摘要：近几年人工智能技术处于不断发展与进步的阶段，并且它被应用到越来多的行业当中，尤其是一些环境极其复杂以及危险的工作，大多已经将智能机器人取代传统的人工，它能有效保障工作人员的生命健康，同时大大提高了工作的质量以及效率，通过电力电缆智能巡检系统能有效达到不间断监控与火灾应急处置的目的。而本文针对智能机器人在电力电缆隧道巡检作出实践分析，具体内容如下。
关键词：智能机器人；电力电缆隧道；巡检工作
引言
随着城市化建设的不断加深，这导致当前的土地资源处于严重匮乏的阶段，而架空线路在这个过程中也被隧道电缆所取代，但是隧道电缆的工作中存在着较多不可预见因素，因此在运行的过程中容易引发各种安全事故，这时智能机器人也就能充分发挥出它的优势，将它应用在实际的电力电缆巡检工作中，高压电力电缆线路的安全稳定运行，同时还保障了电网工作人员的生命财产安全。
1、概述
目前隧道巡检机器人所采用的移动方式为轨道移动，同时它配以高清的摄像机以及红外线成像仪，这一设计的理念是为了能实现实时观察隧道内情况的目的。此外，它还具有感应有害气体、烟雾以及温湿度等功能，这样一来用户在应用该机器人的过程中，能及时掌握隧道内的具体情况，同时还能通过监控的平台对机器人进行有效的操控，能进行数据接入、数据储存以及统计等工作。该机器人还具备一点优势，那就是具有火灾报警联动处理的功能，当巡检机器人发现隧道内发生火灾时会第一时间通知灭火机器人，灭火智能机器人一旦接收到指引后，它能在最短的时间内到达事故现场，从而对事故现场进行有效的解决措施，进一步保障了电缆隧道内的安全。该系统所提供的数据接口为IEC61850，该数据接口正是电力系统的标准范围，它有助于电力大集控系统的有效接入。电缆巡检机器人除了以上提及的基本功能以外，还具有更智能化以及准确化的算法，它能有效并且准确地计算出电缆隧道内的问题所在，而该机器人的后台系统则是采用了人性化交互的设计，用户可以在后台内清晰地查看巡检的成果，同时该系统还会针对隧道内不用的问题提供不同的解决方案，适用隧道内各种复杂的环境。
2、电缆隧道巡检机器人优化设计的背景
2.1电缆隧道巡检工作现状
伴随着电力行业的进步和城市化进程的推进，越来越多的城市、电厂以及工矿企业开始采用地下电缆隧道来实现日常电能供应，此举一方面缓解了地面铺设电缆给道路交通和周边建筑带来的影响，另一方面也提高了电缆使用的寿命，使电能传输过程中电力事故的发生几率有所降低。但是，将电缆埋设于地下隧道之中意味着电缆巡检工作的难度更大，同时，由于现有电缆隧道管理力度不足，多数电缆隧道中存有很严重的火灾隐患和有毒气体隐患，一旦巡检人员在进行日常巡检时未能按照相关规定穿戴防毒防高温设施，很容易受到有害气体、有害烟雾或高温的生命安全损害。此外，目前我国针对电缆隧道的综合监控系统网络仍未能构建成功，且根据部分地区的应有现状来看，整个监控系统投资成本相对较高，效果较不明显，因此具体巡检工作仍以人工检查为主。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2电缆隧道巡检机器人应用现状
从目前来看，只有少数城市的电缆隧道中应有了电缆隧道巡检机器人，且基本均是采用轮式或履带式结构在隧道地面上运动，然而根据实际调查结果，虽然电缆隧道巡检机器人的应用在很大程度上减轻了巡检工作的人力成本压力，但具体巡检效果远不及人工巡检，具体主要存在以下几种问题：首先，由于电缆隧道地面往往具有一定的积水和碎石，地面运动机器人往往在运动时会受到地面条件的限制，再加上我国电缆隧道规划仍较为混乱，很多隧道路段会存在楼梯或杂物，这也在很大程度上阻碍了机器人的正常巡检；其次，由于地面巡检机器人必须在路面上行驶，因此并不能巡检电缆的详细情况，再加上绝大多数电缆均布置于隧道顶部，使得地面机器人并不能近距离观测，巡检效果十分一般；最后，当前巡检机器人仍无法摆脱人工充电，仍需要定期安排专人进行充电作业，再加上现有机器人多尺寸较大，负重较多，充电周期相对较短，使用效益相对较低。
2.3电缆隧道巡检机器人通信结构研究现状
根据我们对目前市场上常见电缆隧道巡检机器人的调研结果来看，无论是国外设计的“巡游者”地下检测机器人还是我国研究的履带式电缆巡检机器人均仍普遍采用基于WIFI的无线通信方式，即借助隧道顶部的无线传输装置和机器人头部的CPE来实现实时通信，但从实际应用情况来看，该种通信方式在安全性方面仍有较大漏洞，且通信过程相对不稳定，很容易受到外界因素的影响，由此可见，研究可见光通信是十分必要的，且正是因为巡检机器人对于通信功能的强烈需求，才使得可见光通信成为了智能巡检机器人推广应有的关键所在。
3、电缆隧道巡检机器人的运用
电缆隧道环境复杂特殊、通风效果较差，由于线路长时间负荷运行，容易产生自然老化、腐蚀或者遭受生物啃噬引发电缆隧道火灾，再加上维修人员难以进入隧道内进行巡检，一旦发生火灾，火势蔓延速度和范围将更加难以控制，如果不能在第一时间进入火灾现场控制火势，将会引发更严重的停电事故，后续的修复工作也更加困难，造成的经济损失和社会损失也将是无法估量。此时，电缆隧道巡检机器人就发挥了其自身的优势，可以及时、准确的提供电缆火灾发生的位置，并且自身配备小型干粉灭火装置，当环境温度上升至设定值时，电缆隧道巡检机器人通过通讯系统，接收远程管理平台以及本地中心管理平台的控制指令，然后获取指令控制发射超细灭火干粉进行灭火。同时，还可以对老化、腐蚀以及遭受啃噬的部位进行定位和修复，提高电缆线路使用寿命的同时还能有效降低火灾对电缆线路造成的破坏。此外，为了确保电缆巡检机器人在复杂环境中安全、稳定的运行，巡检机器人的控制程序所发的各种指令都是在无线网络环境下进行的，通过后台控制器和巡检机器人系统中的无线网卡，可以建立两台计算机之间的无线网络连接。针对控制系统要求，搭建基于LabVIEW软件，设计客户端和服务器之间的无线通讯软件，实现图像信息的实时采集、无线传输等功能。电缆隧道巡检机器人配备高带宽、抗干扰能力强、传输距离远的通讯模块，能够将电缆线路实时视频图像信息传输至用户端。隧道巡检机器人设计生产完后，为了进一步验证巡检机器人结构和功能的合理性以及可靠性，需要对其进行爬坡、翻越以及无线通讯等多方面的试验分析，本文研究的电缆隧道巡检机器人通过动力学和运动学试验，验证了其可以适用于电缆索道或者管道等复杂的封闭环境，可以有效地规划爬坡、翻越障碍的路线，明确驱动电机的工作指令，为机器人在电缆隧道环境中顺利巡检做好准备。
结束语
从以往电缆人工巡检的现状来看，实际巡检工作往往存在很大的危险隐患，尤其是电缆隧道内部环境的恶劣性，很容易阻碍巡检人员的正常工作，严重时甚至会给其生命健康安全带来威胁。由此可见，电缆隧道巡检机器人在电缆巡检工作中具有举足轻重的重要意义，对现有电缆隧道巡检机器人的通信结构进行优化设计，将间接提高巡检机器人的工作成效，并促进巡检工作质量的提高。
参考文献
[1]朱正国,吕鹏,宋屹峰,姜勇,刘国伟,刘顺桂,黄荣辉,章彬.电缆沟巡检机器人控制系统设计及仿真[J].电子设计工程,2018,26(17):150-153.
[2]赵晖.电缆隧道巡检机器人机械系统设计与作业性能研究[D].东南大学,2018.
[3]卢嘉栋.面向电缆隧道巡检机器人的漏泄电缆分布式系统[J].电气应用,2016,35(17):44-50.
[4]任新新,胡文韬,吕海翔,刘能,樊绍胜.电缆管道巡检清理机器人的研究与设计[J].电力学报,2016,31(02):141-147.
论文作者:佟宗超
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：隧道论文; 机器人论文; 电缆论文; 工作论文; 火灾论文; 通信论文; 环境论文; 《电力设备》2019年第20期论文;