电缆管道智能机器人的应用研究

赖敏琪 赖振星 李雪玲

摘 要 配电线路管道敷设电缆，管道内有很多诱发损伤电缆的不利因素，如施工队因为施工质量管控问题，遗留沙石、淤泥杂物等，展放电缆前不进行清理，将会在拖动过程中割伤电缆造成永久性缺陷，这些缺陷一旦出现发生会将线路安全造成巨大影响，且电缆维护难度大，查找缺陷复杂，费用昂贵。在铺设电缆前，管道也会经常出现蛇虫鼠蚁小动物躲藏情况，不时会发生施工人员被咬伤，危害施工人员安全，对工程进度造成影响。现阶段还没有有效的检查方案。基于以上背景发明智能化机器人巡检来解决问题。适用现时配电线路管道敷设电缆前巡检使用，应用前景广泛。

关键词 电缆;管道;智能;机器人

1 项目的研究背景

电缆管道智能检测机器人用在配电线路管道敷设电缆工作中，目前开展该工作时管道内有很多诱发损伤电缆的不利因素，如施工队因为施工质量管控问题，遗留沙石、淤泥杂物等，展放电缆前不进行清理，将会在拖动过程中割伤电缆造成永久性缺陷，这些缺陷一旦出现发生会将线路安全造成巨大影响，而且电缆维护难度大，查找缺陷复杂，费用昂贵。在铺设电缆前，管道也会经常出现蛇虫鼠蚁小动物躲藏情况，不时会发生施工人员被咬伤，危害施工人员安全，对工程进度造成影响。现阶段还没有有效的检查方案。基于以上背景发明智能化机器人巡检来解决问题。适用现时配电线路管道敷设电缆前巡检使用，通过長期以来的现场经验，若使用类似电缆管道智能检测机器人通过改进，让机器人进入管道，检测过程中，可快速实时抓取管道内部沉积情况，如发现有沉积障碍，可利用前夹头清障，检测清理完成后再替代人工放威亚线，可以克服上述耗时、绝缘性能破坏的缺点，并能提高放置电缆作业时间，应用前景广泛[1]。

2 分析存在问题

第一，铺设电缆前不能检测管道情况，危害大。一是管道也会经常出现蛇虫鼠蚁小动物躲藏情况，不时会发生施工人员被咬伤，危害施工人员安全，对工程进度造成影响。二是铺设前并没有检测管道内情况，在后续放置电缆的过程中电缆绝缘可能遭到破坏。第二，传统的技术无专业工具，依靠人力放置电缆导绳，作业时间长，人力耗费大。第三，结束敷设电缆工作以后，管道内遗留沙石、淤泥杂物等会损伤电缆上会导致电缆绝缘性降低，容易对电缆绝缘外层造成损害。带来安全隐患[2]。

3 要求的分析

第一，研发机械臂及专用夹头，通过研发旋转机械臂与夹头之间横滚、抓夹、俯仰，快速夹起电缆管道内的沙石杂物。再利用电缆管道智能检测机器人机身尾部的线扣牵引电缆导绳进行敷设，解决了电缆管道施工难度大和耗时长问题。第二，避免沙石等尖锐杂物损伤电缆绝缘层时发生故障的安全隐患，有效消除了损伤绝缘层故障时发生的运维人员的运维压力和社会经济效益，提高供电可靠性。

4 技术特点分析

4.1 智能巡视管道

电缆管道内危险难以预测，人工巡视无法实现，管道机器人，危险的事情让机器做。电缆管道智能检测机器人由爬行器、镜头、前夹头和控制系统组成，通过遥控器与机器人连接后，响应控制系统的操作命令，镜头的1080P像素可拍摄高清画质，实时回传画面，智能监控管道内情况。

4.2 智慧清障

巡视检测到管道内杂物后，通过机械手臂能通过控制实现360°旋转，抓夹轻易，高效清理障碍物。

4.3 高效牵引敷设电缆

利用电缆管道智能检测机器人机身尾部的线扣牵引电缆导绳进行敷设，机器人动力强，轻松行动翻越放线障碍，避免被卡住，通过遥控器的十字摇杆实现精准控制，作业简单易上手，提高敷设电缆导绳效率。

4.4 实现智慧作业管理

该成果安装了原装IC作业芯片，控制灵敏，反应迅速，负载能力强，防水防爆性能好，故障率低，信息传递快，实现智慧作业管理。

4.5 检测有害气体，保障人身安全

机器人车身设有气体检测装置，检测到管道有有害气体时，会进行灯光和声音报警，避免作业人员接触有害气体，保障作业人员的人身安全。

此成果解决了电缆管道敷设电缆施工难度大、敷线耗时长、作业风险高和管道内杂物清除问题，提高了作业效率，避免了砂石杂物等损伤电缆绝缘层时发生漏电的安全隐患。研发的机器人可延伸到电力各专业、建筑等行业涉及的管道检测作业的应用。

5 使用情况的分析

针对成功的项目经验和成果，制定成标准、制度。我们将此次项目的经验和操作方法制定成一份操作手册《管道检测机器人说明书》。申请国家发明专利1项，申请实用新型专利1项，已受理。并在清远清新供电局太平供电所新三石台区进行使用。机器人经过测试合格后，在广东电网有限责任公司清远清新供电局电缆铺设工程中使用。目前机器人运行良好。所制作的机器人受到基层一线和施工单位的欢迎，不仅减少了工程所需的人力，更加简易方便安装。

6 成果推广

6.1 制定推广计划

2020年，在广东电网公司清远供电局相关生产班组和工程施工作业中全面应用;2021年，在广东电网公司相关生产班组和工程施工作业中全面应用2022年，在南方电网公司相关生产班组和工程施工作业中全面应用。

6.2 适用条件

18cm至22cm的管道管径范围。适用于各领域检修、土建作业涉及的管道检测的辅助应用。

7 结束语

电缆管道智能检测机器人的研制，降低作业难度，节省工时，提高工作效率和员工满意度。电缆安全性能的提升，提高电网可靠性，有效防止了绝缘层损伤引起的施工人员、社会人员触电事故和停电故障。职创团队精益管理的改善革新技术，为后续的新产品开发也能持续发挥优势，企业开发能力的持续提高。

参考文献

[1] 梁永强.智能巡检机器人应用现状及问题探析[J].山东电力技术，2018，45（2）：31-34.

[2] 何缘，吴功平，王伟，等.改进的穿越越障巡检机器人设计及越障动作规划[J].四川大学学报（工程科学版），2015，47（6）：160-167.