高压电缆隧道对巡检机器人的通信路线的影响

高压输电线路智能巡检机器人的研制与应用分析摘要：保证电力设备稳定正常工作和整个电力系统的安全运行是电力管理中的核心问题。

由于输电线路、杆塔等长期暴露在外界环境中，受人为因素、恶劣的天气状况、电气闪络、机械张力与材料老化等多种原因而产生线路断股、开裂、腐蚀等损伤，如果不及时检修的话，就会严重影响到电力的正常运行，甚至造成严重的停电事故和人身安全事故。

所以为了确保输电线路的安全运行，必须定期对输电线路进行巡检，了解输电线路的健康运行状况，消除事故隐患。

关键词：高压输电线路；智能巡检机器人；研制引言我国高压输电网覆盖面积大、联网程度高，同时随着国民经济的发展，对电力系统可靠性的要求越来越高，特别是用户要求输电线路安全可靠地保证不间断供电，因此必须采取措施确保线路的连续供电。

1穿越越障巡检机器人系统1.1系统组成巡检机器人系统是由终端层、基站层和通信层组成的网络分布式系统。

终端层由巡检机器人本体、太阳能充电基站和地线道路改造结构三部分组成，是整个系统实现巡检功能的核心部分。

通过机器人本体与地线道路改造结构的一体化设计，实现了巡检机器人安全高效越障的目标。

机器人本体电量不足时，会自动在太阳能充电基站处进行充电，以满足长距离运行的电能在线补给需求。

基站层由地面控制基站组成，其为车载或人工携带的地面移动监控操作平台，与巡检机器人本体间通过以太网或3G公网通信，实时接收机器人的状态信息、发送地面遥控指令、接收并保存巡检图像与数据、对巡线机器人本体进行视频监控。

通信层由安装在巡检机器人本体上的无线网络移动站和3G无线路由器等设备组成，其通过以太网和3G无线公网数据传输技术为终端层和基站层提供高效透明的数据传输通道。

1.2主要功能（1）图像分析处理功能：后台分析诊断管理软件，可以实现自动导入巡检图像和数据信息、报表生成与打印、绝缘子污秽评价、可见光图像处理、导线动态增容决策等功能。

（2）行驶越障功能：沿改造后的架空地线穿越行驶，小坡度（不大于８°）下自主滚动行驶穿越防振锤、悬垂线夹和耐张线夹等组合障碍物，大坡度（大于８°）下自主蠕动行驶穿越上述障碍物。

运行与维护2019.12 电力系统装备丨151Operation And Maintenance2019年第12期2019 No.12电力系统装备Electric Power System Equipment 1 漏泄电缆工作原理与常规同轴电缆类似，漏泄电缆主要包括内导体、外导体以及绝缘介质几个部分构成。

其主要工作机制为每隔一定的间距在常规同轴电缆外导体中进行开槽处理，位于漏泄电缆中的电磁波在进行不断的传输过程中同时又通过槽孔不断地向外界释放能量，构成一漏泄电磁波场，而位于电缆外侧的电磁场则可以感应到槽孔中的磁场并传输至接收端。

利用漏泄同轴电缆，将电磁波信息由一端传递至另一端。

实际当电缆不存在任何槽孔的情况下，同轴电缆中所传输的信号与周边彻底隔绝，因此在同轴电缆的外层并不会检测到任何形式的电磁辐射等。

而位于同轴电缆外侧的干扰信号等也不会对其内部信号产生任何影响。

而当同轴电缆进行槽孔处理时，则这种隔绝效果被打破，位于内部的信号将会释放至外界环境中，同样的外界环境中的干扰信号也会对内部所传输的信号产生影响。

2 机器人通讯电缆分析机器人在隧道中运行时经常会遇到各种运行障碍，包括小石子、土块等，因此需要机器人在遇到障碍物时具有较好的识别以及躲避机制。

与此同时，为了可以使机器人更好地了解隧道电缆的运行情况，往往会将云台与空外成像等传感设备固定在机器人上。

隧道机器人与上位机之间的通信主要依据自身携带的通讯模块，该模块可以将上位机与机器人之间形成沟通渠道。

上位机通过指令控制机器人运行轨迹以及执行图像采集等工作。

随后机器人则依据指令完成相关任务并将任务完成信息传回至上位机端口。

因此保障通讯稳定、快捷，避免干扰是隧道机器人通讯设计首要任务。

目前常见的通讯漏泄电缆主要包括耦合型漏泄电缆、分段型漏泄电缆以及辐射型漏泄电缆三种。

其中分段型漏泄电缆主要是指将一个漏泄电缆插入另外一根不是漏泄的电缆中。

而这一段漏泄电缆则与一个基于功率分配器和同轴电缆互联的定向通讯天线类似，实际只有一小部分的能力被释放。

高压架空输电线路自动巡线机器人的应用探讨摘要：高压架空输电线路自动巡线机器人在实际的应用过程中有效的解决了电线路运行维护工作中一些人工无法有效解决的问题，本文主要概述了高压架空输电线路自动巡线机器人主要应用原理以及技术要点。

关键字：高压架空输电线路；自动巡线机器人；应用；高压架空输电线路中大力倡导自动巡线机器人应用，可以有效提高对高压架空输电线路系统的监测与维护，在一定程度上保障了高压架空输电线路的安全运行，提高了电力的稳定性以及整体质量。

一、高压架空输电线路巡检现状在电力系统中关键的核心任务就要要保障电力的高质量以及稳定性。

在电力传输设备中最关键的设备是电力传输设备。

高压输电线路的电力线以及杆塔的配件设施长期在野外中，受到一些机械以及自然因素的影响，造成了材料老化等问题的出现，导致断股、磨损以及腐蚀等损伤现象，如若没有在第一时间上进行更换维修，就可以能导致大面积的停电事故，造成巨大的经济损失。

这也就意味着，对输电线路进行规范化的巡检，保障输电线路的安全性以及稳定性，对于一些存在的风险要及时进行规避，防患于未然。

在传统的电力巡线过程中都是通过人工方法进行检修巡查，工作人员通过人工徒步以及其他方式沿着电力线行走，通过肉眼观测或者利用望远镜等设施对电力线以及配件的运行状态进行外观状态进行观察，工作环境艰苦、检查周期长以及效率低的弊端，同时对工作人员的责任心以及职业道德有着一定的要求，但是很难保障巡检的质量与效率。

二、高压架空输电线路自动巡线机器人的应用探讨（一）高压架空输电线路自动巡线机器人的应用必要性。

高压架空输电线路巡线机器人的发展与研究可以有效的解决在高压架空输电线路中出现的实际问题，提高高压架空输电线路检查的质量和效率。

自动巡线机器人把移动机器人作为载体，通过可见光摄像机、红外热成像仪以及其他的检测仪器作为运行操作系统，利用机器视觉—电磁场—GPS——GIS等信息融合信息构建一个自主移动、巡检的导航系统，把嵌入式计算机控制系统作为开发的硬件平台，在操作过程中有障碍物检测自动识别定位系统、自主规划作业、越障等操作功能，可以对高压架空输电线路进行自主巡检，可以精准的确定线路上的障碍，并对其进行分析。

收稿日期：!"!"#"$#"%作者简介：於华（&%’"#），男，工程师，主要从事水力发电厂自动化控制的研究工作。

()*+,-：&.//0&/.122345*大藤峡电厂高压电缆廊道智能巡检机器人应用的探讨与研究於华，罗红云（大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，广西桂平.$/!""）摘要：对大藤峡电厂高压电缆廊道智能巡检机器人的应用及情景进行了简要阐述，引出了当前智能巡检机器人的分类和应用场景，并讨论了大藤峡电厂高压电缆廊道采用智能巡检机器人的可行性和方案。

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关键词：高压电缆；智能巡检机器人；“全天候”巡检；信息交互；“人6机”双巡检模式；789架构设计!概述随着当前我国电力体制改革的深入，电力市场不断市场化，竞争日趋激烈，发电企业如何在充满挑战的行业竞争中脱颖而出，抓住机遇，是企业必须面对的问题。

开发利用互联网6、大数据、云平台、机器人等新理念、新技术，考虑电厂实际和当前互联网6技术应用相结合的创新，是实现“无人值班（少人值守）”，提高发电企业的工作效率和盈利能力，创建智慧化电厂的关键。

大藤峡电厂位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峡出口弩滩上，是红水河&"个水电梯级开发的最后一级，电厂装机容量&:"";<，安装’台单机容量为!"";<的目前国内最大轴流转桨式水轮机发电机组。

母线电压为!!"=>，?@9至出线场敷设横截面积&!""**!A &’""**!!!"=>高压电缆共计’$/.*，途经一段长.."*的电缆廊道，向广西电网供电，承担电网的发电和调峰任务。

"智能巡检机器人的必要性随着国家经济对电力需求的迅速增长，新建、扩建的发电厂不断投产发电，由于设计的需要、投资等原因，通过廊道敷设高压输电线路也逐渐增多。

量以及效率，通过电力电缆智能巡检系统能有效达到不间断监控与火灾应急处置的目的。

1 巡检机器人应用现状以及发展分析根据相关的研究表明，在二十世纪六十年代末，斯坦福研究院已经开始智能机器人的研发工作，而随着人们需求不断提高等因素，隧道巡检智能机器人也被研发出来，操作者可以对其进行手动操控，操控的范围只能在一米的距离之内，而工作的深度可以达到两百米，随着巡检机器人的普遍应用，进一步简化了巡检工作的环节以及流程。

隧道巡检机器人具有多种传感方式，例如超声波传感以及摄像头的协同、险道内壁探伤以及平台轮式移动模式等。

我国针对智能机器人研发的起步比较迟，因此研究工作主要以改进为主，并且针对机器人存在的问题提出科学合理的改进措施，此外，还会对机器人进行搭载功能的拓展工作。

目前处于一个机器人设计以及开发迅速的时代，但是隧道巡检机器人的各项功能仍然处于不完善的阶段，其中主要表现在手动操控。

巡检机器人通过多年的发展与进步，仍然无法实现自动操控的想法，因此它无法完全替代人类，这一问题的主要原因在于机器人的关键技术无法取得关键性的突破，关键技术主要包括了机器人的运动方式以及通讯定位等技术。

2 电缆隧道智能巡检机器人的技术评价目前隧道巡检机器人所采用的移动方式为轨道移动，同时它配以高清的摄像机以及红外线成像仪，这一设计的理念是为了能实现实时观察隧道内情况的目的。

此外，它还具有感应有害气体、烟雾以及温湿度等功能，这样一来用户在应用该机器人的过程中，能及时掌握隧道内的具体情况，同时还能通过监控的平台对机器人进行有效的操控，能进行数据接入、数据储存以及统计等工作。

该机器人还具备一点优势，安全。

该系统所提供的数据接口为IEC61850，该数据接口正是电力系统的标准范围，它有助于电力大集控系统的有效接入。

电缆巡检机器人除了以上提及的基本功能以外，还具有更智能化以及准确化的算法，它能有效并且准确地计算出电缆隧道内的问题所在，而该机器人的后台系统则是采用了人性化交互的设计，用户可以在后台内清晰地查看巡检的成果，同时该系统还会针对隧道内不用的问题提供不同的解决方案，适用隧道内各种复杂的环境。

高 新 技 术中国新技术新产品- 14 -1 智能机器人巡检系统技术要点（1）多种高新技术的有机整合智能巡检机器人整合了模式识别技术、无线信号传输技术、智能控制技术、数字视频技术、机电控制技术等多种高新技术手段，集机械、电子、控制、传感、材料等多学科于一体，使电力隧道的安全防护与智能化管理达到一个新的水平。

（2）动态监测手段与现场处置手段有机结合将视频监控、多种有害气体监测、温度/湿度探测、避障操作等监测手段与交互式对讲广播指挥等现场处置手段有机结合，让电力隧道智能机器人担负起“电子警察”的职责，使电力隧道内高压电缆的的安全防护水平上了一个新台阶。

（3）为适应电力隧道内的特殊使用环境而采用的专用技术电力隧道深处地下，常年处于潮湿、高温的环境中，同时电力隧道空间狭窄，电缆托架等障碍物较多，对智能机器人的体积、避障能力以及防潮防锈水平都有极高的要求，同时电力隧道内存在大量的上下坡和拐弯，对智能机器人的行走能力要求极高。

（4）采用高可靠性的无线技术手段实现隧道内传输和通信机器人的动作控制、采集到的数据传送都依赖于隧道内的高速通信系统，基于隧道的特殊环境，采用无线通信模式，控制数据与视频的传输基于800M~2.4G 频段的无线通信，达到视频、数据、语音三合一，以适应隧道空间狭小、路径起伏弯曲、以及两侧电缆支架接地对无线信号吸收严重等现状。

2 智能巡检机器人主要功能主要功能：智能视频：高清视频加可见光照明灯，全方位云台和大倍数光学镜头控制；红外热成像：监视隧道内发热体红外热辐射成像测温，环境适应能力强；隧道3D 成像：红外激光雷达对隧道做剖面扫描，智能平台形成隧道3D 图像；隧道环境监测：温湿度、有害气体含量、空气含氧量、隧道内烟雾探测；应急消防功能：灭火弹投掷、高压干粉喷射，实现隧道内应急灭火处置；穿越隧道防火门：火灾发生时，联动关闭所有消防门；机器人可以自行控制防火门安全穿越防火门，进入下一个作业区；交互式对讲指挥功能：通过高增益拾音器、高音喇叭和高清摄像机实现平台与隧道人员的音视频信息交互；实现自行匀速巡检、工作位置准确停车探测、紧急事件高速到达、遇到障碍自动停车告警、以及遇到人员智能减速跟踪探测；多种巡检模式：定时巡检、周期巡检、不间断巡检。

电力隧道智能巡检机器人系统的技术探讨随着电力设备的发展，越来越多的电力线路在地下通道内布设，以保护设备与保证公共安全。

然而，地下电力设备的检修与维护往往面临高成本、高风险和人员安全等问题。

为解决这些问题，电力隧道智能巡检机器人系统应运而生。

这项技术是基于物联网、人工智能和自动化技术相结合开发而来的，能够大幅提高电力设备的检修效率与质量，减小风险，保证线路的长期稳定运行。

一、电力隧道智能巡检机器人系统的原理介绍电力隧道智能巡检机器人系统是一种基于人工智能、自动化技术和物联网云平台相结合的新型巡检设备。

它主要由机器人本体、控制系统、传感器、通信系统和数据处理系统等部分组成。

巡检机器人能够在电力隧道中自主移动，途中根据预设轨迹及巡检要求完成巡检任务。

机器人本体与控制系统采用高精度GPS及轮式导航技术，能够紧密配合，实现准确移动。

机器人主控制箱安装有人工智能核心处理器，具有自动分析、处理和学习能力，能够实现机器视觉、语音识别与通讯控制等功能。

传感器部分主要包括激光雷达、三轴陀螺仪、温湿度传感器和PM2.5传感器等，能够实时检测环境状态及设备运行情况。

通信系统部分采用4G网络通讯，可实现与云平台的远程通讯和数据上传，为数据处理提供了支持。

二、电力隧道智能巡检机器人系统功能特点1.自主规划路径：巡检机器人在进入电力隧道后，通过激光雷达感知环境，自主规划路径进行自动巡检，避免了人力手动巡检不便和危险的情况。

2.自动识别设备故障：机器人设有人工智能核心，它通过分析感知数据，能够自动检测出电力设备的故障或异常状态，及时报警并且上传至巡检云平台，实现实时监测与分析，使得维修人员能够及时处理设备故障，避免因故延误线路的损耗。

3.远程巡检管理：巡检机器人在巡检过程中能够通过4G 网络实时上传巡检数据，方便远程管理中心与维修人员远程监控电力隧道设备的运行情况，及时处理异常情况，提升运行效率。

4. 电子地图管理：通过巡检机器人的自动学习与地图绘制，可以形成具有完备标识的电子地图，在后期对电力设备保养与维护时方便记录巡检数据、变更设备状态等信息，便于工作人员进行巡检与设备维护。