電纜管道智能機器人的應用研究

賴敏琪 賴振星 李雪玲

摘 要 配電線路管道敷設電纜，管道內有很多誘發(fā)損傷電纜的不利因素，如施工隊因為施工質量管控問題，遺留沙石、淤泥雜物等，展放電纜前不進行清理，將會在拖動過程中割傷電纜造成永久性缺陷，這些缺陷一旦出現發(fā)生會將線路安全造成巨大影響，且電纜維護難度大，查找缺陷復雜，費用昂貴。在鋪設電纜前，管道也會經常出現蛇蟲鼠蟻小動物躲藏情況，不時會發(fā)生施工人員被咬傷，危害施工人員安全，對工程進度造成影響?，F階段還沒有有效的檢查方案?；谝陨媳尘鞍l(fā)明智能化機器人巡檢來解決問題。適用現時配電線路管道敷設電纜前巡檢使用，應用前景廣泛。

關鍵詞 電纜;管道;智能;機器人

1 項目的研究背景

電纜管道智能檢測機器人用在配電線路管道敷設電纜工作中，目前開展該工作時管道內有很多誘發(fā)損傷電纜的不利因素，如施工隊因為施工質量管控問題，遺留沙石、淤泥雜物等，展放電纜前不進行清理，將會在拖動過程中割傷電纜造成永久性缺陷，這些缺陷一旦出現發(fā)生會將線路安全造成巨大影響，而且電纜維護難度大，查找缺陷復雜，費用昂貴。在鋪設電纜前，管道也會經常出現蛇蟲鼠蟻小動物躲藏情況，不時會發(fā)生施工人員被咬傷，危害施工人員安全，對工程進度造成影響?，F階段還沒有有效的檢查方案。基于以上背景發(fā)明智能化機器人巡檢來解決問題。適用現時配電線路管道敷設電纜前巡檢使用，通過長期以來的現場經驗，若使用類似電纜管道智能檢測機器人通過改進，讓機器人進入管道，檢測過程中，可快速實時抓取管道內部沉積情況，如發(fā)現有沉積障礙，可利用前夾頭清障，檢測清理完成后再替代人工放威亞線，可以克服上述耗時、絕緣性能破壞的缺點，并能提高放置電纜作業(yè)時間，應用前景廣泛[1]。

2 分析存在問題

第一，鋪設電纜前不能檢測管道情況，危害大。一是管道也會經常出現蛇蟲鼠蟻小動物躲藏情況，不時會發(fā)生施工人員被咬傷，危害施工人員安全，對工程進度造成影響。二是鋪設前并沒有檢測管道內情況，在后續(xù)放置電纜的過程中電纜絕緣可能遭到破壞。第二，傳統的技術無專業(yè)工具，依靠人力放置電纜導繩，作業(yè)時間長，人力耗費大。第三，結束敷設電纜工作以后，管道內遺留沙石、淤泥雜物等會損傷電纜上會導致電纜絕緣性降低，容易對電纜絕緣外層造成損害。帶來安全隱患[2]。

3 要求的分析

第一，研發(fā)機械臂及專用夾頭，通過研發(fā)旋轉機械臂與夾頭之間橫滾、抓夾、俯仰，快速夾起電纜管道內的沙石雜物。再利用電纜管道智能檢測機器人機身尾部的線扣牽引電纜導繩進行敷設，解決了電纜管道施工難度大和耗時長問題。第二，避免沙石等尖銳雜物損傷電纜絕緣層時發(fā)生故障的安全隱患，有效消除了損傷絕緣層故障時發(fā)生的運維人員的運維壓力和社會經濟效益，提高供電可靠性。

4 技術特點分析

4.1 智能巡視管道

電纜管道內危險難以預測，人工巡視無法實現，管道機器人，危險的事情讓機器做。電纜管道智能檢測機器人由爬行器、鏡頭、前夾頭和控制系統組成，通過遙控器與機器人連接后，響應控制系統的操作命令，鏡頭的1080P像素可拍攝高清畫質，實時回傳畫面，智能監(jiān)控管道內情況。

4.2 智慧清障

巡視檢測到管道內雜物后，通過機械手臂能通過控制實現360°旋轉，抓夾輕易，高效清理障礙物。

4.3 高效牽引敷設電纜

利用電纜管道智能檢測機器人機身尾部的線扣牽引電纜導繩進行敷設，機器人動力強，輕松行動翻越放線障礙，避免被卡住，通過遙控器的十字搖桿實現精準控制，作業(yè)簡單易上手，提高敷設電纜導繩效率。

4.4 實現智慧作業(yè)管理

該成果安裝了原裝IC作業(yè)芯片，控制靈敏，反應迅速，負載能力強，防水防爆性能好，故障率低，信息傳遞快，實現智慧作業(yè)管理。

4.5 檢測有害氣體，保障人身安全

機器人車身設有氣體檢測裝置，檢測到管道有有害氣體時，會進行燈光和聲音報警，避免作業(yè)人員接觸有害氣體，保障作業(yè)人員的人身安全。

此成果解決了電纜管道敷設電纜施工難度大、敷線耗時長、作業(yè)風險高和管道內雜物清除問題，提高了作業(yè)效率，避免了砂石雜物等損傷電纜絕緣層時發(fā)生漏電的安全隱患。研發(fā)的機器人可延伸到電力各專業(yè)、建筑等行業(yè)涉及的管道檢測作業(yè)的應用。

5 使用情況的分析

針對成功的項目經驗和成果，制定成標準、制度。我們將此次項目的經驗和操作方法制定成一份操作手冊《管道檢測機器人說明書》。申請國家發(fā)明專利1項，申請實用新型專利1項，已受理。并在清遠清新供電局太平供電所新三石臺區(qū)進行使用。機器人經過測試合格后，在廣東電網有限責任公司清遠清新供電局電纜鋪設工程中使用。目前機器人運行良好。所制作的機器人受到基層一線和施工單位的歡迎，不僅減少了工程所需的人力，更加簡易方便安裝。

6 成果推廣

6.1 制定推廣計劃

2020年，在廣東電網公司清遠供電局相關生產班組和工程施工作業(yè)中全面應用;2021年，在廣東電網公司相關生產班組和工程施工作業(yè)中全面應用2022年，在南方電網公司相關生產班組和工程施工作業(yè)中全面應用。

6.2 適用條件

18cm至22cm的管道管徑范圍。適用于各領域檢修、土建作業(yè)涉及的管道檢測的輔助應用。

7 結束語

電纜管道智能檢測機器人的研制，降低作業(yè)難度，節(jié)省工時，提高工作效率和員工滿意度。電纜安全性能的提升，提高電網可靠性，有效防止了絕緣層損傷引起的施工人員、社會人員觸電事故和停電故障。職創(chuàng)團隊精益管理的改善革新技術，為后續(xù)的新產品開發(fā)也能持續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢，企業(yè)開發(fā)能力的持續(xù)提高。

參考文獻

[1] 梁永強.智能巡檢機器人應用現狀及問題探析[J].山東電力技術，2018，45（2）：31-34.

[2] 何緣，吳功平，王偉，等.改進的穿越越障巡檢機器人設計及越障動作規(guī)劃[J].四川大學學報（工程科學版），2015，47（6）：160-167.