高原+張興永+張衛(wèi)東+高盛+徐沖

【摘要】 研究得知，電纜隧道巡檢機(jī)器人應(yīng)用于電纜隧道巡檢過程中，不僅提高了隧道巡檢過程的自動(dòng)化程度，同時(shí)提高巡檢的準(zhǔn)確度和精度，大大降低了電纜維護(hù)人員的工作難度，確保了隧道電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行。介于此，本文詳細(xì)分析了電纜隧道巡檢機(jī)器人的有效運(yùn)用，旨在不斷提高隧道巡檢機(jī)器人的應(yīng)用水平，提供行之有效的可行性建議。

【關(guān)鍵詞】 電纜隧道 巡檢 機(jī)器人 技術(shù)

當(dāng)前，城市地下電網(wǎng)建設(shè)普及，電纜故障問題也隨之并發(fā)，為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道電纜出現(xiàn)的故障并且予以消除，限于隧道特殊的環(huán)境，人工檢查成本高、檢查難度大等問題，巡檢機(jī)器人則成為了首選工具。研制電纜隧道巡檢機(jī)器人，開展電纜隧道巡檢作業(yè)具有重大現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)電纜隧道巡檢機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行深入研究，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

一、電纜隧道巡檢機(jī)器人技術(shù)的評(píng)價(jià)分析

隧道巡檢機(jī)器人在電纜隧道巡檢過程中發(fā)揮著重要作用，常用巡檢機(jī)器人有：輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人、軌道式機(jī)器人以及多雙足式機(jī)器人。不同巡檢機(jī)器人特點(diǎn)不同，輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是轉(zhuǎn)向靈活、機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，較適用于常移動(dòng)的場(chǎng)合，比如：交通隧道的維修和維護(hù)等；履帶式機(jī)器人則能夠較好地適應(yīng)復(fù)雜地面，具有較好地越障能力，明顯優(yōu)于輪式機(jī)器人；導(dǎo)軌機(jī)器人在巡檢過程中，主要沿著事先規(guī)劃好的路線進(jìn)行巡檢，通常會(huì)繞道而行直接抵達(dá)目的地。電纜隧道的特點(diǎn)是空間狹小，機(jī)器人在接近地面敷設(shè)的電纜時(shí)，由于避障空間不夠，通常會(huì)直接翻越障礙物，但是這種越障方式會(huì)給電纜的穩(wěn)定運(yùn)行帶來直接或者是間接危害，使用路徑穩(wěn)定的導(dǎo)軌機(jī)器人，則可以有效避免給電纜造成的危害。因此，電纜隧道環(huán)境下使用軌道巡檢機(jī)器人要明顯優(yōu)于其它類型機(jī)器人，更有利于保護(hù)隧道電纜。

二、巡檢機(jī)器人的功能設(shè)計(jì)

電纜隧道巡檢機(jī)器人系統(tǒng)主要由四大模塊組成，分別為主控模塊、控制模塊、電源管理模塊、安全充電模塊。電纜隧道中滲水、電纜老化、腐蝕、破損以及電纜陰燃現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，巡檢機(jī)器人在這些模塊的作用下可以準(zhǔn)確定位電纜故障位置、減少電纜火災(zāi)以及類似事故發(fā)生，確保隧道電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行，最終促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。

三、隧道巡檢機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)。隧道電纜巡檢機(jī)器人進(jìn)行地下作業(yè)，復(fù)雜的地下環(huán)境（如：碎石塊、土堆等）會(huì)給巡檢過程帶來難度，由此可見，良好的行走和越障機(jī)構(gòu)是巡檢機(jī)器人必不可少的。巡檢機(jī)器人在應(yīng)用過程中配備紅外成像設(shè)備以及搭建可控云臺(tái)則更有利于幫助電纜維護(hù)人員掌握電纜運(yùn)行狀況。

2、導(dǎo)航與定位技術(shù)。自主導(dǎo)航功能可以提高機(jī)器人的智能化程度，依靠這項(xiàng)功能可以科學(xué)規(guī)劃行走路徑，不僅能夠規(guī)劃全局路徑，還能夠規(guī)劃越障路徑。因此，巡檢機(jī)器人自主導(dǎo)航功能的應(yīng)用，促使機(jī)器人在隧道巡檢過程中自動(dòng)進(jìn)行路徑規(guī)劃，選擇最優(yōu)路徑，順利跨越各種障礙，此外，借助于超聲、紅外和視覺傳感器能夠?qū)χ車淼拉h(huán)境自動(dòng)成像，幫助機(jī)器人確定下一個(gè)位置，幫助電纜維護(hù)人員準(zhǔn)確掌握隧道電纜狀況。

3、通訊技術(shù)。電纜隧道巡檢機(jī)器人中一個(gè)重要模塊是通訊模塊，它是實(shí)現(xiàn)人與上位機(jī)通訊的橋梁，發(fā)揮的主要作用是在人與上位機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，上位機(jī)與機(jī)器人通訊示意圖，如圖-1所示。巡檢機(jī)器人由上位機(jī)控制，控制手段主要是發(fā)送各種遙控指令，比如：圖像采集指令、定位拍照指令、行走指令等，機(jī)器人執(zhí)行這些指令后，可以有效獲取實(shí)時(shí)錄像、自身方位、電纜運(yùn)行紅外圖譜等，然后將這些信息傳輸給上位機(jī)。因此，在兩者之間通訊過程中要確保通訊流暢，設(shè)備寬帶信息傳輸速度要快，有科學(xué)的抗干擾設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離通訊。

4、線路檢查與故障定位 。線路檢查與故障定位是巡檢機(jī)器人經(jīng)常使用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。電纜隧道環(huán)境復(fù)雜特殊，必須順利跨越障礙才能夠確保巡檢任務(wù)完成。隧道巡檢機(jī)器人在線路檢查和故障定位過程中，則需要使用視覺傳感器和紅外探測(cè)傳感器，紅外探測(cè)傳感器主要監(jiān)測(cè)斷股和接頭松動(dòng)現(xiàn)象，視覺傳感器則主要通過高清攝像頭對(duì)電纜周圍環(huán)境錄像，然后將視頻傳輸至上位機(jī)，供操作人員科學(xué)判斷電纜外觀的損壞情況。

總結(jié)：綜上所述，隧道電纜巡檢機(jī)器人在隧道電纜巡檢方面發(fā)揮著重要作用，多樣化巡檢機(jī)器人可以有效提高故障診斷效率和故障位置定位精度。隧道機(jī)器人的開發(fā)設(shè)計(jì)一直是隧道電纜巡檢過程自動(dòng)化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，隧道巡檢機(jī)器人可以搭載的傳感器種類越來越多，故障診斷速度更快、精確度更高，自動(dòng)機(jī)器人在工業(yè)隧道內(nèi)的應(yīng)用也必將更為廣泛。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李團(tuán)結(jié)，機(jī)器人技術(shù)[M]電子工業(yè)出版社，2009

[2]李正.高壓輸電線路白主巡檢機(jī)器人的研究[D]上海大學(xué)，2013.

[3]姜蕓，付莊.一種小型電纜隧道檢測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]華東電力.2009（01）

[4]趙亮，馮林，吳振宇.基于FPGA的小型機(jī)器人無線通信系統(tǒng)[J]計(jì)算機(jī)工程.2010（13）