地下综合管廊智能巡检机器人电气系统设计

常绪成 孔冰

摘要： 地下管廊智能巡检机器人是针对地下管廊人工巡检方式存在的问题而出现的一种智能设备，本文对该巡检机器人的用电设备进行了统计，并对用电系统设计所需的导线和开关电源进行了选型，最后设计了地下综合管廊智能巡检机器人的供电电气系统，可为其他类型机器人的设计提供借鉴。

关键词：地下管廊;巡检机器人;供电系统

一、地下综合管廊智能巡检机器人简介

1.1 地下管廊人工巡检方式存在的问题

地下综合管廊作为一种将电力、通信、燃气、给排水等多种市政公用管线综合集中于地下隧道空间的地下综合管道，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。传统的巡检方式主要依靠人工完成，而地下管廊短则几公里、长则数十公里，存在潮湿、光线昏暗、有害气体泄露的环境特点，且受其全封闭特性的影响，人工巡检方式工作量大、工作效率低、极易出现漏检、智能化水平较低且对于巡检人员也存在一定安全风险，极大增加了人工巡检工作的难度。

1.2 地下综合管廊智能巡检机器人结构

智能巡检机器人的组成主要包括控制中心、轨道总成、水平运动机构、升降运动机构、视频设备、传感器监测模块等六个部分。

控制中心包括监视控制主机和交换机，可布置于就近控制室或机房，实现移动探测端所采集信息的显示、数据库的建立与故障诊断功能。轨道总成包括滑动轨道及供电轨道，为移动探测端的移动提供电源和轨道，与移动探测端一起布置于廊道顶部。移动探测端则组合了水平运动机构、升降运动机构、视频设备、传感器监测模块，悬挂于滑动轨道下部。水平运动机构实现移动探测端的前进、后退、停止，升降运动机构实现视/音频设备的上下伸缩移动，能够完成不同高度位置的视/音频采集。

二、地下综合管廊智能巡检机器人用电设备介绍

地下综合管廊智能巡检机器人用电设备主要包括摄像机、拾音器、RS232-CAN模块、行走电机控制器、行走电机刹车、提升电机控制器、提升电机刹车、交换机、无线电台等设备。具体的电气参数表1所示。

三、供电系统设备选型

3.1 供电导线

系统的供电采用滑触线供电方式，系统工作用电源由外部电源接入供电轨道的接线箱，供电轨道接线箱与滑触线连接，起到保护接头及防尘防水要求。供电滑触线固定于轨道底部，集电器随着移动探测端移动与滑触线滑动接触取电，经过供电电缆接入移动探测端的电源转换模块，移动探测端的电源转换模块可为整台设备及挂载设备供电，可提供各种要求的电源输出。

滑触线采用无接缝滑触线，无接缝滑触线具有永不断电的优势，无接缝滑触线以无氧铜输送电源，导电率倍佳，接触性好、安装方便、不易磨损、更换方便。无缝滑触线实物图详见图1。

3.2 开关电源

电源转换模块可采用两组组（5V、12V、24V）直流输出开关电源，将从滑触线取得的220VAC变换成移动探测端设备所需的电源等级，具体根据控制设备的取电类型确定。开关电源尺寸为：215×115×50mm，重量0.98kg。开关电源所选型号和参数如表2所示，

四、供电系统图设计

综上，所设计供电系统电气原理图如图3所示，系统接入电网220V交流电，Q0和Q1為空气断路开关，经过集电器后先接至球形摄像机，摄像机自身配置微型变压器。220V交流电经12V和24V开关电源后，将交流电变为直流电，12V直流电接至拾音器，24V电源分别接至RS232-CAN模块、行走电机控制器、行走电机刹车、提升电机控制器、提升电机刹车、交换机、无线电台等设备

五、总结

本文首先介绍了地下综合管廊智能巡检机器人的结构，并对该巡检机器人的用电设备进行了统计，完成了用电系统设备选型，设计出了地下综合管廊智能巡检机器人的供电电气系统。

参考文献

[1]李和平.基于物联网的矿井智能巡检机器人控制系统设计[J].2015：11-14.

[2]张慧颖.现场环境智能巡检机器人设计[J].2016：56-60.