电缆隧道运行中巡检机器人的有效运用

高原+张兴永+张卫东+高盛+徐冲

【摘要】 研究得知，电缆隧道巡检机器人应用于电缆隧道巡检过程中，不仅提高了隧道巡检过程的自动化程度，同时提高巡检的准确度和精度，大大降低了电缆维护人员的工作难度，确保了隧道电缆安全稳定运行。介于此，本文详细分析了电缆隧道巡检机器人的有效运用，旨在不断提高隧道巡检机器人的应用水平，提供行之有效的可行性建议。

【关键词】 电缆隧道 巡检 机器人 技术

当前，城市地下电网建设普及，电缆故障问题也随之并发，为了能够及时发现隧道电缆出现的故障并且予以消除，限于隧道特殊的环境，人工检查成本高、检查难度大等问题，巡检机器人则成为了首选工具。研制电缆隧道巡检机器人，开展电缆隧道巡检作业具有重大现实意义，对电缆隧道巡检机器人技术进行深入研究，具有重要的学术价值和社会价值。

一、电缆隧道巡检机器人技术的评价分析

隧道巡检机器人在电缆隧道巡检过程中发挥着重要作用，常用巡检机器人有：轮式机器人、履带式机器人、轨道式机器人以及多双足式机器人。不同巡檢机器人特点不同，轮式机器人运动结构比较简单，但是转向灵活、机动性较强，较适用于常移动的场合，比如：交通隧道的维修和维护等；履带式机器人则能够较好地适应复杂地面，具有较好地越障能力，明显优于轮式机器人；导轨机器人在巡检过程中，主要沿着事先规划好的路线进行巡检，通常会绕道而行直接抵达目的地。电缆隧道的特点是空间狭小，机器人在接近地面敷设的电缆时，由于避障空间不够，通常会直接翻越障碍物，但是这种越障方式会给电缆的稳定运行带来直接或者是间接危害，使用路径稳定的导轨机器人，则可以有效避免给电缆造成的危害。因此，电缆隧道环境下使用轨道巡检机器人要明显优于其它类型机器人，更有利于保护隧道电缆。

二、巡检机器人的功能设计

电缆隧道巡检机器人系统主要由四大模块组成，分别为主控模块、控制模块、电源管理模块、安全充电模块。电缆隧道中渗水、电缆老化、腐蚀、破损以及电缆阴燃现象时有发生，巡检机器人在这些模块的作用下可以准确定位电缆故障位置、减少电缆火灾以及类似事故发生，确保隧道电缆安全稳定运行，最终促进智能电网建设。

三、隧道巡检机器人的关键技术及应用

1、机械结构。隧道电缆巡检机器人进行地下作业，复杂的地下环境（如：碎石块、土堆等）会给巡检过程带来难度，由此可见，良好的行走和越障机构是巡检机器人必不可少的。巡检机器人在应用过程中配备红外成像设备以及搭建可控云台则更有利于帮助电缆维护人员掌握电缆运行状况。

2、导航与定位技术。自主导航功能可以提高机器人的智能化程度，依靠这项功能可以科学规划行走路径，不仅能够规划全局路径，还能够规划越障路径。因此，巡检机器人自主导航功能的应用，促使机器人在隧道巡检过程中自动进行路径规划，选择最优路径，顺利跨越各种障碍，此外，借助于超声、红外和视觉传感器能够对周围隧道环境自动成像，帮助机器人确定下一个位置，帮助电缆维护人员准确掌握隧道电缆状况。

3、通讯技术。电缆隧道巡检机器人中一个重要模块是通讯模块，它是实现人与上位机通讯的桥梁，发挥的主要作用是在人与上位机之间进行数据传输，上位机与机器人通讯示意图，如图-1所示。巡检机器人由上位机控制，控制手段主要是发送各种遥控指令，比如：图像采集指令、定位拍照指令、行走指令等，机器人执行这些指令后，可以有效获取实时录像、自身方位、电缆运行红外图谱等，然后将这些信息传输给上位机。因此，在两者之间通讯过程中要确保通讯流畅，设备宽带信息传输速度要快，有科学的抗干扰设计，能够进行远距离通讯。

4、线路检查与故障定位 。线路检查与故障定位是巡检机器人经常使用的一项关键技术。电缆隧道环境复杂特殊，必须顺利跨越障碍才能够确保巡检任务完成。隧道巡检机器人在线路检查和故障定位过程中，则需要使用视觉传感器和红外探测传感器，红外探测传感器主要监测断股和接头松动现象，视觉传感器则主要通过高清摄像头对电缆周围环境录像，然后将视频传输至上位机，供操作人员科学判断电缆外观的损坏情况。

总结：综上所述，隧道电缆巡检机器人在隧道电缆巡检方面发挥着重要作用，多样化巡检机器人可以有效提高故障诊断效率和故障位置定位精度。隧道机器人的开发设计一直是隧道电缆巡检过程自动化领域研究的热点。在科学技术飞速发展的今天，隧道巡检机器人可以搭载的传感器种类越来越多，故障诊断速度更快、精确度更高，自动机器人在工业隧道内的应用也必将更为广泛。

参 考 文 献

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