CN108663090A - 一种电缆隧道智能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆隧道智能检测系统，包括轨道总成、供电总成、通信总成、智能检测机器人、监控中心平台，可实现不间断地对隧道进行反复巡检，并实现对隧道状态的连续、动态采集，确保第一时间发现隧道内的突发情况。智能巡检机器人不仅可以进入环境复杂的电缆隧道事故现场，把现场的视频、图像、空气中有害气体的含量、温度/湿度报警等数据发送回指挥中心，同时，也可以执行灭火、应急对讲指挥等相关的处置措施，从而在第一时间阻止灾情蔓延，起到更好的防灾减灾效果。本发明可以与原有的在线监测项目实现充分联动，充分发挥软件平台的各种联动功能，具备日常巡检(自动)、异常点定位复检(自动)、手动控制复检、手动灾害处理等功能。

Description

一种电缆隧道智能检测系统

技术领域

本发明涉及智能巡检领域，更具体地说，涉及一种电缆隧道智能检测系统。

背景技术

随着城市的快速发展，国内电力隧道的长度每年增长上千公里。近年来通过采用各种先进的技术手段，在电力隧道建设中陆续建设了照明、通风、防渗漏、电缆光纤测温、视频监控、电缆金属护层接地电流监测、有害气体含量监测、渗水水位监测、应急对讲等系统，通过这些系统的实施，基本实现了对电力隧道的智能监控，为电缆网的安全运行打下了基础。这些智能监控系统安装在隧道内的固定位置，是一种固定、离散的监测系统，该系统有覆盖面大、运行稳定可靠、经济性佳的特点，但也存在着不能实现对隧道内情况的完全覆盖，当发生紧急情况时无法将现场情况第一时间内最清晰地采集到监控中心，无法在必要时对隧道或电缆的特定部位采取有效处理措施等缺点；

目前各供电公司对隧道的巡检方式依然以人工巡视为主，巡视人员定期进行地面和隧道协同的巡视工作，巡视人员在隧道内主要关注电缆的蠕动变形情况、电缆和隧道外观、电力隧道金属构件锈蚀情况以及隧道积水情况，巡视工作内容逐渐单一，隧道内人员巡视工作效率低，工作量大，而且数据的采集简单浅显，较难达到立马可进行识别与分析之用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动巡检、现场灾害处置、智能化管理的电缆隧道智能检测系统。

本发明的技术方案如下：

一种电缆隧道智能检测系统，包括轨道总成、供电总成、通信总成、智能检测机器人、监控中心平台；轨道总成沿隧道铺设，智能检测机器人利用轨道总成在隧道内行走，供电总成在隧道内对智能检测机器人进行充电，智能检测机器人通过通信总成实现与监控中心平台的数据通信与交互控制，智能检测机器人对隧道及隧道内电缆进行巡检与现场处置；

智能检测机器人与监控中心平台采用B/S和C/S相结合的模式，实现智能巡检机器人的自动执行和远程手动控制，以及数据接入、存储、图形化界面展示、GIS定位以及立体展示；其中，监控中心平台的数据可通过WEB服务器对外接口共享向外共享；通过专用客户端软件对智能巡检机器人进行遥控、任务配置、视频访问、数据访问；

轨道总成包括倒“T”型的轨道、挂臂、吊挂底板，吊挂底板采用化学膨胀栓吸顶式安装固定，轨道通过挂臂悬吊在吊挂底板上；

供电总成通过分布式充电站对智能检测机器人进行自动充电，充电站包括由定点充电柜、在轨充电接口、电池管理系统，智能巡检机器人的充电电池与充电站采用接触充电方式进行充电；充电站对应位置的轨道设置有一定长度的滑触线，形成充电轨段，智能巡检机器人到达充电轨段，经电池管理系统检测确认后开始对智能巡检机器人充电；定点充电柜非充电时保持断开；

通信总成采用TCP/IP综合数据网络+工业级光纤自愈环网+WiFi无线信号网络相结合一体化网络通讯系统，数据传输率不低于20Mbps且在跨区之间切换低于30ms；在电缆隧道内沿线每段防火区间设置1个WiFi无线基站设备，WiFi无线基站设备接入现场控制箱；现场控制箱之间敷设室外铝带纵包层绞式重铠直埋光缆熔接后，形成互为备份双链路工业级光纤自愈环网，单链路光纤断裂或单个通信管理单元接入节点故障不影响正常通信；在每个现场控制箱接入节点上安装双模WiFi无线基站设备，在电缆隧道内沿线使用板状天线作为无线天线，实现与监控中心平台的实时通信；主干传输网络采用光纤环网冗余架构，环网式光纤交换机采用光以太网技术，实现环形、链形网组网方式，避免不同节点地电位差别和强电场和强磁场引起的干扰；

智能巡检机器人的主要部件包括：车体、驱动步进电机、控制箱、定位模块、雷达超声探头、搭载可见光相机和红外热成像相机的360连续旋转云台、LED照明灯具、有害气体探头、温度/湿度探头、应急对讲扬声麦克、车载减震器及灭火装置；智能巡检机器人按照设定的作业顺序及巡检内容进行逐一巡查，采集到的数据进行预判并通过冗余光纤网络高速上传到监控中心平台进行分析识别；智能巡检机器人还实现运输车功能，用于调度智能巡检机器人为工作人员搬运设备或工具。

作为优选，当对指定设备的状态进行锁定与监测时，则将智能巡检机器人切换至远程手动控制，远程手动控制具有最高的操作优先级，当进入远程手动控制后，智能巡检机器人将中止正在执行的其他任务，按远程手动控制指令实现智能巡检机器人速度、方向控制，获取环境的状态数据与可视图像。

作为优选，智能巡检机器人设置有前后大灯，为可见光相机、人员手动操控提供照明；所述的可见光相机采用ICR日夜型一体化网络高清摄像机，采用红外滤光、背光补偿、一体化光学防抖，对5-15Hz范围内的振动进行过滤；

红外热成像相机对电缆隧道内监控场景实时进行框测温或点测温，对于电缆隧道内的交叉接地箱、电缆接头、接地线，通过智能巡检机器人进行测温与监控，并对其温度变化进行记录，自动生成温度变化曲线；

在一台工作站的显示器上实时同时显示红外以及可见光图像，并且不改变图像的原始分辨率；或者通过同一台工作站，在两台显示器上对多台红外热像位与可见光摄像机的全分辨率图像进行实时显示、操作与温度数据分析，其中，在一台显示器上显示上述监控画面，同时在另一台显示器上分析指定的图像与温度数据，并与现有的变电站视频监控系统融合，集中存储记录。

作为优选，智能巡检机器人监测电缆隧道中的环境数据包括O₂、H₂S、CO、CH₄、温度、湿度、烟雾，实时将采集的环境数据传输到监控中心平台。

作为优选，在智能巡检机器人运行一定周期后，根据项目历史数据积累，实现建立3D模拟场景。

作为优选，智能巡检机器人搭载灭火系统，当电缆隧道内有火灾发生时，智能巡检机器人通过灭火装置对现场进行智能灭火处置；智能巡检机器人的现场智能灭火处置设有预警模式、灭火模式，预警模式为当电缆隧道内发生火灾预警后，必须得到人工确认后才允许使用灭火装置进行灭火；灭火模式为当电缆隧道内发生火灾预警后，智能巡检机器人有权自动使用灭火装置进行灭火。

作为优选，智能巡检机器人采用人体红外探测、激光雷达探测，对电缆隧道内工作人员和障碍物进行探测，并实现测距；当探测到的障碍物或人员在减速区内时，智能巡检机器人自动降速并发出声光警示信号；当探测到的障碍物或人员出现在刹车区内时，智能巡检机器人自动刹车并发出声光警示信号；当探测到的障碍物或人员消失后，如果智能巡检机器人还有未完成的任务，则继续进行任务；当智能巡检机器人监测到有障碍物或人员时，智能巡检机器人的视觉系统自动对准障碍物，进行视频分析。

作为优选，智能巡检机器人将电缆隧道内固定安装的电缆温度监测设备、环境监测设备、水位监测设备作为监测源，当电缆温度出现异常时，自动控制该段电缆隧道内的智能巡检机器人移动到相应异常位置，并根据电缆不同监测点的温度变化，对该电缆进行跟踪扫描，同时实时上传状态信息、图像信息到监控中心平台，监控中心平台根据上传的信息进行处理；并且，根据电缆隧道内环境监测、水位监测的变化，进行相应的跟踪处理。

作为优选，电缆隧道每隔一定距离划分防火区段，并设置防火墙和防火门；防火门包括下防火门、上防火窗，轨道设置在上防火窗的范围内，上防火窗通过自动闭门器控制打开与关闭；轨道采用在上防火窗上开孔的方式穿过，并用挠性耐高温防火材料将轨道和上防火窗之间的缝隙填满，防止火势从上防火窗和轨道间缝隙中通过；正常情况时，下防火门打开，上防火窗关闭，在出现险情或紧急情况下关闭下防火门；

智能闭门器采用总线连接，实现和监控中心平台及智能巡检机器人的实时通信，当智能巡检机器人巡检到相应防火门附近时，通过定位和遥控指令控制上防火窗打开并通过，当智能巡检机器人通过上防火窗后，智能闭门器自动将上防火窗关闭；

智能闭门器采用本地备份电源工作模式，实现在电源线路或通信链路遭受损坏时自动将上防火窗关闭。

作为优选，轨道内预埋RFID非接触卡，在智能巡检机器人上安装RFID读写器，通过RFID读写器和RFID非接触卡之间的信息交互，标识出电缆接头、重点巡检部位、道岔、井口穿越点和转弯点位置，实现每个巡检位置的智能巡检机器人的定位。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的电缆隧道智能检测系统，依托智能巡检机器人实现对电力隧道高压电缆的自动巡检，实现对电力隧道高压电缆的现场灾害处置，与原有在线监测手段联动实现对电力隧道的智能化管理。

本发明采用智能巡检机器人进行巡检，可实现不间断地对隧道进行反复巡检，并实现对隧道状态的连续、动态采集，补充了原有隧道内在线监测系统的不足，确保第一时间发现隧道内的突发情况。智能巡检机器人不仅可以进入环境复杂的电缆隧道事故现场，把现场的视频、图像、空气中有害气体的含量、温度/湿度报警等数据发送回指挥中心，同时，也可以执行发射灭火弹、应急对讲指挥等相关的处置措施，从而在第一时间阻止灾情蔓延，起到更好的防灾减灾效果。本发明的实施，可以与原有的在线监测项目实现充分联动，在REAL-TIME软件平台上增加机器人控制模块，实现在线监测手段与智能巡检机器人无缝融合，充分发挥软件平台的各种联动功能，具备日常巡检(自动)、异常点定位复检(自动)、手动控制复检、手动灾害处理等功能。

附图说明

图1是本发明的结构层次示意图；

图2是供电总成的原理示意图；

图3是智能巡检机器人的功能组成示意图；

图4是智能巡检机器人的主要组成部件示意图；

图5是红外测温实时曲线示意图；

图6是电缆隧道3D成像效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明为了解决现有技术存在的不足，提供一种电缆隧道智能检测系统，在电力隧道实现了动态和连续监控的功能，以现代技术手段实现对重点隧道的不间断巡检，取代人工巡检；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，相对传统的人工干预，有其快速、安全、高效的优势；根本上实现电力隧道巡检模式的变革，实现真正意义的自动巡视和状态检修，进一步提高重要电力隧道的安全等级。

一种电缆隧道智能检测系统，包括轨道总成、供电总成、通信总成、智能检测机器人、监控中心平台(主要包含软件平台)；轨道总成沿隧道铺设，智能检测机器人利用轨道总成在隧道内行走，供电总成在隧道内对智能检测机器人进行充电，智能检测机器人通过通信总成实现与监控中心平台的数据通信与交互控制，智能检测机器人对隧道及隧道内电缆进行巡检与现场处置。

智能检测机器人与监控中心平台采用B/S和C/S相结合的模式，实现智能巡检机器人的自动执行和远程手动控制，以及数据接入、存储、图形化界面展示、GIS定位以及立体展示；其中，监控中心平台的数据可通过WEB服务器对外接口共享向外共享；通过专用客户端软件对智能巡检机器人进行遥控、任务配置、视频访问、数据访问；

本发明从结构层次自下而上主要分为监测层、数据层及展现层等多个层面，如图1所示，其中：

监测层：该部分主要负责从前端硬件系统采集原始数据。

数据层：该部分主要负责原始数据分类统计、存储和分析；数据库系统采用企业级数据库，能够存储海量数据，对外接口方便。在本层，归一化之后的数据经应用服务系统存储于数据库中，作为历史数据进行保留；应用服务系统在存储数据的同时，把数据分发给专家分析系统、告警分析系统和联动分析系统，各个系统根据自己的业务逻辑对需要的数据进行处理，生成结果后返回应用服务，以便显示给最终用户或触发报警、联动设备。

表现层：该部分直接面向操作人员，通过客户端向操作人员呈现系统的各类信息，例如视频、检测数据、地图、报警信息等，可以列表视图、GIS视图、图形展示、曲线展示、历史记录查询、历史数据分析、数据导出等形式显示给操作人员。

轨道总成的设计是智能巡检机器人的承重和运动载体，由高强度倒“T”轻型轨道、板式挂臂、吊挂底板、橡胶减震器、高度调节杆、锁紧限位板等部分组成，吊挂底板采用高强化化学膨胀栓吸顶式安装固定，轨道通过挂臂悬吊在吊挂底板上。为满足墙壁立面安装要求，挂臂上半部分可以更换为“L”形，采用三角斜向支撑，橡胶减震器更换为橡胶减震板。轨道采用AL/6065-T5高强度铝合挤压成型，承重能力不低于250kg，不扭拧不弯曲。

供电总成通过分布式充电站对智能检测机器人进行自动充电，如图2所示，充电站包括由定点充电柜、在轨充电接口、电池管理系统，智能巡检机器人的充电电池(采用高性能磷酸铁锂Li电池)与充电站采用接触充电方式进行充电，保证智能巡检机器人实时在线巡检。充电站对应位置的轨道设置有一定长度的滑触线，形成充电轨段，智能巡检机器人为电量不足时可以就近充电。分布式充电站采用就近配电箱交流220V作为电源输入，具备浪涌防护能力为2000V，可以有效保证在电缆隧道中可靠运行。智能巡检机器人采用电池供电，电池电压为24V，容量为40Ah，可以提供高达20A的电流供系统工作(爬坡时电流最大)，智能巡检机器人到达充电轨段，经电池管理系统检测确认后开始对智能巡检机器人充电；定点充电柜非充电时保持断开，智能巡检机器人经过时不会产生火花，充电效率优于85％，安全可靠。充电电压为27-30V，充电电流为20～40A总功率不超过1200W。智能巡检机器人充电一次可提供的续航能力达8小时以上，保证在灾害发生时，即使某个点的轨道被破坏，智能巡检机器人依旧可以从后备电池供电，保证任何时候剩余电量能保证设备能不间断行走2公里以上，进行设备定位和报警及火灾现场处理。

通信总成采用TCP/IP综合数据网络+工业级光纤自愈环网+WiFi无线信号网络相结合一体化网络通讯系统，数据传输率不低于20Mbps且在跨区之间切换低于30ms；，以达到远程集中监测、集中显示报警、集中联动控制和集中管理的目标。

在电缆隧道内沿线每段防火区间设置1个WiFi无线基站设备，WiFi无线基站设备接入现场控制箱；现场控制箱之间敷设室外铝带纵包层绞式重铠直埋光缆熔接后，形成互为备份双链路工业级光纤自愈环网，单链路光纤断裂或单个通信管理单元接入节点故障不影响正常通信；在每个现场控制箱接入节点上安装双模WiFi无线基站设备，在电缆隧道内沿线使用板状天线作为无线天线，实现与监控中心平台的实时通信。

主干传输网络采用光纤环网冗余架构，环网式光纤交换机采用光以太网技术，可以实现环形、链形网组网方式，其传输带宽为双向100M，每个节点均对外提供四个100/10M自适应以太网接口。由于环网式光纤交换机采用光纤传输，避免了因不同节点地电位差别和外界恶劣环境，如工业环境下的强电场和强磁场引起的干扰，而完成高可靠的数据传输。特别适用于城市电网配电自动化的通信系统。该网络是一个双环光以太网系统，节点数最多可达255个，具备快速可靠的自恢复能力，网管可以实时监测整个系统，可定位通信故障位置，整个主干传输网络的安全可靠性得到保证，网络维护也非常方便。

智能巡检机器人在电缆隧道内自动运行，携带高清摄像机、高灵敏度红外热成像仪等环境监测传感器，按照设定的作业顺序及巡检内容进行逐一巡查。智能巡检机器人将采集到的数据进行预判并通过冗余光纤网络高速上传到监控中心平台的软件平台进行分析识别。智能巡检机器人具有运输车功能，可以调度智能巡检机器人为工作人员搬运设备或工具。智能巡检机器人具有消防处置功能，监控中心平台可调度智能巡检机器人到达指定位置，可开启灭火装置进行应急处置。

智能巡检机器人是本发明的核心组成部份，承担隧道内巡检和现场处置的主要功能，如图3所示，由以下的多个子系统组成：机器人智能控制子系统、视频成像子系统、环境量监测子系统、隧道应急消防子系统、红外热成像子系统、远程手动遥控子系统(现场处置执行)、交互式对讲广播指挥、避障及自保护子系统。灭火系统、视频设备自清洁系统。

如图4所示，智能巡检机器人的主要部件包括：车体、驱动步进电机、控制箱、定位模块(RFID定位模块)、雷达超声探头、搭载可见光相机和红外热成像相机的360连续旋转云台、LED照明灯具、有害气体探头、温度/湿度探头、应急对讲扬声麦克、车载减震器及灭火装置。

本发明的主要功能如下：

一、自动巡检功能

电缆隧道采用智能巡检机器人进行巡检，应当能够实现不间断地对电缆隧道进行反复巡检，并实现对隧道状态的连续、动态采集。智能巡检机器人搭载高清摄像机、高灵敏红外热成像仪、拾音器、有害气体传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、光照传感器等多种检测设备，自动对电缆隧道内的各种设备如电缆接头、接地箱、集水井、隧道井体、各种给排水管道等设施以及辅助设备的外观检查、温度诊断、气体检测等工作，并对电缆隧道整体运行环境状态进行实时监测，将巡检数据自动传输到软件平台保存，生成检测分析报告。

二、遥测巡检功能

除智能巡检机器人自动进行巡检外，还可以通过人工的远程手动控制的方式对智能巡检机器人进行实时遥控。远程手动控制模式适用于运维人员以及管理单位需要对指定设备的状态进行锁定与监测，尤其对于在智能巡检机器人自主巡检过程中如检测到设备、环境状态异常并向运维人员告警时，则将智能巡检机器人切换至远程手动控制，运维人员可以在第一时间操控机器人快速到达异常设备位置，及时对异常设备进行查看并核实报警信息，以便迅速制定响应策略。

运维人员对智能巡检机器人的远程手动控制具有最高的操作优先级，智能巡检机器人将中止正在执行的其他任务，按远程手动控制指令实现智能巡检机器人速度、方向控制，按人工遥控指令实现智能巡检机器人在可调速度下的前进、后退等功能，可保证系统在第一时间到达指定位置，获取设备与环境的状态数据与可视图像，确保设备安全运行。

三、视频监控功能

本实施例中，智能巡检机器人携带20倍光学变倍210万像素高清1/2.8＂CMOS ICR日夜型一体化网络高清摄像机，采用1080p图像实时传输。在电缆隧道中通常情况下是黑暗状态，智能巡检机器人设置有前后大灯，为智能巡检机器人的可见光相机、人员手动操控提供照明。本实施例中，采用了ICR日夜型一体化网络高清摄像机，采用红外滤光(ICR)、背光补偿(BLC)等技术，能够在照明效果不佳的情况下清晰成像。与此同时，ICR日夜型一体化网络高清摄像机采用了一体化光学防抖技术，可以对5-15Hz范围内的细小振动有效过滤。

智能巡检机器人基于ICR日夜型一体化网络高清摄像机优越的成像性能配合先进的防抖技术，让智能巡检机器人在行进过程中的视频效果稳定、清晰。同时视频图像通过WiFi无线信号网络传输到控制后台，操作人员查看监控画面时，不会产生晕眩感。

四、测温分析功能

电缆隧道中电缆、接地线等温度异常主要体现在电流致热型，电缆接头是电流致热与电压致热都可能存在的混合模式，而往往导致设备故障的温度差只需要0.5℃，因此对设备的准确测温具有至关重要的作用。

本实施例中，智能巡检机器人搭载了热成像双光谱中载云台摄像机，即具有红外测温热成像仪，同时又兼具20倍光学变倍210万像素高清1/2.8＂CMOS ICR日夜型一体化网络高清摄像机。其中，ICR日夜型一体化网络高清摄像机最大分辨率可达1920×1080，最低照度为彩色0.05lux@F1.6、黑白0.01lux@F1.6，可以对监控场景进行高清图像采集和辨识。

智能巡检机器人自身携带分辨率为384×288像素数的红外测温热成像仪，能够对电缆隧道内监控场景实时进行框测温或点测温，测温精度高达1℃，测温误差控制在±2℃之内，智能巡检机器人支持256个预置点，其中100个预置点可以用来配置测温。

对于电缆隧道内交叉接地箱、电缆接头、接地线等易发热的关键输电设备，可通过智能巡检机器人对其进行精确测温与监控，并对其温度变化进行长时间的记录，并自动生成温度变化曲线；当有需要时，可从数据库中读取某指定设备在不同时间段的各条温度变化曲线，自动组合成一个完整的曲线，如图5所示。

本实施例中，可以在一台工作站的显示器上能实时同时显示红外以及可见光图像(并且不改变图像的原始分辨率)。或者，用户也可以通过同一台工作站，在两台显示器上对多台红外热像位与可见光摄像机的全分辨率图像进行实时显示、操作与温度数据分析，即在一台显示器上显示上述监控画面，同时在另一台显示器上分析指定的图像与温度数据，并与现有的变电站视频监控系统融合，集中存储记录。

五、环境信息采集

电缆隧道内因通风条件差、温度高、易积水等容易出现有害气体含量超标的情况，对人身和设备产生安全隐患。智能巡检机器人监测电缆隧道中的环境数据包括O₂、H₂S、CO、CH₄、温度、湿度、烟雾，智能巡检机器人实时采集的环境数据及时传输到监控中心平台，为操控人员提供现场环境信息，以利于操控人员的决策。

六、3D成像功能

如图6所示，在智能巡检机器人运行一定周期后，根据项目历史数据积累，实现建立3D模拟场景。

七、交互对讲功能

智能巡检机器人上安装有应急广播扬声器和监听麦克，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。

当电缆隧道内有异常情况时，监控中心平台的值班人员可以远程手动控制智能巡检机器人接近报警位置，通过视频图像和声音监听现场具体情况，也可以启动智能巡检机器人的交互语音广播功能，以紧急语音广播的方式，引导或者通知附近的施工人员撤离隧道。

八、火灾处置功能

智能巡检机器人搭载灭火系统，当电缆隧道内有火灾发生时，智能巡检机器人通过灭火装置对现场进行智能灭火处置；智能巡检机器人的现场智能灭火处置设有预警模式、灭火模式，预警模式为当电缆隧道内发生火灾预警后，必须得到人工确认后才允许使用灭火装置进行灭火；灭火模式为当电缆隧道内发生火灾预警后，智能巡检机器人有权自动使用灭火装置进行灭火。

九、智能管理功能

智能巡检机器人能与原有的在线监测项目实现充分联动，实现在线监测手段与智能巡检机器人无缝融合，充分发挥电缆通道智能巡检机器人监控应用系统的各种联动功能，具备日常巡检(自动)、异常点定位复检(自动)、手动控制复检、手动灾害处理等功能。

十、智能避障功能

智能巡检机器人采用人体红外探测、激光雷达探测，对电缆隧道内工作人员和障碍物进行探测，并实现测距；当探测到的障碍物或人员在减速区内时，智能巡检机器人自动降速并发出声光警示信号；当探测到的障碍物或人员出现在刹车区内时，智能巡检机器人自动刹车并发出声光警示信号；当探测到的障碍物或人员消失后，如果智能巡检机器人还有未完成的任务，则继续进行任务；当智能巡检机器人监测到有障碍物或人员时，智能巡检机器人的视觉系统自动对准障碍物，进行视频分析。

十一、自动测距功能

智能巡检机器人的两端安装红外激光雷达，在中央处理单元的控制下能够实现测距，从而实现避障功能。

十二、智能定位功能

智能巡检机器人在电缆隧道内的移动轨迹可以实现智能精确定位，采用高精度定位模块与直流低压智能伺服电机为基础，在铝合金轨道内预埋RFID非接触卡，在智能巡检机器人上安装超高速近场RFID精确定位读写器，通过RFID读写器和RFID非接触卡之间的信息交互，标识出电缆接头、重点巡检部位、道岔、井口穿越点和转弯点位置，实现每个巡检位置的精确定位。

十三、智能跟踪功能

智能巡检机器人对进入电缆隧道的人员、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，同时进行相应的智能化处理，如声光提示、指示、报警以及自动操控等。

电缆通道智能巡检机器人监控应用系统V8.0可将电缆隧道内固定安装的电缆温度监测设备、环境监测设备、水位监测设备等监测设备作为监测源，当电缆温度出现异常时，自动控制该段电缆隧道内的智能巡检机器人移动到相应异常位置，并根据电缆不同监测点的温度变化，对该电缆进行跟踪扫描，同时实时上传状态信息、图像信息到监控中心平台，监控中心平台根据上传的信息进行处理；并且，根据电缆隧道内环境监测、水位监测的变化，进行相应的跟踪处理。

十四、联动穿越防火门

电缆隧道每隔一定距离划分防火区段，并设置防火墙和防火门；正常工作时为保证通风要求防火门是打开的，在出现险情或紧急情况下需要关闭防火门以阻断火灾蔓延；因此却给智能巡检机器人穿越防火墙带来了困难。

本发明中，防火门包括下防火门、对开式的上防火窗，轨道设置在上防火窗的范围内，上防火窗通过自动闭门器控制打开与关闭；轨道采用在上防火窗上开孔的方式穿过，开孔位于两扇上防火窗的接缝，每扇上防火窗开设一半的开孔；并用挠性耐高温防火材料将轨道和上防火窗之间的缝隙填满，防止火势从上防火窗和轨道间缝隙中通过；正常情况时，下防火门打开，上防火窗关闭，在出现险情或紧急情况下关闭下防火门；

智能闭门器采用总线连接，实现和监控中心平台及智能巡检机器人的实时通信，当智能巡检机器人巡检到相应防火门附近时，通过定位和遥控指令控制上防火窗打开并通过，当智能巡检机器人通过上防火窗后，智能闭门器自动将上防火窗关闭；

智能闭门器采用本地备份电源工作模式，实现在电源线路或通信链路遭受损坏时自动将上防火窗关闭。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种电缆隧道智能检测系统，其特征在于，包括轨道总成、供电总成、通信总成、智能检测机器人、监控中心平台；轨道总成沿隧道铺设，智能检测机器人利用轨道总成在隧道内行走，供电总成在隧道内对智能检测机器人进行充电，智能检测机器人通过通信总成实现与监控中心平台的数据通信与交互控制，智能检测机器人对隧道及隧道内电缆进行巡检与现场处置；

智能检测机器人与监控中心平台采用B/S和C/S相结合的模式，实现智能巡检机器人的自动执行和远程手动控制，以及数据接入、存储、图形化界面展示、GIS定位以及立体展示；其中，监控中心平台的数据可通过WEB服务器对外接口共享向外共享；通过专用客户端软件对智能巡检机器人进行遥控、任务配置、视频访问、数据访问；

轨道总成包括倒“T”型的轨道、挂臂、吊挂底板，吊挂底板采用化学膨胀栓吸顶式安装固定，轨道通过挂臂悬吊在吊挂底板上；

供电总成通过分布式充电站对智能检测机器人进行自动充电，充电站包括由定点充电柜、在轨充电接口、电池管理系统，智能巡检机器人的充电电池与充电站采用接触充电方式进行充电；充电站对应位置的轨道设置有一定长度的滑触线，形成充电轨段，智能巡检机器人到达充电轨段，经电池管理系统检测确认后开始对智能巡检机器人充电；定点充电柜非充电时保持断开；

通信总成采用TCP/IP综合数据网络+工业级光纤自愈环网+WiFi无线信号网络相结合一体化网络通讯系统，数据传输率不低于20Mbps且在跨区之间切换低于30ms；在电缆隧道内沿线每段防火区间设置1个WiFi无线基站设备，WiFi无线基站设备接入现场控制箱；现场控制箱之间敷设室外铝带纵包层绞式重铠直埋光缆熔接后，形成互为备份双链路工业级光纤自愈环网，单链路光纤断裂或单个通信管理单元接入节点故障不影响正常通信；在每个现场控制箱接入节点上安装双模WiFi无线基站设备，在电缆隧道内沿线使用板状天线作为无线天线，实现与监控中心平台的实时通信；主干传输网络采用光纤环网冗余架构，环网式光纤交换机采用光以太网技术，实现环形、链形网组网方式，避免不同节点地电位差别和强电场和强磁场引起的干扰；

智能巡检机器人的主要部件包括：车体、驱动步进电机、控制箱、定位模块、雷达超声探头、搭载可见光相机和红外热成像相机的360连续旋转云台、LED照明灯具、有害气体探头、温度/湿度探头、应急对讲扬声麦克、车载减震器及灭火装置；智能巡检机器人按照设定的作业顺序及巡检内容进行逐一巡查，采集到的数据进行预判并通过冗余光纤网络高速上传到监控中心平台进行分析识别；智能巡检机器人还实现运输车功能，用于调度智能巡检机器人为工作人员搬运设备或工具。

2.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，当对指定设备的状态进行锁定与监测时，则将智能巡检机器人切换至远程手动控制，远程手动控制具有最高的操作优先级，当进入远程手动控制后，智能巡检机器人将中止正在执行的其他任务，按远程手动控制指令实现智能巡检机器人速度、方向控制，获取环境的状态数据与可视图像。

3.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，智能巡检机器人设置有前后大灯，为可见光相机、人员手动操控提供照明；所述的可见光相机采用ICR日夜型一体化网络高清摄像机，采用红外滤光、背光补偿、一体化光学防抖，对5-15Hz范围内的振动进行过滤；

红外热成像相机对电缆隧道内监控场景实时进行框测温或点测温，对于电缆隧道内的交叉接地箱、电缆接头、接地线，通过智能巡检机器人进行测温与监控，并对其温度变化进行记录，自动生成温度变化曲线；

在一台工作站的显示器上实时同时显示红外以及可见光图像，并且不改变图像的原始分辨率；或者通过同一台工作站，在两台显示器上对多台红外热像位与可见光摄像机的全分辨率图像进行实时显示、操作与温度数据分析，其中，在一台显示器上显示上述监控画面，同时在另一台显示器上分析指定的图像与温度数据，并与现有的变电站视频监控系统融合，集中存储记录。

4.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，智能巡检机器人监测电缆隧道中的环境数据包括O₂、H₂S、CO、CH₄、温度、湿度、烟雾，实时将采集的环境数据传输到监控中心平台。

5.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，在智能巡检机器人运行一定周期后，根据项目历史数据积累，实现建立3D模拟场景。

6.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，智能巡检机器人搭载灭火系统，当电缆隧道内有火灾发生时，智能巡检机器人通过灭火装置对现场进行智能灭火处置；智能巡检机器人的现场智能灭火处置设有预警模式、灭火模式，预警模式为当电缆隧道内发生火灾预警后，必须得到人工确认后才允许使用灭火装置进行灭火；灭火模式为当电缆隧道内发生火灾预警后，智能巡检机器人有权自动使用灭火装置进行灭火。

7.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，智能巡检机器人采用人体红外探测、激光雷达探测，对电缆隧道内工作人员和障碍物进行探测，并实现测距；当探测到的障碍物或人员在减速区内时，智能巡检机器人自动降速并发出声光警示信号；当探测到的障碍物或人员出现在刹车区内时，智能巡检机器人自动刹车并发出声光警示信号；当探测到的障碍物或人员消失后，如果智能巡检机器人还有未完成的任务，则继续进行任务；当智能巡检机器人监测到有障碍物或人员时，智能巡检机器人的视觉系统自动对准障碍物，进行视频分析。

8.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，智能巡检机器人将电缆隧道内固定安装的电缆温度监测设备、环境监测设备、水位监测设备作为监测源，当电缆温度出现异常时，自动控制该段电缆隧道内的智能巡检机器人移动到相应异常位置，并根据电缆不同监测点的温度变化，对该电缆进行跟踪扫描，同时实时上传状态信息、图像信息到监控中心平台，监控中心平台根据上传的信息进行处理；并且，根据电缆隧道内环境监测、水位监测的变化，进行相应的跟踪处理。

9.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，电缆隧道每隔一定距离划分防火区段，并设置防火墙和防火门；防火门包括下防火门、上防火窗，轨道设置在上防火窗的范围内，上防火窗通过自动闭门器控制打开与关闭；轨道采用在上防火窗上开孔的方式穿过，并用挠性耐高温防火材料将轨道和上防火窗之间的缝隙填满，防止火势从上防火窗和轨道间缝隙中通过；正常情况时，下防火门打开，上防火窗关闭，在出现险情或紧急情况下关闭下防火门；

智能闭门器采用总线连接，实现和监控中心平台及智能巡检机器人的实时通信，当智能巡检机器人巡检到相应防火门附近时，通过定位和遥控指令控制上防火窗打开并通过，当智能巡检机器人通过上防火窗后，智能闭门器自动将上防火窗关闭；

智能闭门器采用本地备份电源工作模式，实现在电源线路或通信链路遭受损坏时自动将上防火窗关闭。

10.根据权利要求1所述的电缆隧道智能检测系统，其特征在于，轨道内预埋RFID非接触卡，在智能巡检机器人上安装RFID读写器，通过RFID读写器和RFID非接触卡之间的信息交互，标识出电缆接头、重点巡检部位、道岔、井口穿越点和转弯点位置，实现每个巡检位置的智能巡检机器人的定位。