基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統

吳文彬

技術應用

基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統

吳文彬

（廣東潮惠高速公路有限公司，廣東 汕尾 516700）

針對當前高速公路隧道維護大多采用人工巡檢結合視頻監控、火災檢測、事件檢測的自動檢測系統存在巡檢效率低、運營成本高的問題，提出一種基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統。經運行驗證，該系統具有巡檢效率高、功能定制化等特點，可滿足不同的巡檢要求。

高速公路隧道；智能巡檢系統；軌道式巡檢機器人

0 引言

隨著高速公路隧道里程和車流量的增加，隧道設備設施種類也逐漸增多，這給隧道日常維護和管理帶來較大壓力。目前隧道的運行巡檢和維護主要以人工為主，存在耗時長、效率低、易漏檢、檢測結果的準確性受限于巡檢人員的技術水平等問題，導致隧道管理者難以快速做出準確的判斷。另外，近年來多地發生隧道特大事故，更加凸顯隧道維護自動檢測系統的重要性。

本文結合高速公路隧道的實際運行情況，設計基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統。通過智能巡檢機器人在隧道內循環往復檢測，實時、連續地獲得隧道內部的運行狀態信息，并對隧道運行狀況做出評估，及時發現危及隧道安全的異常情況。在特殊氣候、交通條件或隧道運行狀況異常時發出預警信號，為隧道的維修、養護與管理決策提供依據和指導[2]。

1 系統框架

基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統主要由4個部分組成：

1）智能巡檢機器人，其攜帶多種檢測傳感器，包括CO/VI檢測器、能見度檢測器、風速風向檢測器、火災探測器、聲光報警器等，對隧道內溫度、濕度、氧氣、易燃易爆及有毒有害氣體、火災、交通事件等進行實時檢測[3]。

2）滑行軌道，智能巡檢機器人沿軌道深入現場巡檢，收集相關信息和數據；

3）通信網絡，通過無線通信模塊，將現場數據傳至后端管理平臺；

4）后端管理平臺，對現場數據進行智能分析，根據數據分析結果進行決策指導；

基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統框架如圖1所示。

圖1 基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統框架

智能巡檢機器人一般分為履帶式巡檢機器人和軌道式巡檢機器人[4]。根據高速公路隧道的實際情況，并確保機器人巡檢過程中不影響道路交通，本文選取軌道式巡檢機器人進行研究分析。

2 系統功能

基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統可對隧道進行智能巡檢，自動識別隧道環境的異常狀況，有效提高運維工作的效率和質量。系統功能主要包括：

1）智能巡視，基于軌道式巡檢機器人定位信息，設計機器人行走及巡視路徑：管理者可通過后端管理平臺實時查看巡檢機器人位置信息及視頻信息，亦可手工操作巡檢機器人巡視，實現機器人集群管理：當某一區域發生預警信息時，監控中心立即獲得其位置信息，并查看視頻監控畫面實時查看異常區域的現場情況；

2）紅外熱成像檢測，出現火情時，軌道式巡檢機器人能夠迅速到達火情位置，并根據區域溫度特征快速定位著火點位置，為精準救援提供依據；

3）隧道交通事件檢測，根據視頻采集信息對隧道的交通情況進行判別，對擁堵、停車、行人、拋灑物、逆行等交通事件進行檢測，及時發現和定位事件發生的位置；

4）設備發熱與故障預警，通過獲取設備表面溫度，分析溫升曲線；通過與歷史數據對比，判斷設備運行是否正常；對溫升異常設備預警，并提供可見光照片和紅外溫度影像進行判別；

5）語音報警及對講，發生安全預警時，軌道式巡檢機器人攜帶的聲光報警單元會進行提醒，也可遠程實時喊話警示；

6）智能聯動，可與隧道內風機、電力系統、消防設備聯動，調節空氣質量及環境溫度：發生預警信息時，監控人員可遠程操作隧道內設備，如開啟消防設備等，及時排除現場危險，避免人員財產損失；

7）可定制化，根據具體實際需求，搭配不同的傳感器，進行定制化檢測；

8）智能運維管理及數據可視化展示，軌道式巡檢機器人將獲取的隧道環境信息、視頻信息、交通信息、交通事件等實時回傳至后端管理平臺，以圖表形式呈現，并繪制其歷史發展趨勢，讓管理者更直觀、迅速地掌握隧道狀況。

3 運行驗證情況

基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統可24 h智能化實時巡檢，減輕人工巡檢壓力，發現很多人工巡檢無法發現的故障及安全隱患，有效降低了現場巡檢的綜合成本，提升現場巡檢、信息處置的效率。

4 結語

基于智能巡檢機器人的隧道維護自動檢測系統具有巡檢效率高、功能多樣化、檢測全面等特點。通過合理配置智能巡檢機器人，結合人工巡檢和隧道固定安裝的機電監控系統，可充分發揮人工檢測和機器人檢測的作用，優化隧道巡檢和養護流程，提升檢測效率和檢測精度。此外，該系統可為隧道管理部門提供數據分析平臺，對預防風險具有較高的實踐意義。

[1] 何璐佳,楊墨,毛杰勇,等.隧道機器人巡檢系統的關鍵技術應用[J].電子技術與軟件工程, 2020(2):94-95.

[2] 王志錦.機器人技術在高速公路運營中的應用[J].河南科技, 2020(19):98-100.

[3] 王元友,王惠芳,崔鵬偉.智能巡檢機器人系統設計與實現[J]. 青海電力,2015,34(4):1-3,7.

[4] 裴文良,周明靜,李軍偉.綜合管廊智能巡檢機器人的設計[J]. 制造業自動化,2017,39(1):91-93.

Tunnel Maintenance Automatic Detection System Based on Intelligent Inspection Robot

Wu Wenbin

(Guangdong Chaohui Freeway Co., Ltd. Shanwei 516700, China)

Aiming at the problems of low efficiency and high cost in the current automatic detection system of highway tunnel maintenance, which mostly uses manual inspection combined with video monitoring, fire detection and event detection, this paper proposes an automatic detection system of tunnel maintenance based on intelligent inspection robot. It is proved that the system has the characteristics of high inspection efficiency and customized function, and can meet different inspection requirements.

expressway tunnel; intelligent inspection system; track inspection robot

TN914.3

A

1674-2605(2021)01-0010-03

10.3969/j.issn.1674-2605.2021.01.010

吳文彬，男，1980年生，本科，工程師，主要研究方向：高速公路機電工程。E-mail: 9268393@qq.com