CN103309324A - 隧道环境的移动式巡检设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道环境的移动式巡检设备，包括：沿隧道方向铺设的轨道，以及，安装在所述轨道上可移动的车载装置；其中，所述轨道内设置有供电电缆；所述车载装置内主要包括，与所述供电电缆相连的驱动电机、可转动摄像机，以及与所述驱动电机和所述摄像机分别相连的控制箱，该控制箱用于控制所述车载装置的运行和/或采集现场的数据。采用本发明，可以以现代科技技术手段实现对隧道的不间断巡检，取代人工巡检，节省人力；同时，还可以逐步实现对电力隧道内突发性事件的现场处理，在第一时间采取最有效的处理措施。

Description

隧道环境的移动式巡检设备

技术领域

本发明涉及摄像监控技术，特别是涉及隧道环境的移动式巡检设备。

背景技术

目前，对于隧道的巡检方式主要以人工巡检为主，巡视人员定期巡检，巡视工作内容单一且巡视工作效率较低。

为了提高电力隧道的防灾减灾能力，实现隧道内现场的全面实时监控，保障高压电缆网的安全运行，现有技术有一种改进的做法，就是在隧道内每隔一定距离安装一个摄像头，在控制室内对摄像头拍摄到的画面进行监控。

但是，摄像头的视角单一，甚至还可能存在视角盲点。一旦发生事故，无法在控制室内看清楚现场的情况。而且，事故现场可能还会伴随着散发有毒气体，二次爆炸等情形。如果立即往现场调派维修人员，有可能对人员的生命造成威胁。

再者，当隧道很长，沿途的摄像头有好几百个。对于在控制室内的监控，也难于第一时间发现事故，减少损失。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种隧道环境的移动式巡检设备，能够实现隧道的巡视，多角度、清晰、全面地掌握现场环境。

一种隧道环境的移动式巡检设备，包括：

沿隧道方向铺设的轨道，以及，安装在所述轨道上可移动的车载装置；

其中，所述轨道内设置有供电电缆；所述车载装置内主要包括，与所述供电电缆相连的驱动电机、可转动摄像机，以及与所述驱动电机和摄像机分别相连的控制箱，该控制箱用于控制所述车载装置的运行和/或采集现场的数据。

本发明属于一隧道内无人巡检机器人设备，以现代科技技术手段实现对隧道的不间断巡检，取代人工巡检，节省人力；同时，还可以逐步实现对电力隧道内突发性事件的现场处理，在第一时间采取最有效的处理措施。相对传统方式，摄像头看不清楚，立即委派人员前往又担心不安全，本发明有其快速、安全、高效的优势，填补了国内无隧道内无人巡检产品的空白。当灾情发生时，可以在现场指挥本区及邻近区域的施工人员疏散撤离。

在其中一个实施例中，所述车载装置，还包括：

至少一个车载照明灯，用于照明。

雷达定位器，用于收发红外线、超声波信号。

实施本实施例，采用高功率的车载照明灯配合上述可转动摄像机，有助于进一步看清现场环境，特别是对于尚未铺设照明线路的隧道深处，或灯光暗淡、灯光照射不到的暗处。另外，雷达定位器能够对障碍物和隧道内工作人员进行探测，防止碰撞造成人员或者设备损伤。

在其中一个实施例中，所述车载装置，还包括：

气体采集器，用于每隔预设时间，采集现场空气，探测有毒气体、可燃性气体的浓度。

所述车载装置，还包括：

温度探测器，用于感应探测现场的温度；和/或，

湿度探测器，用于感应探测现场的湿度。

实施本实施例，可以获取现场环境的空气成分、温度和湿度。隧道深处往往是处于一个缺氧、积水的环境，特别是，当发生灾害时，会伴随有毒气体的散发。获取以上信息，有助于分析是否应该委派维修人员进入。

在其中一个实施例中，所述控制箱，包括：

无线信号收发单元，用于接收控制指令，驱动所述车载装置内的器件进行工作。

与所述无线信号收发单元相连的DSP处理器，用于计算所述车载装置内的器件采集到的现场数据，并将计算的结果转换成网络接口信号；

所述无线信号收发单元，还用于传输所述网络接口信号。

实施本实施例，便于控制室通过无线信号控制本移动式巡检设备。另外，也便于通过移动式巡检设备获知现场环境的图像等数据信息。

在其中一个实施例中，所述车载装置，还包括：

与所述无线信号收发单元相连的语音对讲单元，用于监听和播放音频。

实施本实施例，现场的维修人员利用本移动式巡检设备进行协同作业，特别地，现场维修人员可以直接向控制室汇报现场的处理状况，以及接受控制室的调度指挥和委派任务。

附图说明

图1为本发明隧道环境的移动式巡检设备的示意图；

图2为本发明隧道环境的移动式巡检设备的第一实施例示意图；

图3为本发明隧道环境的移动式巡检设备的第二实施例示意图；

图4为本发明隧道环境的移动式巡检设备的第三实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图1为本发明隧道环境的移动式巡检设备的示意图，包括：

沿隧道方向铺设的轨道，以及，安装在所述轨道上可移动的车载装置；

其中，所述轨道内设置有供电电缆；所述车载装置内主要包括，与所述供电电缆相连的驱动电机、可转动摄像机，以及与所述驱动电机和摄像机分别相连的控制箱，该控制箱用于控制所述车载装置的运行和/或采集现场的数据。

现有技术当中，利用安装在隧道各个监测点的摄像头，采集现场环境的视频信号，并通过光纤网络将数据发至服务器，以供后台维护人员进行监控。但对于隧道巡视，还主要依靠人力。当发生事故时，难以全面掌握现场环境。

本发明属于一隧道内无人巡检机器人设备，以现代科技技术手段实现对隧道的不间断巡检，取代人工巡检，节省人力；同时，还可以逐步实现对电力隧道内突发性事件的现场处理，在第一时间采取最有效的处理措施。相对传统方式，摄像头看不清楚，立即委派人员前往又担心不安全，本发明有其快速、安全、高效的优势，填补了国内无隧道内无人巡检产品的空白。当灾情发生时，可以在现场指挥本区及邻近区域的施工人员疏散撤离。

具体地，沿隧道方向铺设的轨道可以位于地面、墙壁，甚至悬吊于隧道顶端。轨道在设计中就开设了电缆槽，用于铺设供电电缆，同时保护所述供电电缆。在施工过程中，无需额外铺设电源线。轨道主体作为移动式巡检设备及供电电缆的承载主体，是重要的硬件组成部分。本方案采用工字型铝合金轨道。铝合金轨道的一侧用于安装供电感应电缆，另一侧用于驱动轮行走空间。轨道主体包括铝合金轨道，轨道连接件等，需要根据现场隧道的测绘进行设计，适应上下坡和转弯等功能。轨道上敷设的电缆和车载装置之间要有良好的电磁兼容。

车载装置是整个移动式巡检设备的核心组成部分，承担隧道内巡检和现场处置的主要功能，主要包括以下部件：与所述供电电缆相连的驱动电机、可转动摄像机，以及与所述驱动电机和摄像机分别相连的控制箱。优选地，摄像机采用以下规格：防护等级IP68；内置高清晰度最大36倍一体化防抖摄像机；亮度自适应功能，无需额外调节和设置；清晰度：彩转黑、480线；有效监控范围不小于30米；云台：360度水平和垂直方向125度转动。控制箱可以按照自动巡检程式运行驱动电机，通过摄像机记录在巡检过程中采集到的图像或影像数据。当然，也可以通过控制室的远程控制，或者手持的近距遥控进行操作。

本技术方案通过在隧道内建设轨道，使监控设备可在隧道内沿轨道移动，解决固定监控只能定点和不能近距离观察的缺点，对隧道本体和真正意义上的可视化巡视。已建的环境监控系统是通过分布在隧道内多个监测点的传感器来采集数据，本技术方案使用的监控设备集成了多种信息的采集功能，相较多点分布的采集单元来说，其设备工作的可靠性更高，能有效降低设备维护工作量及维修成本。

优选地，本发明尤其适用于电缆隧道，对隧道内的电缆进行巡视。或者，也适用于其它类似的狭窄细长隧，人员不便进入的隧道。实现隧道的巡视，多角度、清晰、全面地掌握现场环境。

图2为本发明隧道环境的移动式巡检设备的第一实施例示意图。与图1相比，图2的实施例能够在阴暗的环境中摄录现场画面，另外，也可以对障碍物和隧道内工作人员进行探测，防止碰撞造成人员或者设备损伤。

在其中一个实施例中，所述车载装置，还包括：

至少一个车载照明灯，用于照明。

雷达定位器，用于收发红外线、超声波信号。

实施本实施例，采用高功率的车载照明灯配合上述可转动摄像机，有助于进一步看清现场环境，特别是对于尚未铺设照明线路的隧道深处，或灯光暗淡、灯光照射不到的暗处。另外，雷达定位器能够对障碍物和隧道内工作人员进行探测，防止碰撞造成人员或者设备损伤。

优选地，本发明的车载照明灯与摄像机的照射视角一直，可伴随着摄像机的转向而转动。便于摄像机拍摄清楚现场的环境。对比于现有摄像头单一的视角，仅仅依靠模糊的灯光进行拍摄，本发明是具有进步意义的。

采用人体红外探测，以及超声波雷达探测，对障碍物和隧道内工作人员进行探测，遇到障碍停止滑行，并报警。结构上增加防护，防止碰撞造成人员或者设备损伤。

图3为本发明隧道环境的移动式巡检设备的第二实施例示意图。与图2相比，图3的实施例能够在对环境中的空气成分、积水水浸的状况进行探测，帮助分析是否能够委派人员前往。

在其中一个实施例中，所述车载装置，还包括：

气体采集器，用于每隔预设时间，采集现场空气，探测有毒气体、可燃性气体的浓度。

所述车载装置，还包括：

温度探测器，用于感应探测现场的温度；和/或，

湿度探测器，用于感应探测现场的湿度。

实施本实施例，可以获取现场环境的空气成分、温度和湿度。隧道深处往往是处于一个缺氧、积水的环境，特别是，当发生灾害时，会伴随有毒气体的散发。获取以上信息，有助于分析是否应该委派维修人员进入。

优选地，本发明气体采集器的可探测气体主要包括：H2S、CO、O2以及可燃气体的浓度。测量范围是，H2S：0－100ppm、CO:0-500ppm、O2：0－30%、可燃气体(0-100%LEL或0-5.0%甲烷）。采样间隔：出厂设定间隔15秒，可调整。温度/湿度探测的测量范围：温度：-40℃∽+125℃；湿度0％∽100％RH。

图4为本发明隧道环境的移动式巡检设备的第三实施例示意图。与图3相比，图4的实施例进一步实现了与控制室通信和语音对讲的功能，可以与现场的维修人员协同作业。

在其中一个实施例中，所述控制箱，包括：

无线信号收发单元，用于接收控制指令，驱动所述车载装置内的器件进行工作。

与所述无线信号收发单元相连的DSP处理器，用于计算所述车载装置内的器件采集到的现场数据，并将计算的结果转换成网络接口信号；

所述无线信号收发单元，还用于传输所述网络接口信号。

实施本实施例，便于控制室通过无线信号控制本移动式巡检设备。另外，也便于通过移动式巡检设备获知现场环境的图像等数据信息。

在其中一个实施例中，所述车载装置，还包括：

与所述无线信号收发单元相连的语音对讲单元，用于监听和播放音频。

实施本实施例，现场的维修人员利用本移动式巡检设备进行协同作业，特别地，现场维修人员可以直接向控制室汇报现场的处理状况，以及接受控制室的调度指挥和委派任务。

本发明可以启动自动巡航功能，通过RFID定位，在轨道上自动执行巡航任务，到达设定地点以图像方式记录隧道内情况。同时，记录有害气体含量、空气含氧量、温度、湿度监测等等。在行走时，巡检设备发出声光警示，以警示人员回避。当前方异物检知雷达发现有碰撞可能，巡检设备将发出警报并紧急停车，直至障碍排除。

另外，本发明可以与控制室建立通信，将图像、音频信号以及各类传感器采集到的信息转换成网络接口信号，发送回控制室。其中，控制箱内的DSP处理器可以完成各种探测信号进行计算。而控制箱内的无线信号收发单元，接收无线定位卡信息，判断位置编码，并启动处理流程，实现对直流步进电机的驱动器。本发明的移动式巡检设备还可以安装有语音对讲单元，其主要由扬声器和监听麦克组成。并加装三色光报警器，在运行过程中，以及故障或者障碍时，发出不同的三色光报警。智能巡检设备在明显位置安装有闪动警示灯，提醒隧道内工作人员注意。进一步地，通过无线通信的接入，控制室内的调度人员可以通过语言对讲，指挥现场的维修人员进行事故抢险。

本发明的无线信号收发单元以无线信号的方式进行传输数据，通过组建无线基站去实现。该网络系统采用2.4GHz频段信号，由通信机房敷设光纤到中轴隧道，无线基站通过泄露电缆作为天线沿隧道全覆盖。通信协议采用TCP/IP网络协议。

移动监控设备的智能控制，有别于普通监控设备单一的数据采集功能。一方面监控设备可实现匀速巡检、高速事故现场到达、弯道减速、工作位停车、以及等距离跟踪运动，另一方面监控设备可对进入隧道的人员、动物以及异常情况进行实时跟踪并向监控中心同步上报情况，如状态信息、图像信息等，同时可进行相应的智能化处理，如运动跟踪或避让、语音广播指示、声光报警以及自动操控等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，包括：

沿隧道方向铺设的轨道，以及，安装在所述轨道上可移动的车载装置；

其中，所述轨道内设置有供电电缆；所述车载装置包括，与所述供电电缆相连的驱动电机、可转动摄像机，以及与所述驱动电机和所述摄像机分别相连的控制箱，该控制箱用于控制所述车载装置的运行和/或采集现场的数据。

2.根据权利要求1所述的隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，所述车载装置，还包括：

至少一个车载照明灯，用于照明。

3.根据权利要求1所述的隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，所述车载装置，还包括：

雷达定位器，用于收发红外线、超声波信号。

4.根据权利要求1所述的隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，所述车载装置，还包括：

气体采集器，用于每隔预设时间，采集现场空气，探测有毒气体、可燃性气体的浓度。

5.根据权利要求1所述的隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，所述车载装置，还包括：

温度探测器，用于感应探测现场的温度；和/或，

湿度探测器，用于感应探测现场的湿度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，所述控制箱，包括：

无线信号收发单元，用于接收控制指令，驱动所述车载装置内的器件进行工作。

7.根据权利要求6所述的隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，所述控制箱，还包括：

与所述无线信号收发单元相连的DSP处理器，用于计算所述车载装置内的器件采集到的现场数据，并将计算的结果转换成网络接口信号；

所述无线信号收发单元，还用于传输所述网络接口信号。

8.根据权利要求7所述的隧道环境的移动式巡检设备，其特征在于，所述车载装置，还包括：

与所述无线信号收发单元相连的语音对讲单元，用于监听和播放音频。

Images