唐晓俊
上海电气科学研究所（集团）有限公司31010519790327****
摘 要: 综合管廊因其具有高度集约化和管理方便的优点被广泛应用于城市的市政基础设施建设规划中，综合管廊的存在对城市的正常运行提供了安全保障,在管廊内集中排布着许许多多的管道以及线路等等，从而增加了了综合管廊工况的复杂度,一旦发生安全事故,往往很难准确定位到故障的发生位置,本文就综合管廊的AI机器人关键技术研究及应用进行了论述。
关键词： 综合管廊 AI机器人 关键技术
综合管廊是指利用城市地下空间建造的集约化的隧道型空间，它集中了城市的电力传输、通信网络、燃气供给、供暖供热、水资源供给和污水排放等都等多种重要的工程管线到该空间中进行传输和交互并统一进行规划、设计、定期检修维护，节约了诸多的人力和财力，这种发展模式在我国的城市建设中得以广泛应用。
二、国内综合管廊发展现状
在过去的几十年间中国已经在北京、上海、深圳、苏州、沈阳各大一线对综合管廊进行了铺设，截止到2020年据不完全统计，我国综合管廊的建设总里程约800公里，已经初具规模，但是在通常情况下，管廊内的空间极为有限，而且管廊内部的情况复杂多变，如何采取一种有效的措施实现对管廊的内部环境以及管道线缆等等进行实时的监测和保护从而确保各环节安全稳定地运转显得尤为重要[1]。
目前来讲，我国的综合管廊进行日常检修的时候依然采用人工巡视的方式来开展。但是，在多数情况下，仅仅依靠人的感官和一些常规的检测仪器检修人员在复杂情况下对故障点进行定位和对故障原因进行判断的时候，由于各种不确定因素，比如：疲劳感和经验不足等等情况引起的误判，常常带来难以估量的经济损失甚至人员伤亡，因此这种检测模式很难对管廊内的情况做到实时监测，故障及时切除[2]。
为此，我们提出了结合AI机器人对综合管廊的特殊工作环境进行关键技术研究和攻关早日将此种技术应用到综合管廊的日常检测中。上述设备可及时地发现管廊内管道及线路和各类重要设备可能发生的故障，对管廊内各种指标进行实时监测，数据评估，对可能发生的故障能做到提前预防，从而解决管廊安全运行问题，加快了管廊巡检工作向数字化、智能化、网络化推进的进程。
二、综合管廊的AI机器人简介
本项目所研发的基于Artificial Intelligence技术工作于综合管廊环境下的智能巡检机器人系统包括三个方面，分别是：飞行机器人部分、轨道机器人部分和单兵巡检装置。致力于研究基于多类型智能机器人的互联工作和多平台间采集数据的融合技术攻关。最终目标是：在保正综合管廊可以安全稳定运行的大前提下，进一步优化综合管廊机器人巡检的流程和步骤，从而达到降低企业运营成本，提高我国智能制造水平。到本项目开发完成交付使用时，预计将为国家新增八百四十万元人民币的纳税额。
上文所述综合管廊AI机器人技术的研究是为适应管廊和隧道等密闭管道型的特殊环境下,对想要保护的设备进行日常巡检、实时监控和故障排查的一体化综合监测系统。该系统以多种类型的机器人本体为控制对象，在机器人上搭载多种类型的传感器及声光像等应用于综合管廊内的信息采集设备、辅助检测设备及相配套智能化机电设备等，使整个系统少人值守甚至无人值守的综合管廊、电缆隧道等对多电压等级设备和线缆线路进行全自动的监测和智能化诊断，从而实现对管廊内环境、线缆、重要设备等存在的隐患进行时间维度上的超前预警及后期的综合状态评估，力求保障隧道内的结构安全和线缆、主要设备的长期安全稳定运行。
2.1机器人管理平台
该平台可以对系统内正在工作的机器人单位进行统一监控和工作状态的设定及管理。并且该平台可以通过网络连接到计算机或着平板电脑等终端实时查看任一机器人的运行状态。此外，它还可对工作机器人备份的数据进行下载、固件和控制动作的程序的更新等进行统一化管理。具体细节如下表：
2.2工作机器人类型概述
2.2.1飞行机器人
该机器人作业半径8km超长距离，采用锂电池作为动力来源，保证没块电源均能让机器工作在40min以上；该飞行作业机器人搭载双云台公祖，工作人员可根据临时任务的特殊需求挂载两台高精度图像采集设备执行复杂的任务，并且预设多功能端口支持根据不同性质的任务快速更换负载；它还具备先进的前视避障和下视定位功能配合地地理信息建模系统精准定位到当前位置，较少误差，提高作业精度；并且飞行器自带支持30倍光学变焦的镜头；从而为视距以外的图像采集工作做好了硬件基础。在飞行器工作过程中操控人员可根据需要查看实时的工作地点的图像信息、远程设置和操控机载相机，相机支持指点变焦；云台支持全自主起飞，开发了一键起降功能；预设指南针、全球定位系统供用户自主选取是否使用，同时支持平滑切换，极大得保证了飞行器在飞行过程中的安全问题。
2.2.2轨道机器人
轨道机器人在行走过程中的定依靠码盘定位和光电辅助定位，双定位方式，保证定位精度行目前机器人在工作过程中的行走和停止精度已经提升到±5mm的高精准水平；关于轨道机器人的行走速度最大行走速度可达到3m/s并且速度可手动调节；转弯时，转弯半径控制在6 00mm；最大可攀爬90°仰角的陡坡。并且可搭载可见光以及红外视频图像采集设备；主要用来监测综合管廊内不同设备早运行过程中的表面温度和环境与设备的信息；实现机器现场工作、人员与远端操控、专家远程即时交互的愿景；该机器人可自动巡航及人工实时遥控，的双模式操控自由切换，确保设备安全可靠运行；进行电量实时监测有以及缺电时可以自主充电的优点。
三、总结
通过该综合管廊AI机器人系统，可实现管廊内环境及线缆管道等设施当前状态的全方位、智能化实时监测，提高管廊内设备运行的可靠性，降低故障发生率，缩减日常巡检工作所耗费的经济成本，同时还可以协助检修人员精准定位故障位置。并根据真个系统的运行状态和系统回传的结果，逐步完善和升级综合管理平台与检测设备之间对接，最终达到管廊内的信息检测实时化、设备巡视自动化和隧道运维现代化的目标。
参考文献：
[1]肖国栋,邱盼盼,朱雨科.巡检机器人在综合管廊中的应用初探[J].冶金与材料,2020,40(06):183-184.
[2]何璐佳,杨墨,毛杰勇,刘世强.隧道机器人巡检系统的关键技术应用[J].电子技术与软件工程,2020(02):94-95.