CN108468568A - 一种隧道检测机器人及其巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道检测机器人及其巡检方法，其中，隧道检测机器人包括轨道、车体、通讯装置、远程控制终端，车体内设有控制模块、驱动机构、导航定位模块、可燃气体检测传感器、烟雾传感器、温湿度传感器和充电装置；车体下方设有高清视觉拍照装置、与烟雾传感器连接的烟雾处理装置和与可燃气体检测传感器连接的灭火装置；高清视觉拍照装置包括紫外相机、补光照明灯和信息传输模块；灭火装置包括干粉灭火弹和弹射口；控制模块与导航定位模块、可燃气体检测传感器、烟雾传感器和温湿度传感器连接；本发明可实现对隧道的火灾、有害气体的自动化监测，还可对险情进行紧急避险及遏制处理，提高了隧道的供电可靠性和稳定性。

Description

一种隧道检测机器人及其巡检方法

技术领域

本发明涉及隧道巡检设备技术领域，特别涉及一种隧道检测机器人及其巡检方法。

背景技术

随着城市电力设施的建设和快速发展，国内许多城市相继采用地下电缆传输电能，很大程度地改善了城市景观，缓解了地面架设与建筑空间之间的矛盾，但其特点是距离长、地形复杂、相互纵横交错、潮湿，电缆种类多，并经常存在有各类有毒气体及可燃气体，电力隧道内的电力电缆以及各种电力设施的安全运行直接影响着供电的可靠性和稳定性，所以隧道的巡检至关重要。由于电缆隧道环境特殊，电缆隧道内存在火灾、水浸、有害气体等危险因素，传统的巡检方式以人工为主，效率低并伴随人身安全威胁，尤其是隧道中一旦发生火灾，没有可做到第一时间发现危情反馈信息并同时采取控制火势措施的设备，常会给因无法及时发现和尽早控制而造成巨大的经济损失。因此，检测机器人应运而生，检测机器人可实现对隧道的火灾、有害气体等的自动化监测，改变了以往人工监测的方式，减少了劳动强度，降低了工作的危险性，提高了工作效率并降低了成本。

检测机器人主要分为两种，一种是地面行走式，其主要利用轮式的行走小车在隧道内进行行走，来观察隧道内电缆的情况，另外一种则是轨道式，其主要通过在隧道内假设轨道，使巡检机器人在轨道上进行行走，来观察隧道内的电缆的情况，进而确保用电的安全。目前，上述传统的检测机器人进入隧道后拍摄效果差，功能单一，且遇到紧急情况，如火灾或者有害气体弥漫等情况时，无法进行紧急避险及遏制处理，不能给救援人员争取救援时间，造成一定的损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种隧道检测机器人及其巡检方法，可在隧道内进行高清视觉拍照，实现对隧道的火灾、有害气体等的自动化监测，而且可对险情进行紧急避险及遏制处理，提高了隧道的供电可靠性和稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种隧道检测机器人，包括设置在隧道顶部的轨道和车体、设置在隧道内的通讯装置以及设置在控制中心的远程控制终端，所述车体顶部设有滚轮，所述车体通过所述滚轮悬挂设置在所述轨道上；所述车体内设有控制模块、驱动所述滚轮行进的驱动机构、指引所述车体行进的导航定位模块、用于采集隧道内可燃气体的浓度的可燃气体检测传感器、用于采集隧道内烟雾浓度的烟雾传感器、用于采集隧道内的温度及湿度的温湿度传感器和为所述车体提供电源的充电装置；所述车体下方设有高清视觉拍照装置、烟雾处理装置和灭火装置；所述远程控制终端包括设置在控制室内的计算机。

其中，所述的高清视觉拍照装置设置在所述烟雾处理装置前方，包括紫外相机、补光照明灯和信息传输模块，所述高清视觉拍照装置和所述计算机之间通过所述通讯装置进行图像信息传输。

其中，所述烟雾处理装置设置在所述灭火装置前方，包括烟雾进口、烟雾过滤器、风机和洁净空气出口；所述灭火装置包括干粉灭火弹和弹射口。

其中，所述控制模块分别与所述导航定位模块、所述可燃气体检测传感器、所述烟雾传感器和所述温湿度传感器连接；所述可燃气体检测传感器的另一端与所述灭火装置连接，所述烟雾传感器的另一端与所述烟雾处理装置连接；所述导航定位模块和所述温湿度传感器的另一端分别与所述计算机通过所述通讯装置进行数据传输。

其中，所述可燃气体检测传感器、所述烟雾传感器和所述温湿度传感器上均连接有报警器。

其中，所述驱动机构包括驱动所述滚轮行进的直流减速电机。

其中，所述滚轮与所述车体之间设有悬杆。

其中，所述通讯装置包括设置在所述车体上的WiFi模块、设置在隧道口的通信设备和外网接口，所述通信设备包括与WiFi模块匹配的单体WiFi模块和调制调解器，所述调制调解器的一端与所述单体WiFi模块连接、另一端与所述外网接口连接。

其中，所述计算机通过无线网络与所述外网接口进行通信。

本发明还提供一种高清视觉隧道检测机器人的巡检方法，包括以下步骤：

步骤S1，导航定位模块采集检测段的位置信息，并将采集的检测段的检测路线及检测距离通过所述通讯装置发送至所述计算机，所述计算机计算出隧道检测机器人所需的行走速度，然后通过所述直流减速电机控制所述车体在所述轨道上行走，以完成隧道检测机器人对检测段的检测工作；

步骤S2，隧道检测机器人从初始位置出发，按照检测段的检测路线前进，进行检测段的检测工作，利用所述高清视觉拍照装置的所述紫外相机及所述补光照明灯对隧道内的情形进行图像采集，并通过所述信息传输模块和所述通讯装置将采集的图像信息传输至所述计算机；

步骤S3，在检测过程中，所述可燃气体检测传感器采集隧道中有毒气体的信息，一旦浓度超过设定值，则触发所述报警器并开启所述灭火装置，所述灭火装置发射所述干粉灭火弹进行灭火；

步骤S4，在检测过程中，所述烟雾传感器采集隧道中的烟雾浓度，一旦浓度超过设定值，则触发所述报警器并开启所述烟雾处理装置，烟雾从所述烟雾进口吸入，通过所述烟雾过滤器的处理将干净空气从所述洁净空气出口排出；

步骤S5，在检测过程中，所述温湿度传感器采集隧道中的温度及湿度信息，并将信息通过所述通讯装置传输至所述计算机用于分析检测段的环境情况。

本发明实施例的有益效果在于：通过巡视隧道内电缆及附属设施的运行情况，有效的解决了高压供电电缆正常运作状态不间断巡检与工作人员的周期巡检不足的矛盾，保障了巡检任务的数量、质量和可靠性，提升了供电组网及供电设施及电缆隧道工作人员安全性；周期性巡检信息的集中监控记录、交互分析功能，为电力设备及时维护和故障分析提供了更为可靠的依据；一是利用高清视觉拍照装置的紫外相机及补光照明灯对隧道内的情形进行图像采集，并通过信息传输模块和通讯装置将采集的图像信息传输至计算机，对隧道内的状况进行实时监控；二是利用可燃气体检测传感器采集隧道中O2、H2S、CO和CH4等有毒气体的信息，一旦浓度超过设定值，会触发报警器并开启灭火装置，发射干粉灭火弹进行灭火，不仅可及时发现火情，而且可采取有效的措施控制火情，从而可将隧道内火灾造成的损失降到最低；三是利用烟雾传感器采集隧道中的烟雾浓度，一旦浓度超过设定值，会触发报警器并开启烟雾处理装置，使烟雾从烟雾进口吸入，通过烟雾过滤器的处理将干净空气从洁净空气出口排出，避免对进入隧道内的救援人员造成伤害；检测机器人可实现对隧道的火灾、有害气体等的自动化监测，改变了以往人工监测的方式，减少了劳动强度，降低了工作的危险性，提高了工作效率并降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一隧道检测机器人的结构示意图。

图2是本发明实施例一隧道检测机器人的控制模块示意图。

图3是本发明实施例二隧道检测机器人的巡检方法的流程示意图。

其中，附图中标记如下：

1-轨道，2-车体，201-滚轮，202-悬杆，3-通讯装置，4-远程控制终端，401-计算机，5-控制模块，6-驱动机构，7-导航定位模块，8-可燃气体检测传感器，9-烟雾传感器，10-温湿度传感器，11-充电装置，12-高清视觉拍照装置，1201-紫外相机，1202-补光照明灯，1203-信息传输模块，13-烟雾处理装置，1301-烟雾进口，1302-烟雾过滤器，1303-风机，1304-洁净空气出口，14-灭火装置，1401-干粉灭火弹，1402-弹射口，15-报警器。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1和图2所示，本发明实施例一提供一种隧道检测机器人，包括设置在隧道顶部的轨道1和车体2、设置在隧道内的通讯装置3以及设置在控制中心的远程控制终端4，所述车体2顶部设有滚轮201，所述车体2通过所述滚轮201悬挂设置在所述轨道1上；所述车体2内设有控制模块5、驱动所述滚轮201行进的驱动机构6、指引所述车体2行进的导航定位模块7、用于采集隧道内可燃气体的浓度的可燃气体检测传感器8、用于采集隧道内烟雾浓度的烟雾传感器9、用于采集隧道内的温度及湿度的温湿度传感器10和为所述车体2提供电源的充电装置11；所述车体2下方设有高清视觉拍照装置12、烟雾处理装置13和灭火装置14；所述远程控制终端4包括设置在控制室内的计算机401。

具体地，通讯装置3包括设置在车体上的WiFi模块、设置在隧道口的通信设备和外网接口，通信设备包括与WiFi模块匹配的单体WiFi模块和调制调解器，调制调解器的一端与单体WiFi模块连接、另一端与外网接口连接。滚轮201与车体2之间设有悬杆202。驱动机构6包括驱动滚轮201行进的直流减速电机，可燃气体检测传感器8为O2、H2S、CO和CH4四合一可燃气体检测传感器，且可燃气体检测传感器8、烟雾传感器9和温湿度传感器10上均连接有报警器15。计算机401通过无线网络与外网接口进行通信；

高清视觉拍照装置12设置在烟雾处理装置13前方，包括紫外相机1201、补光照明灯1202和信息传输模块1203；烟雾处理装置13设置在灭火装置14前方，包括烟雾进口1301、烟雾过滤器1302、风机1303和洁净空气出口1304；灭火装置14包括干粉灭火弹1401和弹射口1402，高清视觉拍照装置12和计算机401之间通过通讯装置3进行图像信息传输；利用高清视觉拍照装置12的紫外相机1201及补光照明灯1202对隧道内的情形进行图像采集，并通过信息传输模块1203和通讯装置3将采集的图像信息传输至计算机4，对隧道内的状况进行实时监控。

控制模块5分别与导航定位模块7、可燃气体检测传感器8、烟雾传感器9和温湿度传感器10连接；可燃气体检测传感器8的另一端与灭火装置14连接，烟雾传感器9的另一端与烟雾处理装置13连接；导航定位模块7和温湿度传感器10的另一端分别与计算机401通过通讯装置3进行数据传输。

其中，可燃气体检测传感器8采集隧道中O2、H2S、CO和CH4等有毒气体的信息，一旦浓度超过设定值，会触发报警器15并开启灭火装置14，发射干粉灭火弹1401进行灭火，不仅可及时发现火情，而且可采取有效的措施控制火情，从而可将隧道内火灾造成的损失降到最低；烟雾传感器9采集隧道中的烟雾浓度，一旦浓度超过设定值，会触发报警器15并开启烟雾处理装置13，使烟雾从烟雾进口1301吸入，通过烟雾过滤器1302的处理将干净空气从洁净空气出口1304排出，避免对进入隧道内的救援人员造成伤害；检测机器人可实现对隧道的火灾、有害气体等的自动化监测，改变了以往人工监测的方式，减少了劳动强度，降低了工作的危险性，提高了工作效率并降低了成本。

请再参照图3所示，相应于本发明实施例一的隧道检测机器人，本发明实施例二提供一种隧道检测机器人的巡检方法，包括以下步骤：

S1：导航定位模块7采集检测段的位置信息，并将采集的检测段的检测路线及检测距离通过通讯装置3发送至计算机401，计算机401计算出隧道检测机器人所需的行走速度，然后通过直流减速电机控制车体2在轨道1上行走，以完成隧道检测机器人对检测段的检测工作；

S2：隧道检测机器人从初始位置出发，按照检测段的检测路线前进，进行检测段的检测工作，利用高清视觉拍照装置12的紫外相机1201及补光照明灯1202对隧道内的情形进行图像采集，并通过信息传输模块1203和通讯装置3将采集的图像信息传输至计算机401；

S3：在检测过程中，可燃气体检测传感器8采集隧道中O2、H2S、CO和CH4等有毒气体的信息，一旦浓度超过设定值，则触发报警器15并开启灭火装置14，灭火装置14发射干粉灭火弹1401进行灭火；

S4：在检测过程中，烟雾传感器9采集隧道中的烟雾浓度，一旦浓度超过设定值，则触发报警器15并开启烟雾处理装置13，烟雾从烟雾进口1301吸入，通过烟雾过滤器1302的处理将干净空气从洁净空气出口1304排出；

S5：在检测过程中，温湿度传感器10采集隧道中的温度及湿度信息，并将信息通过通讯装置3传输至计算机401用于分析检测段的环境情况。

本发明提供了一种高清视觉隧道检测机器人，通过巡视隧道内电缆及附属设施的运行情况，有效的解决了高压供电电缆正常运作状态不间断巡检与工作人员的周期巡检不足的矛盾，保障了巡检任务的数量、质量和可靠性，提升了供电组网及供电设施及电缆隧道工作人员安全性；周期性巡检信息的集中监控记录、交互分析功能，为电力设备及时维护和故障分析提供了更为可靠的依据。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种隧道检测机器人，其特征在于，包括设置在隧道顶部的轨道（1）和车体（2）、设置在隧道内的通讯装置（3）以及设置在控制中心的远程控制终端（4），所述车体（2）顶部设有滚轮（201），所述车体（2）通过所述滚轮（201）悬挂设置在所述轨道（1）上；所述车体（2）内设有控制模块（5）、驱动所述滚轮（201）行进的驱动机构（6）、指引所述车体（2）行进的导航定位模块（7）、用于采集隧道内可燃气体的浓度的可燃气体检测传感器（8）、用于采集隧道内烟雾浓度的烟雾传感器（9）、用于采集隧道内的温度及湿度的温湿度传感器（10）和为所述车体（2）提供电源的充电装置（11）；所述车体（2）下方设有高清视觉拍照装置（12）、烟雾处理装置（13）和灭火装置（14）；所述远程控制终端（4）包括设置在控制室内的计算机（401）。

2.根据权利要求1所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述的高清视觉拍照装置（12）设置在所述烟雾处理装置（13）前方，包括紫外相机（1201）、补光照明灯（1202）和信息传输模块（1203），所述高清视觉拍照装置（12）和所述计算机（401）之间通过所述通讯装置（3）进行图像信息传输。

3.根据权利要求1所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述烟雾处理装置（13）设置在所述灭火装置（14）前方，包括烟雾进口（1301）、烟雾过滤器（1302）、风机（1303）和洁净空气出口（1304）；所述灭火装置（14）包括干粉灭火弹（1401）和弹射口（1402）。

4.根据权利要求1所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述控制模块（5）分别与所述导航定位模块（7）、所述可燃气体检测传感器（8）、所述烟雾传感器（9）和所述温湿度传感器（10）连接；所述可燃气体检测传感器（8）的另一端与所述灭火装置（14）连接，所述烟雾传感器（9）的另一端与所述烟雾处理装置（13）连接；所述导航定位模块（7）和所述温湿度传感器（10）的另一端分别与所述计算机（401）通过所述通讯装置（3）进行数据传输。

5.根据权利要求1所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述可燃气体检测传感器（8）、所述烟雾传感器（9）和所述温湿度传感器（10）上均连接有报警器（15）。

6.根据权利要求1所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述驱动机构（6）包括驱动所述滚轮（201）行进的直流减速电机。

7.根据权利要求1所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述滚轮（201）与所述车体（2）之间设有悬杆（202）。

8.根据权利要求1所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述通讯装置（3）包括设置在所述车体（2）上的WiFi模块、设置在隧道口的通信设备和外网接口，所述通信设备包括与WiFi模块匹配的单体WiFi模块和调制调解器，所述调制调解器的一端与所述单体WiFi模块连接、另一端与所述外网接口连接。

9.根据权利要求8所述的隧道检测机器人，其特征在于，所述计算机（401）通过无线网络与所述外网接口进行通信。

10.一种高清视觉隧道检测机器人的巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，导航定位模块采集检测段的位置信息，并将采集的检测段的检测路线及检测距离通过所述通讯装置发送至所述计算机，所述计算机计算出隧道检测机器人所需的行走速度，然后通过所述直流减速电机控制所述车体在所述轨道上行走，以完成隧道检测机器人对检测段的检测工作；

步骤S2，隧道检测机器人从初始位置出发，按照检测段的检测路线前进，进行检测段的检测工作，利用所述高清视觉拍照装置的所述紫外相机及所述补光照明灯对隧道内的情形进行图像采集，并通过所述信息传输模块和所述通讯装置将采集的图像信息传输至所述计算机；

步骤S3，在检测过程中，所述可燃气体检测传感器采集隧道中有毒气体的信息，一旦浓度超过设定值，则触发所述报警器并开启所述灭火装置，所述灭火装置发射所述干粉灭火弹进行灭火；

步骤S4，在检测过程中，所述烟雾传感器采集隧道中的烟雾浓度，一旦浓度超过设定值，则触发所述报警器并开启所述烟雾处理装置，烟雾从所述烟雾进口吸入，通过所述烟雾过滤器的处理将干净空气从所述洁净空气出口排出；

步骤S5，在检测过程中，所述温湿度传感器采集隧道中的温度及湿度信息，并将信息通过所述通讯装置传输至所述计算机用于分析检测段的环境情况。