CN212515918U - 一种隧道巡检设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种隧道巡检设备，该隧道巡检设备包括以下部件：轨道组件安装在隧道墙面，挂接有巡检机器人；巡检机器人包括功能机箱和摄像装置，功能机箱上集成有环境测试装置、报警装置、热成像装置、通信装置和驱动装置，摄像装置连接在机箱的底面，并可相对功能机箱实现轴向旋转和上下摆动，驱动装置用于驱动巡检机器人沿轨道组件运行，环境测试装置、报警装置、热成像装置以及驱动装置均与通信装置电连接；后台监控系统与通信装置信息连接，以接收巡检机器人发送的数据，并对数据进行处理后作出预警判断和控制巡检机器人进行现场应急处理。本申请提供的隧道巡检设备可实现对隧道现场的连续动态监控，并实现灾害预警和现场应急处理。

Description

一种隧道巡检设备

技术领域

本申请属于隧道监控技术领域，更具体地说，是涉及一种隧道巡检设备。

背景技术

目前，在城市路网中，由于隧道具有空间狭小、车流量大且车速快、照明差、空气质量差、内部结构复杂、相对封闭、视野不清等诸多特点，故在隧道中，发生的交通事故较多、难处理，且隧道中发生的交通事故会导致交通中断的时间长，对事故的后处理、救援等工作有较大的限制，因此，加强对隧道的安全运营管理就十分重要，隧道的稳定安全运行关系到城市路网安全、快捷、畅通的运行。

然而，在现有的隧道中，隧道监控系统通常采用的是固定的离散式视频采集方式，该种方式一方面由于在隧道内布置的摄像机数量有限，另一方面由于视觉角度距离事故现场的距离无法调节且视野受限，因此，对于距离摄像机较远的事故现场仅能提供模糊地“定性”判断，而无法在事故发生后第一时间抵近事故现场观察并提供引导，这样，就很容易出现事故误判，即很难为隧道监控人员提供“定量”分析而实现系统数据共享；另一方面，由于摄像机位置固定，故摄像机无法对事故现场分析，同时，摄像机仅具有拍摄功能，而无法实现联动报警，容易延误最佳救援时机，造成事故隐患。此外，在现有的隧道监控中，隧道内的监控过程和巡查过程不能有机结合在一起，隧道内巡查仍然由人工配合巡查车实现，效率低下且不利于交通安全，加上隧道内空气质量差、视野差，工作人员注意力有限，同样易出现疏漏。

因此，如何使隧道中交通环境更加方便、安全和高效，以及能够及时应对隧道内的突发事故，有效地保障隧道内行车安全，就成为现在隧道监控设计方案中亟需解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种隧道巡检设备，以解决现有技术中存在的隧道监控设备无法实现联动预警和灾害现场处理的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种隧道巡检设备，包括：

轨道组件，安装在隧道的墙面上；

巡检机器人，沿轨道组件的延伸方向可移动地连接在轨道组件上；巡检机器人包括功能机箱和摄像装置，功能机箱包括有环境测试装置、报警装置、热成像装置、通信装置以及驱动装置，摄像装置连接在功能机箱的底面，并可相对功能机箱实现绕摄像装置的上下轴向旋转，以及摄像装置的镜头端绕着与功能机箱连接的支点上下摆动，驱动装置用于驱动巡检机器人沿轨道组件运行，环境测试装置、报警装置、热成像装置以及驱动装置均与通信装置电连接；以及，

后台监控系统，与通信装置通讯连接，后台监控系统接收巡检机器人发送的数据，并对数据进行处理后作出预警判断，并且，后台监控系统根据预警判断的结果控制巡检机器人进行现场应急处理。

可选地，巡检机器人还包括云台，摄像装置通过云台与功能机箱连接，驱动装置与云台连接，云台受驱动装置驱动以带动摄像装置实现在水平360度转动，以及竖直面内180度转动。

可选地，报警装置包括实时对讲器以及声光报警器，热成像装置以及环境测试装置均与声光报警器电连接，实时对讲器通过通信装置与后台监控系统通信连接，声光报警器通过通信装置与后台监控系统通信连接。

可选地，环境测试装置包括气体检测仪和温度湿度传感器，气体检测仪与温度湿度传感器均与报警装置连接，气体检测仪与温度湿度传感器还均通过通信装置与后台监控系统通信连接。

可选地，隧道巡检设备还包括停障模块，停障模块包括红外探测器，红外探测器与驱动装置以及报警装置均电连接，红外探测器通过通信装置与后台监控系统通信连接。

可选地，轨道组件包括行走轨道和多个悬吊支架，悬吊支架的一端与隧道的墙面固定连接，悬吊支架的另一端与行走轨道固定连接，行走轨道包括多个直行段和若干弯曲段，多个直行段间隔排布，两个相邻的直行段之间通过一个弯曲段连接；

巡检机器人还包括行走机构，行走机构一端与行走轨道滑动连接，另一端与功能机箱连接。

可选地，行走轨道上间隔分布有多个充电端口，功能机箱内设有可充电电池，行走机构的与行走轨道连接的一端设有充电接口，巡检机器人运行至充电端口时，充电接口与充电端口接触充电。

可选地，隧道巡检设备还包括设置在功能机箱上的定位模块，定位模块包括扫码器和码盘，行走轨道上间隔设置有多个可供扫码器扫描的码板，扫码器通过通信装置与后台监控系统通信连接。

可选地，后台监控系统包括：

主机，用于接收通信装置发出的数据；

显示端，与主机连接，用于显示巡检机器人的运行状态以及隧道内的实时情景；

功能模块组，包括实时监控模块、巡检计划模块、远程控制模块、巡检报表模块以及历史报表模块；实时监控模块与主机连接，并将实时监控数据显示在显示端上；巡检计划模块与主机连接，并将巡检计划数据显示在显示端上；远程控制模块与主机连接，并将远程控制数据显示在显示端上；巡检报表模块与主机连接，并将巡检报表数据显示在显示端上；历史报表模块与主机连接，并将历史报表数据显示在显示端上。

可选地，通信装置包括相互电连接的信号转换器和信号收发器，信号转换器与摄像装置、环境测试装置、报警装置以及热成像装置电连接，信号收发器与主机通信连接。

本申请提供的隧道巡检设备的有益效果在于：由于巡检机器人可以在轨道组件上移动，摄像装置可以相对功能机箱轴向旋转和上下摆动，且巡检机器人通过通信装置与后台监控系统信息连接，故在实际运行时，相对于目前常见的固定式、离散式的隧道巡检方式，本申请的巡检机器人可以自主或在后台监控系统的控制下以遥控的方式实现对隧道现场的巡检，不但可以及时反馈隧道内的实时画面、交通事故异常状况等，提高隧道运营工作效率和质量，真正起到增效作用，还可以不间断地对隧道进行反复巡检，实现对隧道运营状态的连续、动态采集，进而能实现对隧道各角落的完全覆盖，当发生紧急情况时就可以第一时间采集到最清晰的现场画面，并传送至后台监控系统。而且，由于巡检机器人的功能机箱上还集成有环境测试装置、报警装置以及热成像装置等其他功能部件，故当隧道内发生事故时，就可以通过热成像装置等部件检测到并将检测图像或数据发送给后台监控系统，后台监控系统自动或人工判断为异常情况时，就可以发送预警指令给报警装置进行报警；同时，通过控制巡检机器人的运动，可使得巡检机器人能在第一时间进入事故现场，进而可以把现场的视频、图像、空气中有害气体的含量等报警数据发送回后台监控系统；同时也可以通过与通信装置连接的报警装置等远程指挥现场执行应急消防处置措施，且在必要时还可对隧道内的特定部位采取有效处理措施，从而起到更好的防灾减灾效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的隧道巡检设备的一角度的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的隧道巡检设备的另一角度的结构示意图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为本申请实施例提供的轨道组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的隧道巡检设备的模块结构示意图；

图6为本申请实施例提供的隧道巡检方法的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	轨道组件	200	巡检机器人
300	后台监控系统	400	隧道
				210	功能机箱	220	摄像装置
211	环境测试装置	212	报警装置
				213	热成像装置	214	通信装置
215	驱动装置	230	云台
				212a	实时对讲器	212b	声光报警器
211a	气体检测仪	211b	温度湿度传感器
				240	停障模块	241	红外探测器
110	行走轨道	120	悬吊支架
				111	直行段	112	弯曲段
113	充电端口	250	定位模块
				251	扫码器	252	码盘
310	主机	320	显示端
				330	功能模块组	214a	信号转换器
214b	信号收发器	260	行走机构

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例提供一种隧道巡检设备。

请参阅图1、图3和图5，在一实施例中，该隧道巡检设备包括轨道组件 100、巡检机器人200以及后台监控系统300。其中，轨道组件100安装在隧道 400的墙面上；巡检机器人200挂接在轨道组件100上；巡检机器人200包括功能机箱210和摄像装置220，功能机箱210上集成有环境测试装置211、报警装置212、热成像装置213、通信装置214以及驱动装置215，摄像装置220连接在机箱的底面，并可相对功能机箱210实现轴向旋转和上下摆动，驱动装置 215用于驱动巡检机器人200沿轨道组件100运行，环境测试装置211、报警装置212、热成像装置213以及驱动装置215均与通信装置214电连接；后台监控系统300与通信装置214信息连接，以接收巡检机器人200发送的数据，并对数据进行处理后作出预警判断以及控制巡检机器人200进行现场应急处理。

基于此结构设计，在本实施例中，由于巡检机器人200可以在轨道组件100 上移动，摄像装置220可以相对功能机箱210轴向旋转和上下摆动，且巡检机器人200通过通信装置214与后台监控系统300信息连接，故在实际运行时，相对于目前常见的固定式、离散式的隧道巡检方式，本申请的巡检机器人200 可以自主或在后台监控系统300的控制下以遥控的方式实现对隧道现场的巡检，不但可以及时反馈隧道400内的实时画面、交通事故异常状况等，提高隧道运营工作效率和质量，真正起到增效作用，还可以不间断地对隧道400进行反复巡检，实现对隧道运营状态的连续、动态采集，进而能实现对隧道400各角落的完全覆盖，当发生紧急情况时就可以第一时间采集到最清晰的现场画面，并传送至后台监控系统300。而且，由于巡检机器人200的功能机箱210上还集成有环境测试装置211、报警装置212以及热成像装置213等其他功能部件，故当隧道400内发生事故时，就可以通过热成像装置213等部件检测到并将检测图像或数据发送给后台监控系统300，后台监控系统300自动或人工判断为异常情况时，就可以发送预警指令给报警装置212进行报警；同时，通过控制巡检机器人200的运动，可使得巡检机器人200能在第一时间进入事故现场，进而可以把现场的视频、图像、空气中有害气体的含量等报警数据发送回后台监控系统300；同时也可以通过与通信装置214连接的报警装置212等远程指挥现场执行应急消防处置措施，且在必要时还可对隧道400内的特定部位采取有效处理措施，从而起到更好的防灾减灾效果。

在此需说明的是，在本申请的技术方案中，本隧道巡检设备的整机防护等级应达到IP65，其核心部件的防护等级应达到IP66，这样，本隧道巡检设备才能完全满足隧道400特殊环境的需要。

请参阅图1至图3，具体在本实施例中，巡检机器人200还包括云台230，摄像装置220通过云台230与功能机箱210连接，驱动装置215与云台230连接，云台230受驱动装置215驱动以带动摄像装置220实现在水平方向360度转动，以及竖直面内180度转动。换言之，设于功能机箱210下方的摄像装置 220可通过云台230实现各个方向的角度调整，进而为拍摄更好更清晰的隧道图像提供了便利。其中，云台230的防护等级为IP66，可实现水平方向0～360°以及垂直方向-90°～90°的角度调整；在键控模式时，其垂直和水平的旋转速度均为100°/S，在手动模式时，其垂直和水平的旋转速度范围均为0.5°～ 100°/S。在此，摄像装置220为高清彩色摄像机，并优选采用日夜型网络高清的一体机。具体地，该高清彩色摄像机的性能详细参数如下：像素200万，最大分辨率为1920×1080，最低照度0.01Lux，水平视角为65.1至2.34度(广角- 望远)，最小物距范围为10mm(广角)至1500mm(远端)，自动聚焦模式且焦距范围为4.3mm至129mm，30倍光学变倍，具有曝光补偿、白平衡自调节等功能，支持ICR红外滤片式自动切换的日夜转换模式，支持3D-DNR和低码率，可应用于各种光照拍摄和数据传输环境。

此外，在本实施例中，热成像装置213具体为红外热像仪，这是一种通过非接触探测红外能量，并将其转换为电信号，进而在显示器上生成热图像和温度值，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。这样，通过红外热像仪测得的热图像，后台监控系统300就可以自动或人工判断隧道400内是否起火等温度异常。具体地，该红外热像仪采用业界领先的非制冷氧化钒焦平面探测器，具有灵敏度高且图像质量好的优点，并采用星光级的1/1.9"200万CMOS图像传感器，可以完美展现低照度环境，更适用于隧道400内的昏暗环境。同时，本红外热像仪支持多帧合一宽动态、高级图像降噪等功能，以完美展现白天、夜晚视频图像，还支持白热，黑热，聚变，彩虹，金秋，午日，铁红，琥珀等 14种伪彩可调；还具有精准的三维定位功能，可使得本红外热像仪捕捉目标更方便、快捷而准确，具体可支持自动和手动跟踪、单场景和多场景巡航跟踪、热点跟踪，当然，本红外热像仪还可支持火点探测报警、拌线入侵、区域入侵、多种触发规则联动动作、目标过滤等多种智能功能。此外，本红外热像仪设计成可见光支持30倍光学变倍，并具备创新的跟踪算法，能自动锁定目标，自动调整镜头焦距，从而获得最佳视频图像。在通信性能方面，本红外热像仪采用单IP方案，具备丰富的网络扩展能力，易于接入各种视频监控平台，并支持 WEB、手机和PC等多种客户端预览查看视频图像，且支持IP白名单和黑名单、 MAC白名单与黑名单、多级用户管理，进而实现人性化监控保密和权限管理；采用更省带宽的低码流传输，并支持GBT28181、ONVIF等网络协议，组网更便捷；采用SD卡本地存储，支持断网续传。

进一步地，请参阅图5，在本实施例中，报警装置212包括实时对讲器212a 以及声光报警器212b，热成像装置213以及环境测试装置211均与声光报警器 212b电连接，实时对讲器212a通过通信装置214与后台监控系统300通信连接，声光报警器212b通过通信装置214与后台监控系统300通信连接。可以理解，当后台监控系统300发现热成像装置213或环境测试装置211传过来的图像或数据有异时，就会启动自动或人工的预警判断，当判断隧道400内确实有异常状况发生时，就会发出报警指令，进而控制声光报警器212b发出起警示作用的灯光或声音，当然，后台监控系统300的工作人员也可以根据传输过来的现场图像，将应急指导措施通过实时对讲器212a与隧道现场人员交流，进而获得更好的防病救灾效果。当然，声光报警器212b除了警示作用之外，还可以包括警示灯等，具体地，警示灯可以选用三色灯或呼吸灯等，其防护等级达到IP66，具有很好的防水、防潮、防尘性能，且通过警示灯的不同颜色可以用来表示巡检机器人200当前的各种状态，如正常运行，停障，发生故障，电池电量不足等。

进一步地，请参阅图5，在本实施例中，环境测试装置211包括气体检测仪211a和温度湿度传感器211b，气体检测仪211a与温度湿度传感器211b均与报警装置212连接，气体检测仪211a与温度湿度传感器211b还均通过通信装置214与后台监控系统300通信连接，这样，当隧道400内的空气状况和温湿度发生异常变化时，就能够及时被环境测试装置211感知，并上传至后台监控系统300判断隧道400内环境是否存在危险。其中，气体检测仪211a可用于测试任意隧道段面实时环境气体参数，可检测的气体包括H2S、CO、O2、CH4 以及烟雾等。此外，气体检测仪211a还具备自动归零校准以及按预设间隔时间自动采样的功能，该间隔时间在出厂时一般设定为30秒，但也可以根据实际需求调整。在本实施例中，温度湿度传感器211b的温度测量范围为-40℃至+85℃以及湿度测量范围为0％至100％RH，温度的测量精度为±0.5℃，湿度的测量精度为±2％RH。

进一步地，在本实施例中，隧道巡检设备还包括停障模块240，停障模块 240包括红外探测器241，红外探测器241与驱动装置215以及报警装置212 均电连接，并通过通信装置214与后台监控系统300通信连接。具体地，红外探测器241的防护等级为IP65，感应距离范围为350mm至4000mm，响应延时最小为285ms。在此，停障模块240的主要作用是利用红外探测器241自动探测巡检机器人200的周围环境，当识别到在巡检路线上存在障碍物且不能安全通过时，能控制巡检机器人200自动停车并报警。

请参阅图1至图4，在本实施例中，轨道组件100包括行走轨道110和多个悬吊支架120，悬吊支架120的一端与隧道400上方墙面固定连接，行走轨道110包括多个直行段111和若干弯曲段112，多个直行段111间隔排布，两个相邻的直行段111之间通过一个弯曲段112连接，行走轨道110通过多个直行段111和若干弯曲段112的依次拼接而呈迂回弯折形；巡检机器人200还包括行走机构260，行走机构260一端与行走轨道110滑动连接，另一端与功能机箱210连接。在实际运行时，驱动装置215可以驱动巡检机器人200和行走机构260沿行走轨道110滑动或者停留在某一位置。可以理解，行走轨道110 迂回弯折形的设计，可实现在长度和宽度方向上的自由移动，有效增大巡检机器人200的检测范围，这样，当隧道400内发生事故时，巡检机器人200就可以沿行走轨道110在第一时间靠近事故现场，从而可以实时拍摄更清晰的画面。具体在本实施例中，悬吊支架120的上端与隧道墙面使用螺栓固定，而悬吊支架120的下端则与行走轨道110焊接固定，当然，于其他实施例中，悬吊支架 120和行走轨道110之间还可以通过例如但不限于螺栓连接等方式实现固定连接。在此，行走轨道110的截面有多种，在本实施例中，其截面形状具体为矩形，直行段111的轨道长度不小于4米，弯曲段112的最小弯曲半径为800mm，弯曲弧度可以是30度、45度、90度等；行走轨道110的载重量为80kg；悬吊支架120在直行段111上每隔3米安装一只，在弯曲段112上每隔0.5米安装一只；当然，于其他实施例中，行走轨道110的截面和尺寸大小以及悬吊支架 120的数量位置排布，也可以根据实际的隧道地形和监控需求设计。此外，考虑隧道内长期使用对轨道防腐蚀要求高，行走轨道110和悬吊支架120等均采用高强度铝合金型材现场拼接安装完成，该高强度铝合金型材还经过了特殊的氧化处理，如此，既能提高抗腐蚀能力，又可提高表面硬度，进而增加型材的抗磨损性能。

进一步地，如图3所示，在本实施例中，行走轨道110上间隔分布有多个充电端口113，功能机箱210内设有可充电电池(未示出)，行走机构260与行走轨道110连接的一端设有与可充电电池电连接的充电接口，巡检机器人200 运行至充电端口113时，充电接口与充电端口113接触充电。这样，巡检机器人200的供电就可采用分布式充电端口113与接触式的充电方式实现，而无需配置专用充电桩充电，可以实现24小时实时供电以满足巡检机器人200续航。具体地，各个分布式充电端口113采用交流220V作为电源输入，从而可以有效保证巡检机器人200在隧道400中可靠运行；巡检机器人200则采用PLC电力载波的信号传输方式，具体电压不超过36V，以满足安全电压要求；本隧道巡检设备的全套供电系统正常工作时，总功率小于1000W，在非转弯、非上坡时，巡检机器人200工作电流可低至1.5A；单段路程上，巡检机器人200搭载的可充电电池容量满足满负荷行走里程500米。

进一步地，请参阅图5，在本实施例中，隧道巡检设备还包括设置在功能机箱210上的定位模块250，定位模块250包括扫码器251和码盘252，行走轨道110上间隔设置有多个可供扫码器251扫描的码板(未示出)，扫码器251 和码盘252均通过通信装置214与后台监控系统300通信连接。这样，当巡检机器人200沿轨道运行时，就可通过光电扫码的方式进行里程校准，并通过码盘252进行精准定位，进而实现精确定点停站。具体地，巡检机器人200通过码盘252读取里程，当巡检机器人200检测到起始点后，就可以根据停站点距离信息选择合适的巡检方案；巡检机器人200在即将到达精确停站点时处于低速可即停状态，而当巡检机器人200检测到停站点时，立即精确停站；在行走轨道110上分段设置的各个码板，可以实现对行走里程定期进行校准，避免里程累计误差；此外，在通过码板检测的同时，也通过巡检机器人200内部的码盘252进行距离积分，并通过外部检测及内部距离递推而实现精准定位导航。在此，扫码器251包括光电传感器和里程计，在巡检机器人200运动过程中，扫码器251会识别经过的码板ID并上传，实现定位功能，并同时输出机器人的运动方向数据。在本实施例中，本隧道巡检设备具体采用光电扫码导航并结合码盘252定位，然本设计不限于此，于其他实施例中，在某些特殊环境下，可选配采用RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)结合码盘252导航，而在普通标准环境下采用光电扫码导航结合码盘252获取里程信息。

具体在本实施例中，如图5所示，后台监控系统300包括主机310、显示端320以及功能模块组330。其中，主机310用于接收巡检机器人200发出的数据，该数据包括电子图像以及各种环境测试数据等；显示端320与主机310 连接，用于显示巡检机器人200的运行状态以及隧道400内形态；功能模块组330包括实时监控模块、巡检计划模块、远程控制模块、巡检报表模块以及历史报表模块，实时监控模块与主机连接，并将实时监控数据显示在显示端上；巡检计划模块与主机连接，并将巡检计划数据显示在显示端上；远程控制模块与主机连接，并将远程控制数据显示在显示端上；巡检报表模块与主机连接，并将巡检报表数据显示在显示端上；历史报表模块与主机连接，并将历史报表数据显示在显示端上。具体地，显示端320可以是各种显示屏，实时监控模块主要用于在显示端320的监控屏幕上查看处于巡检状态时的巡检机器人200的当前的位置、巡检的路线、将要巡检的设备信息、巡检过程中实时的高清和红外视频、巡检过程中实时的巡检结果等信息；巡检计划模块主要用于根据要求编辑巡检任务、制定巡检计划和下发常规巡检任务，同时还包括了任务安排和任务编辑两大部分；远程控制模块主要用于对巡检机器人200进行远程遥控；巡检报表模块主要用于显示各个巡检报表；历史报表模块主要用于查看显示各个历史报表，以方便对隧道内存在的各种问题进行溯源。

进一步地，请参阅图5，在本实施例中，通信装置214包括相互电连接的信号转换器214a和信号收发器214b，信号转换器214a与摄像装置220、环境测试装置211、报警装置212以及热成像装置213电连接，信号收发器214b与主机310通信连接。各个部件例如但不限于摄像装置220、环境测试装置211、报警装置212以及热成像装置213等发出的数据信号经信号转换器214a转换后，再通过信号收发器214b发送至主机310，相应地，主机310发出的信号也会被信号收发器214b接收，再经过信号转换器214a转换后传送至相应的部件，以实现对各个部件的控制。此外，通信装置214还包括直流稳压电源、光缆以及光纤分线盒交换机等部件。其中，信号收发器214b通常为定向天线，而信号转换器214a主要用于搭建无线通讯网络平台，以实现整个设备中后台监控系统 300与巡检机器人200之间的信息传输，当然，通信装置214也允许符合国际标准的其他无线设备接入网络。需特别说明的是，为使本隧道巡检设备的通讯达到通畅和稳定的指标，通信装置214特别是信号转换器214a的防护等级应达到IP65以上，以保证信号转换器214a在具有有害气体、粉尘和淋水的条件下能够直接使用，而不需要搭建额外的防护罩。在本实施例中，信号转换器214a 为运营商级水平设计，稳定可靠，长期运行无需维护，其具体技术参数为防雷型，射频单元2.4GHz，最高带宽150Mbps；最高接收灵敏度达-80dBm，覆盖性能优异；最大输出增益20dBm(500mW)；最佳链路速率优化，负载均衡优化。

本申请还提出一种隧道巡检方法，请参阅图6，在本实施例中，该隧道巡检方法使用如前所述的隧道巡检设备完成，隧道巡检方法包括：

S1、巡检机器人200在轨道组件100上沿预设运行路线移动的同时，设于所巡检机器人200上的摄像装置220对隧道400的内表面形态进行多次拍摄，获取多个拍摄于不同时间点的隧道断面图像，并将隧道断面图像上传至后台监控系统300，后台监控系统300对多个隧道断面图像进行处理形成隧道全景平面图像；

S2、后台监控系统300根据隧道全景平面图像建立具有对应时间点信息的隧道三维图像；

具体地，将平面图像构建为三维全景图像后，在该隧道三维图像内漫游，就可以防止出现图像失真，且更加直观，方便隧道400内的病害识别。

S3、将多个具有不同对应时间点的隧道三维图像按时间顺序排列，形成同时包括隧道内表面形态信息和时间信息的四维数据库。

在此，通过后台监控系统300依据各隧道断面图像建立三维图像数据，并增加时间维度建立隧道内表面形态的四维数据库，就将海量的历史数据，变成一种直观可视化的、鲜活的“数据”，进而为构建智慧系统打下数据基础。具体地，将隧道三维图像进行时间维度排列，然后再将隧道内日常保养及小修部位及时间信息融合展示在该数据库中，则可实现包括隧道内表面形态信息的四维数据库，如此，就可方便日后隧道病害溯源，养护数据溯源及提高资料调取速度。

进一步地，在本实施例中，步骤S1包括以下步骤：

S10、后台监控系统300控制摄像装置220开启，并控制云台230旋转以将摄像装置220的拍摄视角调整为预设值；

S20、巡检机器人200在轨道组件100上以预定速度移动，摄像装置220 按照预定频率对隧道的内表面形态进行拍摄，以获取多个隧道断面图像；

具体地，在摄像装置220拍摄获取隧道断面图像后，即可存储该图像在隧道巡检设备的相应的存储模块中，并将该图像通过有线或无线传输方式上传至后台监控系统300的主机310的服务器中。

S30、后台监控系统300对多个隧道断面图像进行重叠拼接处理，并计算去除冗余的图像数据形成隧道全景平面图像。

这样，通过后台监控中的相关软件对隧道内现场传回的隧道断面图像进行重叠拼接计算并去除冗余图像数据就形成“一张图”，由于这一张隧道全景平面图像包含了隧道全长范围内的隧道全景，故巡查人员就无需现场巡查，而通过识图即可完成对隧道的病害识别，不但节约了人力资源，也防止隧道巡查车辆慢速行驶影响隧道内通行，具有降低安全隐患的作用。

进一步地，在本实施例中，在本实施例中，在巡检机器人200一次巡检结束后，将该次巡检时间内拍摄的所有隧道断面图像均发送至后台监控系统300 并经重叠拼接处理后形成一张隧道全景平面图像，并对重叠拼接处理时所产生的冗余的图像数据进行删除。可以理解，在目前常见的隧道监控中，一般发送至处理器并存储的是拍摄到的动态视频，而本隧道巡检方法可将动态视频变为固定的静态画面即隧道全景平面图像，其需储存的数据量就会大大减少，且每天只需存储数据一次；而每次巡检结束后，将多个图片拼接为一张图片，且冗余数据不再存储的方式，则有利于大大节约存储空间。在建立图像存储数据库后，监控人员就可以方便地随时调阅各时间点的图片，方便隧道内的病害判断和溯源。

进一步地，在本实施例中，隧道巡检方法还包括现场预警处理步骤，现场预警处理步骤包括：

S41、在巡检机器人200的运行拍摄过程中，设于巡检机器人200上的热成像装置213向后台监控系统300发送热成像图像，以及环境测试装置211向后台监控系统300发送气体检测数据、温度数据以及湿度数据；

S42、后台监控系统300对热成像图像、气体检测数据、温度数据以及湿度数据进行对比检查，若超过警戒值，则向巡检机器人200发出预警指令；

S43、巡检机器人200获取预警指令后控制报警装置212进行隧道400内报警。

如此，当隧道内发生异常时，例如在隧道内具有温度异常的车辆时，其温度异常就可通过热成像装置213拍摄到的热成像图像显示出来，然后经监控人员人工判断或后台监控系统300自动判断后，就可第一时间发出预警指令，报警装置212接收到预警指令后，即可实时报警，提醒隧道内的车辆或人员注意防范危险。在此需特别说明的是，在实际的预警处理中，隧道内的事故发生还可以依靠监控人员从摄像装置220传送至后台监控系统300的图像或视频发现，或者通过后台监控系统300中设置的事故自动识别功能来发现隧道内事故。当然，于其他实施例中，巡检机器人200内也预置事故识别功能，从而使得在巡检机器人200的拍摄范围内出现事故时也能很快识别。

进一步地，在本实施例中，在本实施例中，现场预警处理步骤还包括：后台监控系统300向巡检机器人200同时发出预警指令、移动指令和预定移动路线数据，以控制巡检机器人200按预定移动路线移动至事故现场。可以理解，一般事故发生后，隧道内必将拥堵，应急人员难以及时到达现场，而通过后台监控系统300控制巡检机器人200移动到事故现场，就可实现对现场情况实时监控，第一时间了解现场情况，指挥抢险，并监控现场环境，以达到在尽量短时间内降低事故损失的目的。例如，监控人员可通过集成在巡检机器人200上的实时对讲机或扩音器等向现场喊话，指导现场人员离开现场，即在发现异常情况时，可指导现场人员尽可能快而有序的逃离危险，进而达到更好的防灾减灾效果。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道巡检设备，其特征在于，包括：

轨道组件，安装在隧道的墙面上；

巡检机器人，沿轨道组件的延伸方向可移动地连接在所述轨道组件上；所述巡检机器人包括功能机箱和摄像装置，所述功能机箱包括有环境测试装置、报警装置、热成像装置、通信装置以及驱动装置，所述摄像装置连接在所述功能机箱的底面，并可相对所述功能机箱实现绕所述摄像装置的上下轴向旋转，以及所述摄像装置的镜头端绕着与所述功能机箱连接的支点上下摆动，所述驱动装置用于驱动所述巡检机器人沿所述轨道组件运行，所述环境测试装置、所述报警装置、所述热成像装置以及所述驱动装置均与所述通信装置电连接；以及，

后台监控系统，与所述通信装置通讯连接，所述后台监控系统接收所述巡检机器人发送的数据，并对数据进行处理后作出预警判断，并且，所述后台监控系统根据预警判断的结果控制所述巡检机器人进行现场应急处理。

2.如权利要求1所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述巡检机器人还包括云台，所述摄像装置通过所述云台与所述功能机箱连接，所述驱动装置与所述云台连接，所述云台受所述驱动装置驱动以带动所述摄像装置实现在水平360度转动，以及竖直面内180度转动。

3.如权利要求1所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述报警装置包括实时对讲器以及声光报警器，所述热成像装置以及所述环境测试装置均与所述声光报警器电连接，所述实时对讲器通过所述通信装置与所述后台监控系统通信连接，所述声光报警器通过所述通信装置与所述后台监控系统通信连接。

4.如权利要求1所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述环境测试装置包括气体检测仪和温度湿度传感器，所述气体检测仪与所述温度湿度传感器均与所述报警装置连接，所述气体检测仪与所述温度湿度传感器还均通过所述通信装置与所述后台监控系统通信连接。

5.如权利要求1所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述隧道巡检设备还包括停障模块，所述停障模块包括红外探测器，所述红外探测器与所述驱动装置以及所述报警装置均电连接，所述红外探测器通过所述通信装置与所述后台监控系统通信连接。

6.如权利要求1所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述轨道组件包括行走轨道和多个悬吊支架，所述悬吊支架的一端与所述隧道的墙面固定连接，所述悬吊支架的另一端与所述行走轨道固定连接，所述行走轨道包括多个直行段和若干弯曲段，多个所述直行段间隔排布，两个相邻的所述直行段之间通过一个所述弯曲段连接；

所述巡检机器人还包括行走机构，所述行走机构一端与所述行走轨道滑动连接，另一端与所述功能机箱连接。

7.如权利要求6所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述行走轨道上间隔分布有多个充电端口，所述功能机箱内设有可充电电池，所述行走机构的与所述行走轨道连接的一端设有充电接口，所述巡检机器人运行至所述充电端口时，所述充电接口与所述充电端口接触充电。

8.如权利要求6所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述隧道巡检设备还包括设置在所述功能机箱上的定位模块，所述定位模块包括扫码器和码盘，所述行走轨道上间隔设置有多个可供所述扫码器扫描的码板，所述扫码器通过所述通信装置与所述后台监控系统通信连接。

9.如权利要求1至8任一项所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述后台监控系统包括：

主机，用于接收所述通信装置发出的数据；

显示端，与所述主机连接，用于显示所述巡检机器人的运行状态以及隧道内的实时情景；

功能模块组，包括实时监控模块、巡检计划模块、远程控制模块、巡检报表模块以及历史报表模块；所述实时监控模块与所述主机连接，并将实时监控数据显示在所述显示端上；所述巡检计划模块与所述主机连接，并将巡检计划数据显示在所述显示端上；所述远程控制模块与所述主机连接，并将远程控制数据显示在所述显示端上；所述巡检报表模块与所述主机连接，并将巡检报表数据显示在所述显示端上；所述历史报表模块与所述主机连接，并将历史报表数据显示在所述显示端上。

10.如权利要求9所述的隧道巡检设备，其特征在于，所述通信装置包括相互电连接的信号转换器和信号收发器，所述信号转换器与所述摄像装置、所述环境测试装置、所述报警装置以及所述热成像装置电连接，所述信号收发器与所述主机通信连接。

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