海底隧道电缆智能巡检机器人系统研制与应用

摘 要：传统的隧道内电缆巡检存在隧道阴暗密闭、通风困难，人工巡检效率较低；运行电缆随时可能发生故障，威胁员工人身安全；现有消防系统效率低，电缆隧道一旦着火会造成较大损失；现行的在线监测取样单元布置离散，且各监测系统彼此孤立，对设备状态的感知过于片面等问题。创新使用智能巡检机器人系统，实现了对交直流共用的海底电缆隧道及电缆线路的智能化管理，向着电网智能化，运维精益化的目标扎实推进。

关键词：隧道电缆；智能；巡检；机器人

一、引言

福建地处沿海城市，随着电网的不断发展，海底隧道电缆数量不断增加，但隧道内电缆巡检方式存在以下四大难点：（1）隧道阴暗密闭、通风困难，人工巡检效率较低；（2）运行电缆随时可能发生故障，威胁员工人身安全；（3）现有消防系统效率低，电缆隧道一旦着火会造成较大损失；（4）现行的在线监测取样单元布置离散，且各监测系统彼此孤立，对设备状态的感知过于片面。

为解决上述问题，莆田供电公司创新团队从海底电缆隧道巡检的工作难点出发，建立了一套智能巡检机器人系统，实现了对交直流共用的海底电缆隧道及电缆线路的智能化管理，向着电网智能化，运维精益化的目标扎实推进。

二、智能巡检机器人系统组成及结构

（一）系统组成

智能巡检机器人系统的设备组成分五个方面：（1）软件平台：多功能远程综合监测平台；（2）轨道总成：由吊装轨道、定制弯道、井口穿越附件等组成；（3）供电平台：基于非接触感应供电的动力驱动部分；（4）通信平台：通过漏波电缆传输的无线通信子系统；（5）智能巡检机器人：包含有车载自动控制子系统、远程遥控子系统、视频成像及红外热成像子系统、交互对讲广播子系统、消防灭火子系统、温湿度、有害气体及空气含氧量监测子系统、避障及保护子系统。

（二）系统结构

系统的技术结构分3个层次：监测层、数据层和展现层，借鉴大数据系统模型构建思路，监测层通过各类设备获取数据，传输给数据层进行分析，最终通过展现层直观呈现给使用者。其结构示意图如表1所示。

（三）系统的主要功能

1.智能机器人的主要功能：

（1）巡视、检测：机器人可沿轨道进行三挡调速的自动巡检及智能避障，也可以智能通过防火门，pick-up单元能从轨道上感应取电，可见光摄像机及红外成像仪可实时同传视频及红外画面，各类传感器可采集隧道状态量。

（2）消缺、应急：机器人与隧道内火情报警器联动，定位跟踪热源，第一时间赶赴现场，将各类数据发送回指挥中心；消防舵机与热成像仪联动，调整朝向对准火源，自动精准灭火。

2.综合平台的主要功能：

机器人系统与隧道内水位、光照、温度、护层电流等分布式传感器共同采用IEC104協议接入电缆综合监测平台，构建隧道物联网，实现多源数据交互。同时，平台整合各业务系统，实现各专业高效协同，全流程可控。

三、结束语

海底隧道电缆智能巡检机器人全面融入缺陷预警、事故研判、过程沟通、安全监督、复后跟踪等检修全流程，全面提升运检管理穿透力，实现了远程自动巡检和自动、快速处置缺陷及火情，提高了隧道巡检效率与效果，保障巡检及应急处置安全，推动互联网+电网技术的“智造”融合应用，为确保电网的安全稳定运行提供了有力的保障。

参考文献

[1]陈中伟；肖华；吴功平；；高压巡线机器人电磁传感器导航方法[J]；传感器与微系统；2006年09期

[2]张运楚，梁自泽，谭民；架空电力线路巡线机器人的研究综述[J]；机器人；2004年05期

[3]王会方；朱世强；吴文祥；一种无模型的机器人非线性输出反馈控制[J]；中国矿业大学学报；2011年05期

[4]张凯；基于多智能体的机器人系统通信技术的研究[D]；南京理工大学；2004年

[5]吴德烽；计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D]；大连海事大学；2010年

作者简介

徐丽红（1978.7）女，大学本科，高级工程师，主要从事电力通信建设、运维和管理方面工作。

（作者单位：国网福建省电力有限公司莆田供电公司）