轨道式智能巡检机器人，助力综合管廊安全运维

1 引言

当前城市综合管廊建设已经成为天下范围内的发展趋势，2017年5月住建部、发改委团结发布《全国城市市政基础办法建设“十三五”规划》，截至2017年4月底国内地下综合管廊试点项目已开工建设687 km，建成廊体260 km，完成投资400多亿元。未来10年地下综合管廊需求超3万公里，投资规模将达1.8万亿。在此配景下，综合管廊巡检机器人行业迎来发展契机。

2 管廊巡检机器人性能对比分析

根据《综合管廊智能化巡检机器人通用技术尺度》征求意见稿，巡检机器人按行走机构型式可分为：有轨式和无轨式（轮式、履带式）；巡检机器人按控制方式可分为：自主控制、半自主控制、人工遥控。由下表可知，管廊机器人巡检多接纳轨道式，适合全自主巡检及半自主巡检。性能对比分析如下：
表1 巡检机器人优势对比

表2 巡检控制方式对比

3 综合管廊智能化巡检机器人功能

颠末总结分析，常见功能如下：
（1）环境检测功能：基于各类环境传感器，对于廊体内温湿度、有害气体含量、空气含氧量、烟雾浓度、光照度、井盖等状态进行检测。
（2）图像采集功能：基于可见光视频和热成像技术，进行视频巡检和红外测温等检测。
（3）仪表辨认功能：基于计算机图像视觉分析技术，将场景中配景和目标（指针或读数）分离，通过对目标的分析，辨认出仪表读数。
（4）智能防撞与自主避障功能：接纳红外避障传感器，遇到停滞自动停止并报警，防止碰撞造成职员和装备的损害。
（5）自动报警功能：检测到环境或机器人自身异常时，可在现场或传输到控制端进行报警。
（6）交互式对讲指挥功能：通过搭载拾音器及高清摄像机，实现现场与平台间音视频交互，可作为应急通讯功能。
（7）管线检测功能：可针对气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）局放检测，去除安全隐患。
（8）自动天生巡检报表功能。
4 性能需求及常用控制指标

综合管廊内部环境复杂而恶劣，给水、排水、热力、燃气、电力、电信等管道排布此中，空间局促、昏暗、潮湿，乃至会出现有毒害气体走漏的环境。因此管廊巡检机器人必须具有相应的功能，才能顺利完成巡检工作，性能需求及常用控制指标如下：
（1）移动机动本领：在管廊复杂的环境中，巡检机器人必要具备机动移动的本领（有轨式巡检机器人最小转弯半径应不大于自身长度的2倍；无轨式巡检机器人应具有原地自转本领且最小转弯半径应不大于自身长度的1倍）。
（2）全面监测本领：机器人必须及时监测管内各类管道及环境参数、机器人的自身状态信息等。
（3）及时信息转达：机器人能够将监测数据及时传输回操纵中心，延时≤100ms。
（4）远程操纵本领：工作职员可以远程、及时控制巡检机器人完成巡检使命。
（5）正确定位系统：巡检过程中，机器人的定位精度应小于±100 mm，重复定位偏差应不大于50 mm，且在行进出现毛病时应能自主纠正；沿固定轨道巡检，精准到达预置位置，偏差≤1 cm）。
（6）安全运行本领：防撞及避障功能、交互式对讲指挥功能（视频、音视频信息交互）等。
5 管廊巡检机器人控制系统关键技术讨论

管廊巡检机器人涉及的关键技术包罗传感器技术、无线通讯技术、机器人定位技术等。
5.1传感器技术

传感器用于感知管廊内部环境与机器人自身的状态，包罗：气体传感器、视觉传感器、间隔传感器、惯性传感器等。
5.2 无线通讯技术

管廊巡检机器人在地下综合管廊实行日常使命，必要传输的信息大，及时性高。ZigBee与蓝牙的无线通讯方式传输间隔短、传输速率低，故不适合管廊。管廊处于地下，外界的4G信号难以覆盖，如果在管廊内部架设基站，必要覆盖整个廊体，建设和运营费都很高，故不实用。WLAN无线局域网具有实行简朴、后期的扩展机动、维护成本低等特点，并可满足通讯要求，故被广泛接纳。

6 接纳综合管廊机器人具有以下优势

管廊巡检机器人可降低人工巡检工作中的危险性，也会弥补巡检职员负担过重的缺点。相比于传统人工巡检方式，接纳综合管廊机器人具有以下优势：
（1）安全性：管廊巡检往往处于昏暗、潮湿、幽闭且狭长的空间环境，巡检过程中轻易遇到有毒有害气体、泄露的燃气和强电等危险，同时不可避免会对巡检职员的生理构成肯定负面影响。接纳巡检机器人降低了巡检职员造成伤害的可能。在遇到突发环境时间，机器人还可以代替人工进行变乱探查、现场通讯、灭火等工作。
（2）及时性：地下管廊短则几公里、长则数十公里，其内部空间结构复杂，具有装备多、定位难的特点。出现故障必要快速正确定位。人工巡检获取的信息轻易出现不全面、不规范、滞后等问题。接纳巡检机器人可以规范、及时、全天候、系统地获取巡检数据。
（3）分析猜测性：管廊巡检机器人可以获取大量结构化的运维数据，基于数据，结合管廊运行特点及相干经验数据，可以建立运维分析模子进行分析和猜测。主要针对电力、热力、燃气等进行高温和高限报警等。
（4）经济性：由于管廊人工巡检工作环境恶劣且具有肯定危险性，其成本有逐年增加的趋势。管廊巡检机器人购置成本较高，但具有运维成本低，费用稳固，可24小时及时分析等优势，信赖未来的经济优势会越发明显。

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