配網電纜隧道智能巡檢機器人的研究及應用.pdf

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1、CSG 2018.All Rights Reserved深圳龍崗供電局長沙理工大學深圳昱拓智能科技有限公司2023年6月CSG 2018.All Rights Reserved知識產權聲明 南方電網公司擁有本作品的知識產權，未經南方電網公司書面許可，任何單位和個人不得擅自使用（包括但不限于復制、發行、轉載、通過信息網絡傳播等），否則，南方電網公司將依法追究法律責任。Intellectual Property Rights Statement China Southern Power Grid is the owner of the intellectual property rights of

2、 this work.Any person or organization shall not utilize(including but not limited to reproduce,distribute,transmit or disseminate through the internet)without the prior written permission of the owner and will be held legally responsible otherwise by China Southern Power Grid.CSG 2018.All Rights Res

3、erved1、項目研究的必要性運行環境惡劣目前在大城市中電網公司配網線路大多走地下管道。然而地下管道環境惡劣（密封，空氣不暢，溫度高，潮濕，），且容易遭受各種損壞，如施工破壞，污水污泥倒灌，廢舊機油等易燃物等造成火災隱患。這不僅對配網管道線路造成極大的危害，運維人員難以入內，沒有更有效手段發現電纜溝內的隱患?，F有解決措施現有措施目前大部分撬開蓋板人員爬進去進入，效率低下，容易造成缺氧獲中毒等安全隱患；或者利用爬行機器人進入，但爬行機器人要求的環境較高，目前的電纜溝內電纜不規整，淤泥及其他雜物等較多，很難前進，很容易造成翻車，需要人員進入取回等弊端很難實現有效巡視。項目成果背景CSG 2018.

4、All Rights Reserved 配網隧道巡檢機器人具有以下主要功能：1）機器人行駛及定位；2）視頻采集與圖像識別；3）隧道環境數據采集與分析；4）異常情況的報警。5）隧道環境無線通信；2、成果技術介紹配網隧道巡檢機器人系統通過無線自線網（Mesh）網絡通訊，其硬件組成主要包括無線通訊終端、動力組件(包括前后電機和驅動器)、主控板、云臺系統（包括可見光、紅外成像儀及局部放電檢測模塊）、工業顯示彩屏、電池系統、傳感器組件（包含溫濕度傳感器、氣體傳感器、煙霧傳感器、油煙傳感器）、超聲波避障等組成。2.1 配網電纜隧道巡檢機器人功能介紹配網電纜隧道巡檢機器人功能介紹CSG 2018.All R

5、ights Reserved2、成果技術介紹1、采用無線自組網(MESH)通信組件，巡檢現場隨時可組網工作；2、氣體傳感器(包括H2S、CO、O2、CH4)數據采集與處理；3、環境溫濕度、煙霧、油煙檢測；4、電機控制，通過CAN總線實現前后行走電機控制、云臺電機控制；實現局放伸縮臂的控制（步進電機）；5、高清圖像采集，視頻流通過自組網通訊系統傳輸給后臺；6、紅外溫度采集，溫度數據流通過自組網通訊系統傳輸給后臺；7、障礙物檢測，超聲波測距，前后兩路超聲波檢測；8、顯示屏指示功能，指示電池電量等信息，采用RS232通訊；9、局部放電檢測功能，通過RS485通信；10、電纜隧道內部照明，機器人前后照

6、明控制；11、系統電池管理功能，讀取電池電壓、電流、剩余電量（SOC）等信息；2.2 配網電纜隧道巡檢機器人硬件功能配網電纜隧道巡檢機器人硬件功能CSG 2018.All Rights Reserved2、成果技術介紹2.3 配網電纜隧道巡檢機器人功能模塊配網電纜隧道巡檢機器人功能模塊CSG 2018.All Rights Reserved2、成果技術介紹2.4 配網電纜隧道巡檢機器人通信方式配網電纜隧道巡檢機器人通信方式無線MESH自組網示意圖主控板模塊組成框圖CSG 2018.All Rights Reserved2、成果技術介紹2.5 配網電纜隧道巡檢機器人軟件功能配網電纜隧道巡檢機器人

7、軟件功能 配網隧道巡檢機器人軟件采用FreeRTOS為基礎嵌入式操作系統，總體軟件框架分為三層設計，包括設備驅動層，操作系統層，應用層。通過分層設計，達到“高內聚，低耦合”的軟件設計效果。CSG 2018.All Rights Reserved2、成果技術介紹2.6 配網電纜隧道巡檢機器人通信方式配網電纜隧道巡檢機器人通信方式后臺軟件系統架構 機器人后臺系統采用C/S架構，主要由以下4個子系統組成；其中，數據接入、數據緩存、應用服務(數據存儲)為Server端，主要提供數據接入、處理、存儲能力；應用服務、配置管理為Client端，主要提供數據展示、操作能力。1、數據接入：信令數據接入模塊和音視

8、頻數據接入模塊；。2、數據緩存：實時數據庫模塊：3、應用服務：流服務模塊、實時數據監控模塊和歷史數據存儲/查詢/分析模塊4、配置管理：機器人配置模塊、告警配置模塊、巡檢配置模塊和地圖配置模塊5、其它：包括用戶管理、電源管理、系統參數配置等。CSG 2018.All Rights Reserved2、成果技術介紹2.7網電纜隧道巡檢機器人網電纜隧道巡檢機器人運動方式運動方式CSG 2018.All Rights Reserved3、成果優勢3.1 技術指標技術指標序號類型指標型號接口1H2S0100ppm；精度：3%SGA-400B-H2STTL2CO01000ppm；精度：3%SGA-400B

9、-COTTL3O2030%Vol；精度：3%FSSGA-400B-O2TTL4CH40100%lel；精度：3%SGA-400B-CH4TTL5煙霧02000ppm；精度：5%SS5100電壓輸出6溫度-40 +85；精度：0.5 IIC7濕度0100RH；精度：2RH IIC8油煙0100ppm；精度：10%FS油煙檢測變送器RS485CSG 2018.All Rights Reserved3、成果優勢3.1 技術指標技術指標型號08BY-0520-50備注電壓5.0V/DC 驅動方式2-2 空載牽入頻率800pps min 空載牽出頻率1000pps min 牽出扭矩2.0gcm減速比1：

10、50絕緣等級E級 使用工作范圍-10+60 存儲溫度范圍-20+80云臺電機驅動器規格參數表CSG 2018.All Rights Reserved3、成果優勢3.2 指標對比指標對比比較項目比較項目本項目達到的技術指標本項目達到的技術指標國內外最先進技術指標國內外最先進技術指標電纜溝道巡檢機器人的技術 采用吊軌索道式、自由滾動式、行架進行式多種運行方式，在復雜條件積水淤泥等運行環境下機器人巡檢通過率達99%；設計的軌道架設簡單方便，運行快捷通暢；機器人體積小，重量輕，攜帶便攜，能在直徑30cm的狹小空間中開展作業。能實現精準且快速對電纜運行數據一體化采集、傳輸、存儲、分析。本成果實現將吊索式

11、及環形主體滾動技術集成在電纜溝巡檢機器人中應用的技術，在已見報道的文獻中，未見有體現。目前研究的電纜溝巡檢機器人運行方式基本配合底座系統或者升降平臺等開展作業，不適合復雜空間運用，通過率在70%，巡檢速度也較慢。CSG 2018.All Rights Reserved3、成果優勢3.3 成果鑒定及測試報告成果鑒定及測試報告CSG 2018.All Rights Reserved4、成果應用介紹4.1 應用場景應用場景 主要應用于的二類應用場景：日常巡檢和緊急搶修。1、日常巡檢：由電纜隧道井口進入，在隧道內行走，實時開展視覺巡查、溫濕度測量、氣體檢測、紅外熱成像等巡檢工作，所感知的電纜溝內信息將

12、傳輸至地面基站用于判斷日常運行狀態。2、緊急搶修：在出現意外事故，迫切需要人員下井搶修時，首先利用機器人快速了解電纜隧道內的溫濕度、有害氣體濃度、發熱點位置等狀態信息，以便緊急檢修時保障人員安全，提高搶修效率。CSG 2018.All Rights Reserved4、成果應用介紹4.2 功能示例功能示例CSG 2018.All Rights Reserved4、成果應用介紹4.3 應用示例應用示例CSG 2018.All Rights Reserved4、成果應用介紹4.3 應用示例應用示例CSG 2018.All Rights Reserved4、成果應用介紹4.4 應用示例應用示例CSG

13、 2018.All Rights Reserved4、成果應用介紹4.5 經濟效益分析經濟效益分析 2021年6月起推廣吊索式及環形主體滾動技術集成在電纜溝巡檢機器人50多臺，代替人員巡檢120次，發現電纜溝內淤積、電纜溝道內雜物堆積、榕樹氣根破環等缺陷10多次。按照電纜線路運行規程，電纜線路正常巡視周期為1次/季度，深圳供電局范圍內電纜溝道長度3320kM（可按照索道供給機器人正常運行），1臺機器人運行速度每天可以按照7.5kM/天*2人，人工巡視電纜溝1kM/天*2人（經驗值），預計節約人工支出=1320kM*4次/年*（7.5kM/天*2人-1kM/天*2人）=68640人天。節約人工成

14、本=68640人天*510元/天=3500.64萬元，整體運行1.5年，合計=1.5年*3500.64=5250.96萬元。CSG 2018.All Rights Reserved5、推廣前景5.1 成果推廣目錄成果推廣目錄CSG 2018.All Rights Reserved5、推廣前景5.2 成果標準展望成果標準展望 目前，國家大力發展新型電力系統智能配電建設，全國共有配網電纜溝道3萬多公里，配網電纜溝道不像主網隧道的運行環境那么好，配網溝道存在：積水、淤泥、電纜支架斷裂、電纜超容堆積等狀況難以滿足輪式、履帶式智能巡檢機器人的運行要求，時常出現運行不暢、障礙擱置、翻滾、水浸破壞等現象發生

15、，致使不能完全全面推廣。高電纜化率的大型城市上海、北京、深圳、廣州、佛山、東莞、西安、杭州等已經逐步推廣電纜溝道智能巡檢機器人巡線。根據中華人民共和國電力行業標準電力電纜線路運行規程規定，每3個月需對運行電纜線路進行1次定期巡視。CSG 2018.All Rights Reserved5、推廣前景5.3 成果標準展望成果標準展望 廣泛應用場景-新型電力系統智能配電巡檢機器人應用到城市電網配網電纜溝道上，減少配網運維人員工作量，全國應用量上20萬套左右，產值上100億元以上。成果兼容性極強，已經運行的配網電纜溝道的可以在一次設備不停電的情況下實施加上吊索改造。擴展應用場景：電纜溝道緊急布線、城市排污溝到巡檢等。標準立項為配網電纜運維、生產廠家、試驗、檢測提供一個指導。CSG 2018.All Rights Reserved謝 謝！THANK YOU！