城市综合管廊自动巡检机器人
1. 主要内容
近年来，在国家政策的支持和推动下，我国城市综合管廊建设高速发展。2013年以来，国务院先后印发了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发〔2013〕36号）、《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发〔2014〕27号）、《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》（国办发〔2015〕61号，以下简称《指导意见》）等一系列重要文件。目前全国69个城市在建的地下综合管廊约1000公里，总投资约880亿元，其中已建成的管廊801.021公里，完成投资573.165亿元。芜湖市兴建的长江路地下综合管廊工程沿长江路东侧布置，北起天门山路北侧，南至中山北路北侧，全长3.1公里，标准段为管宽3.3米，高4.7米的矩型结构。
综合管廊内的潜在危险源主要是电力电缆因电火花、静电、短路、电热效应等引起火灾以及可燃气体如泄漏的燃气、污水管外溢的沼气等，因在封闭狭小的综合管廊内聚集,形成火灾隐患。此外由于综合管廊一般位于地下,火灾发生隐蔽,不易察觉，且空间封闭、出入口少而狭小,起火时烟雾不易散出,火灾扑救极度难。各类管线入廊后安全不容忽视。城市综合管廊建设在地下，设施繁杂、距离长、消防安全隐患成因复杂、隐蔽性较高，同时城市综合管廊配套建设的固定式火灾探测系统也存在盲区，不能全覆盖的对综合管廊进行保护，如何确保城市综合管廊消防安全运营成为一大难题。
目前已建成的城市地下综合管廊日常消防安全巡检采取安装固定火灾探测设备与人工巡检两者相结合的方式。在综合管廊内安装的固定检测设备受管廊空间布局、设施设备等因素的影响，存在检测盲区难以消除，误报、漏报现象过多等问题；人工巡检受巡检人员的生理、心理素质、外部工作环境、工作经验、技能技术水平的影响较大，同样存在漏巡和漏报的问题。随着管廊里程的增加，人工完成20公里以上，甚至更长地下管廊的巡检成为管廊运营维护中难以克服的问题。
随着机器人应用技术的发展，开发一种适宜于地下管廊的火灾防治的机器人，可为长江路地下综合管廊提供一种新的安全防范手段。
通过对城市地下综合管廊建筑结构特征及典型火灾危险源特征进行调研分析，我们认为采用机器人实现管廊等复杂环境下的自动避障与全天候的自动巡检是一种比较好的消防安全解决方案。在狭长的地下管廊内，机器人全天候进行长距离巡检，可以有效解决长距离地下空间人工巡检所带来的问题。此外机器人可以在行驶过程中对管廊的电缆探测，解决固定安装火灾探测器的探测盲区的问题。此外机器人配接的可见光与红外成像设备将对采集的图像进行预处理，识别出被监测的管廊内设备，通过将该图像与历史图像进行差值分析、区域标识、纹理描述和评判等处理，结合对应设备的参数库确定其工作状态。如有管廊设备异常则存储结果，向上一级传输及发出告警信号。该机器人系统还可根据预先设定的设备温度阈值，自动进行判断，对超出报警值的设备在基站主控计算机上给出声音和图形报警;借助可见光和红外光图像识别等多参量火灾判定方法，能判断关键设备的内部温度梯度，不但可以形成某一时刻地下综合管廊的一些关键设备的设备温度曲线，也可以生成某一设备在一定历史时间内的时间—温度曲线，以建立不同的探测判断类型，对电缆接头处异常温升、可燃气体聚集等多类危险源进行检测、对固定式安装的火灾探测器探测区间段的检测盲区进行弥补。
2.预期成果：
城市地下综合管廊巡检机器人样机一台
关键技术参数如下：
1）低照度选件：在浓烟及低照度环境下（0.01lux）低照度环境下可正常工作，且具备自动补光能力；
2）可实现50%遮光率下有效火场监测；
3）机器人定位精度：不大于10cm;
4）行走速度1.3m/s；
5）越障高度100mm；
6）爬坡能力30度斜坡或楼梯；
7）控制方式全天候自动巡检及监控室远程遥控；
8）工作时间大于2h；
申请或授权发明专利或软件著作权1－2项。
城市综合管廊自动巡检机器人中期工作进度报告1份
城市综合管廊自动巡检机器人研究报告全本：纸质15份，电子版1份
城市综合管廊自动巡检机器人研究报告简写本：纸质15份，电子版1份
3. 研究团队：
项目负责人：纪杰 中国科学技术大学
序号
姓名
性别
出生年月
学历
专业
技术职称
所在单位
项目分工
1
丁龙
男
1988年4月
博士
安全工程
副研究员
中国科学技术大学
主研人员
2
王浩波
男
1977年1月
博士
安全工程
高级工程师
中国科学技术大学
主研人员
3
周德闯
男
1980年10月
博士
安全工程
工程师
中国科学技术大学
主研人员
4
王文伟
男
1984年1月
博士
安全工程
高级工程师
中国科学技术大学
主研人员
5
胡鹄
男
1985年8月
硕士
机械设计
高级工程师
安徽对称轴智能安全科技有限公司
主研人员
6
孙军军
男
1995年3月
硕士
软件工程
工程师
安徽对称轴智能安全科技有限公司
主研人员
7
甘安政
男
1968年12月
学士
计算机
工程师
安徽对称轴智能安全科技有限公司
主研人员