电力隧道智能监测机器人设计及应用研究

发布时间：2020-03-20 17:30

【摘要】：在现代城市建设过程中,出于在市容市貌建设上的要求和城市发展建设用地成本节约等原因,各地城市规划建设单位在城市空间利用上不断追求,电力隧道也就在这个大背景下被广泛应用在国内各级城市的建设中来。但是电力隧道作为重要的电力能源输送设施,其深埋于地下,内部环境相对密闭,部分路段存在积水等情况,同时也因建设时代不同,各地的电力隧道在内部设备设施的布局上也存在规范性不足的问题,这些综合因素造成了电力隧道在日常运行巡视、检修时的困难。一般传统的电力隧道内部监控采用固定安装的各种摄像机采集内部设备设施的外观状态,采用传统仪器、表记采集内部设备设施的内环境气体含量、温度和湿度等数据,这种方案基本能够完成日常巡视、检修的要求,但是也存在数据采集手段单一、监控范围和角度受限以及因监控设备多而导致的故障几率大的情况。同时传统的监测设备对于数据的分析处理往往智能化程度不足,面对巨大的数据量,智能化的分析手段就显得非常必要了。当然了,电力隧道内部环境相对恶劣,存在各种坡度、转弯等隧道空间形态,局部路段存在的潮湿和积水情况对于人工巡视造成了极大困难,对于传统的监测设备来说也很难完全适应这些环境。针对上述问题,本论文针对电力系统电力隧道日常巡视、检修的需要,设计了一种自动化、智能化程度高的可移动式智能监测机器人方案,来完成电力隧道日常运检任务,提高电力隧道运检的自动化、智能化程度。本课题主要进行了电力隧道智能监测机器人技术课题的三个方面的技术研究:(1)根据电力隧道内部环境特点设计的运动承载系统,其采用方便施工敷设的轨道式搭载平台来确保机器人的运动范围和监测范围,通过动力传动系统的导向轮系和伺服电机驱动满足隧道内机器人精确可控直线、爬坡、转弯等行走动作,方案根据电力隧道防火门的安装方式和使用特点,设计了隧道内防火门通过方案,解决机器人通过时的防火门障碍问题,保证了机器人在隧道内的无障碍运行。(2)根据电力隧道内部通道形状存在弯角、坡度和强电磁干扰等情况,设计了无线通讯及有线通讯结合的通讯技术方案,采用自愈式光纤链路通讯技术和无线数据漫游方式,来保证监测数据的即时上传的安全性、可靠性和传输效率。(3)设计了通过搭载在线式监测设备的智能监测系统,采用人工智能技术的模式识别技术对隧道内部设备、设施的外观状态、破损情况进行全面监测,同时对于隧道内部环境的积水、沉降、异物入侵情况进行自动监测判断和预警,人工智能技术的应用大大提高了电力隧道的输电运行安全系数。
【图文】：

示意图,电力隧道,监测系统,集中监控系统

成本地数据的处理，并根据电力系统集中监控的需求对数据进行打包处理，经电逡逑力系统的专用网络上传至电力集中监控系统，由电力系统的集中监控系统对各电逡逑力隧道的运行情况进行总体调度和监控。电力隧道监测系统整体架构如图２邋—邋１逡逑所示。逡逑电力集中监控系统逡逑本地基站后台系统逡逑分布式通讯控制箱逡逑电力隧道无线设备逦通讯转接设备逡逑无线逦｜有线通讯逡逑网络逦链接逡逑电力隧道逦固定６逦固定６逦固定６逦固定Ａ逡逑智能监测机器人逦局放环流环境可见光ｔｉ测逡逑图２—１电力隧道监测系统整体架构示意图逡逑５逡逑

机器人系统结构,智能监测

位于集控中心的基站层和实现终端与后台之间互联的通信层。逡逑基站层在配置上主要由后台监控软件、后台服务器、显示器及双向对讲等组逡逑成。主要功能是对终端层采集的设备监测数据进行分析和处理，从而获得设备状逡逑态信息。以规程、规范为依据判断是否存在缺陷，能自动报警提示。将设备分析逡逑结果一方面存入基站层数据库，另一方面上传电力集中监控系统，便于总体调度逡逑与监控，同时也具备与运维站综自系统、ＭＩＳ系统、安防、消防系统等外部系统逡逑实现数据的共享功能。逡逑网络层由具备漫游功能的多无线站点、网络交换机、光电转换器等设备组成，逡逑负责建立基站层与智能终端层的网络通道，实现监测数据的及时上传以及后台控逡逑制指令的下达。逡逑终端层由轨道总成及机器人移动终端构成，，终端层主要由监测系统、运动承逡逑载系统、通讯系统、环境检测系统、机器人辅助系统及其他部件等组成，负责完逡逑成电力隧道各种各种监测数据的采集、隧道环境检测数据的采集和其它辅助功能。逡逑机器人的主要系统结构如图２邋—邋２所示。逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM75;TP242

【参考文献】