地適應復雜地面，具有較好地越障能力，明顯優(yōu)于輪式機器人；導軌機器人在巡檢過程中，主要沿著事先規(guī)劃好的路線進行巡檢，通常會繞道而行直接抵達目的地。電纜隧道的特點是空間狹小，機器人在接近地面敷設的電纜時，由于避障空間不夠，通常會直接翻越障礙物，但是這種越障方式會給電纜的穩(wěn)定運行帶來直接或者是間接危害，使用路徑穩(wěn)定的導軌機器人，則可以有效避免給電纜造成的危害。因此，電纜隧道環(huán)境下使用軌道巡檢機器人要明顯優(yōu)于其它類型機器人，更有利于保護隧道電纜。

二、巡檢機器人的功能設計

電纜隧道巡檢機器人系統(tǒng)主要由四大模塊組成，分別為主控模塊、控制模塊、電源管理模塊、安全充電模塊。電纜隧道中滲水、電纜老化、腐蝕、破損以及電纜陰燃現象時有發(fā)生，巡檢機器人在這些模塊的作用下可以準確定位電纜故障位置、減少電纜火災以及類似事故發(fā)生，確保隧道電纜安全穩(wěn)定運行，最終促進智能電網建設。

三、隧道巡檢機器人的關鍵技術及應用

1、機械結構。隧道電纜巡檢機器人進行地下作業(yè)，復雜的地下環(huán)境（如：碎石塊、土堆等）會給巡檢過程帶來難度，由此可見，良好的行走和越障機構是巡檢機器人必不可少的。巡檢機器人在應用過程中配備紅外成像設備以及搭建可控云臺則更有利于幫助電纜維護人員掌握電纜運行狀況。

2、導航與定位技術。自主導航功能可以提高機器人的智能化程度，依靠這項功能可以科學規(guī)劃行走路徑，不僅能夠規(guī)劃全局路徑，還能夠規(guī)劃越障路徑。因此，巡檢機器人自主導航功能的應用，促使機器人在隧道巡檢過程中自動進行路徑規(guī)劃，選擇最優(yōu)路徑，順利跨越各種障礙，此外，借助于超聲、紅外和視覺傳感器能夠對周圍隧道環(huán)境自動成像，幫助機器人確定下一個位置，幫助電纜維護人員準確掌握隧道電纜狀況。

3、通訊技術。電纜隧道巡檢機器人中一個重要模塊是通訊模塊，它是實現人與上位機通訊的橋梁，發(fā)揮的主要作用是在人與上位機之間進行數據傳輸，上位機與機器人通訊示意圖，如圖-1所示。巡檢機器人由上位機控制，控制手段主要是發(fā)送各種遙控指令，比如：圖像采集指令、定位拍照指令、行走指令等，機器人執(zhí)行這些指令后，可以有效獲取實時錄像、自身方位、電纜運行紅外圖譜等，然后將這些信息傳輸給上位機。因此，在兩者之間通訊過程中要確保通訊流暢，設備寬帶信息傳輸速度要快，有科學的抗干擾設計，能夠進行遠距離通訊。

4、線路檢查與故障定位 。線路檢查與故障定位是巡檢機器人經常使用的一項關鍵技術。電纜隧道環(huán)境復雜特殊，必須順利跨越障礙才能夠確保巡檢任務完成。隧道巡檢機器人在線路檢查和故障定位過程中，則需要使用視覺傳感器和紅外探測傳感器，紅外探測傳感器主要監(jiān)測斷股和接頭松動現象，視覺傳感器則主要通過高清攝像頭對電纜周圍環(huán)境錄像，然后將視頻傳輸至上位機，供操作人員科學判斷電纜外觀的損壞情況。

總結：綜上所述，隧道電纜巡檢機器人在隧道電纜巡檢方面發(fā)揮著重要作用，多樣化巡檢機器人可以有效提高故障診斷效率和故障位置定位精度。隧道機器人的開發(fā)設計一直是隧道電纜巡檢過程自動化領域研究的熱點。在科學技術飛速發(fā)展的今天，隧道巡檢機器人可以搭載的傳感器種類越來越多，故障診斷速度更快、精確度更高，自動機器人在工業(yè)隧道內的應用也必將更為廣泛。

參 考 文 獻

[1]李團結，機器人技術[M]電子工業(yè)出版社，2009

[2]李正.高壓輸電線路白主巡檢機器人的研究[D]上海大學，2013.

[3]姜蕓，付莊.一種小型電纜隧道檢測機器人設計[J]華東電力.2009（01）

[4]趙亮，馮林，吳振宇.基于FPGA的小型機器人無線通信系統(tǒng)[J]計算機工程.2010（13）