智能隧道巡检无人机
成果简介：
近年来，无人机在简单已知的环境中已经应用于巡检工作，但还未在复杂
未知环境中成功应用于巡检工作。飞行控制技术的发展使得无人机易于操控，
无人机在架空输电线路巡检中应用日益广泛。为排除线路隐患，保障电力输送，
国家电网几十万巡线工人为数百万千米的线路付出了艰辛的劳动。地下电缆
隧道是城市供电的命脉，目前仍提升可靠性，降低人工巡检强度，在线监测系
统和悬挂式电缆隧道巡检机器人开始以人工巡检为主，为保障可靠运行，巡
检任务责任重大。为尽早排除隐患，辅助人工巡检电缆隧道。在线监测系统通
常在隧道设计施工时统一规划部署，安装有视频、温度、气体等各类传感器，
能实现全程24小时不间断监控。
市场及经济效益分析：
隧道无人机系统是面向国家电网电缆隧道，集机器视觉、网络通信链路、
机电一体化设计、多传感器信息融合于一体的智能化、综合性自动化隧道检
测系统。其设计目的为用于无人机在隧道中巡航，无人机机载软件系统分析
传感器采集的隧道中电缆的状态信息，对隧道中电缆的工作状态、异常进行
判断，并对异常做出报警通知。使用无人机对隧道进行巡检，以替代人工巡
检，以达到节省人力成本并提高电缆稳定运行寿命。
本隧道无人机系统可与国家电网现有的信息系统无缝对接，实现进隧道、
隧道巡航、出隧道的自主化飞行，具有效率高、成本可控、系统完全自动化、
智能化等优势。目前无人机已经在民用市场崭露头角，其中农林植保和电力
能源巡检这两个领域在目前已表现出较为迫切的需求趋势，且具备较为可观
的市场规模前景，而考虑到无人机现阶段的技术已大可满足，故预计供需的
契合度较高。在其他相对小众的民用领域方面，无人机凭借其优势，预计也
将会在消防救灾、公安系统、国土测绘、气象环保监测、包裹派送等方面一
展身手。初步对该无人机系统技术成本和产品生产成本的分析，得知该电力巡检无人机系统产业化的单台成本预算大约在一万元左右。
隧道巡检机器人守护交通安全 “机器换人”前景可期
0分享至天津大学在第五届世界智能大会上发布了一款新型隧道智能巡检机器人，这台搭载了“最强大脑”的智能机器人基于区块链技术开发，可成为守护中国数万公里交通隧道的“安全卫士”。
目前，中国隧道已经构建了一张客货交通的“超级通道网”，给人们带来巨大便利。因此，一款功能强大的隧道智能巡检机器人对社会经济发展意义重大。这台新型隧道智能巡检机器人由执行系统、通信系统、控制系统和运维系统四部分组成。机器人通过搭载高清红外相机与多类型传感器，结合激光扫描、图像识别等先进技术，实时采集信号分析处理，从而实现对隧道结构、内部环境、工作设备和交通运营等状态的综合性、全天候监测。隧道智能巡检机器人有大作用一直以来，隧道管理是公路管理重中之重，尤其在国家不断提倡智慧城市、智慧交通的大趋势下，隧道智能化管控的需求越来越高。在隧道内沿线布设针对性的智能监测设备，实时采集和监测路况信息，预防事故以及二次事故，显得尤为重要。在车辆川流不息的隧道内，24小时实时监测流量监控，发现违法立即抓拍并进行语音、声光预警，并自动完成报警……今后，这些都只要交给游弋在隧道壁上的“智能巡检机器人”就能完成。机器人系统集信息采集处理、无线数据传输、网络数据通讯、自动控制等多功能技术综合应用为一体，能在固定轨道上以1-30Km/h的可控速度运行，可实现隧道内车流量检测、违法抓拍、移动执法、实时语音、声光预警、远程操控和自动提醒报警等功能。采取“线上+线下”的方式对隧道实现不间断智能巡检，大幅提升隧道管理效率，降低交通事故发生，保障该段隧道安全运行。智能巡检机器人包括运行、物联传感、应用三大部分。包括图像传感、声音传感、温湿度传感、危害气体传感、红外热成像传感、等多种传感方式。以及包括自动预警子系统、紧急救援子系统、数据分析子系统、远程管理子系统等多种具体应用功能。可用于隧道综合监控及事件巡检、重要桥梁监控及事件巡检、地下管廊场景监控及巡检、危险品仓库、化工厂房巡检及重要军事重地巡检，可实时监测有害气体监测、温湿度监测，并且进行预警。国内智能巡检机器人企业这两年，巡检机器人已经在我国国家和地方的多个电站，获得了十分广泛的应用，以山东鲁能、国自机器人、朗驰欣创、万达科技、普华灵动等为代表的机器人研制企业取得了良好的发展。1、山东鲁能山东鲁能智能技术有限公司成立于2001年，如今，第五代激光组合导航变电站智能巡检机器人亮相，自主研发设计的变电站智能巡检机器人已在全国推广应用388台，服务于29个省的500多个变电站，覆盖110KV到1000KV电压等级，产品市场份额占国内50%以上。2、国自机器人浙江国自机器人技术有限公司专注于移动机器人的开发和推广，集科研开发、生产制造、市场营销及工程服务为一体，致力于为市场提供具有国际竞争力的机器人技术、产品和解决方案，业务已覆盖智能移动机器人、智能制造等领域。国自智能巡检机器人，使用无轨化导航技术，能适应各类天气情况下各类路况的巡检工作，目前已服务于包含国家电网、南方电网、蒙西电网在内二十七个省份，六百余座变电站，应用等级实现66kV的基础变电站到1000kV的特高压变电站应用全覆盖，协助一线电力工作者完成大量重复性大、危险性高的工作，为变电站的安全运行维护提供有力保障。3、朗驰欣创深圳朗驰欣创科技股份有限公司是从事智能服务机器人、特种行业智能巡检机器人研发、生产、销售和服务的企业。其变电站智能巡检机器人具备自主导航、定位、充电、巡检功能，应用红外热成像和高清视频双视结合技术，精确识别变电站内各类仪表读数及设备的电流、电压致热现象，及时发现设备缺陷，提高设备巡视效率，真正实现集电力预案于一体的变电站智能巡检解决方案，系统已在国家电网、南方电网得到规模化示范应用。4、普华灵动普华灵动智能巡检机器人采用无轨导航技术配合四轮驱动技术，可以实现全地形行走，在各种天气下安照设定好的路径完成巡检任务，实时回传清晰的设备图片、红外成像测温视频、数据，自动读取设备表计，生成巡检报告等，同时自身还具有安全防护功能、自主充电功能、远程控制功能等，能广泛应用于电力、国防、能源、视频监控、科研、工业、消防等领域。巡检机器人的发展前景巡检机器人是人工智能和数字化技术的产物，广泛应用于工业领域，替人类执行一些危险任务，因为功能性强大，而且避免了人员伤亡，受到业界的一致好评。在国内，许多化工厂已经配备了巡检机器人，但是市场上不同品牌巡检机器人存在功能和品质的差异，使用情况和效果也相差不小。近几年来，巡检机器人的采购量不断升高，但是因为国内工厂数量较多，所以市场还远远没有饱和，如此高的采购增长率应该还能持续几年，而工业的发展，同时也能大幅带动巡检机器人行业的进步。所以，只要工业在不断进步，巡检机器人的前景就非常可观。而面对如此可观的前景，巡检机器人生产商也如雨后春笋般进行生产，但是各个生产商之间的技术水平还是存在明显差异。国内巡检机器人的功能比起之前已经有了不小的进步，但是依然存在不少分析能力较差的巡检机器人，不能进行远距离分析，精度也不够高，具有很大的限制性。除此之外，在运行方面，市面上不少机器人存在运行方面的缺陷，主要表现在运行迟钝、智能化程度很低，也不能应对复杂多变的环境。随着数字化技术发展，数据化全控技术已经应用到智能巡检机器人当中，但是应用的程度参差不齐。拥有自己的巡检机器人监控平台，通过数据库进行分析编辑，再加上监控，保证每一台巡检机器人的运行稳定，这一点就非常的重要。如今国内巡检机器人的发展已经进入了智能化、数字化的全新阶段，应用范围不断扩大，与此同时，也在促进着我国工业的改革，更好地保障生产安全和职工生命安全。
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一台搭载了多项高科技装备，具有高度自主性和智能化的“胖小子”机器人，正在广州地铁九号线岐山车辆段忙里忙外。这台“胖小子”是行业首台适用于多股道车辆巡检作业的智能巡检机器人，由广州地铁与厂家联合研发。在“人机结合”的车辆检修新模式下，岐山车辆段车辆检修人员夜间上岗人数较传统作业模式减少了37.5%，降低夜班带来的劳动强度。
行业首台城轨车辆智能巡检机器人
据介绍，传统的地铁车辆日常巡检主要以人工目视检查为主，进入大规模线网运营后，对更高的检修效率、精确性以及减轻重复工作量的追求越来越凸显。为此，广州地铁主动联合厂家共同开展了应用研究，制造了业内首台城轨车辆智能巡检机器人。
该智能巡检机器人采用多自由度柔性协作机械臂控制技术、高清光学成像技术、图像模式识别技术、AI深度学习算法等先进技术，能对车底关键检修点进行2D/3D高清成像，智能判断车底关键部件异常状态，实现多股道自动转运以及车辆巡检作业的自动检测、智能分析与故障诊断，还能同时适应多机器人群体协同作业，解决了既有地铁车辆检测设备无法自动转轨、具有检测盲区等不足。
智能巡检机器人自2020年4月起开始在九号线岐山车辆段试用，2021年1月通过中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会的评审，评审专家一致认为其拥有完全自主知识产权，填补了国内外城轨车辆智能巡检的空白，在城市轨道交通行业达到国际领先水平。截至目前，该台智能巡检机器人已累计检测2241列车，故障识别率达到了98.1%。
智能巡检机器人助力车辆检修模式转变
随着智能巡检机器人的功能日益完善，广州地铁在九号线大胆开启了车辆检修模式改革，利用“智能巡检机器人+360°列车图像在线检测系统”对车辆进行自动检测，开启“人机结合”的车辆巡检模式。
360°列车图像在线检测系统又是一个怎样的系统呢？如果说智能巡检机器人是一套解决列车车底小范围、“胳肢窝子”特定部位的精准“B超”系统，那360°列车图像在线检测系统就是一套“核磁共振系统”。它从2021年底投用的，采用高清线阵和近红外激光补光技术、图像识别技术与深度学习技术，能覆盖车顶、车侧、车底全车360°范围内的外观可视关键部件的自动化检测识别。
固定安装在轨道四周的360°列车图像在线检测系统可实现对行进的列车“全身”部件进行扫描检查，快速又高效，但对列车的“犄角旮旯”等部位，则存在一定的检查盲区。而灵活的智能巡检机器人恰好弥补了这一短板，可以通过伸缩机械臂、调整摄像角度，对360°列车图像在线检测系统无法“触及”的部件进行精细扫描检查。两者的联合运用，对车辆检测更为全面，有效实现优势互补。
目前，固定安装的360°列车图像在线检测系统对行进的列车“全身”部件进行扫描检测，检测项点9000余项；列车回库停稳后，智能巡检机器人在车底自动走行，对静止的列车关键部件实施精准检测，检测项点为2478项。而车辆检修人员则主要负责故障处理、普查整改和一些复杂区域的巡检。
“人机结合”的车辆检修模式，既解决了人工作业客观存在的易疲劳、效率有限、不稳定等问题，进一步保证了车辆检修作业安全和质量，又为运作排班模式优化调整提供了技术支撑。在新模式下，九号线岐山车辆段车辆检修人员夜间上岗人数较传统作业模式减少了37.5%，检修人员可以更多地在白天开展检修维护工作，降低夜班带来的劳动强度。
广州地铁表示，随着智能巡检机器人在九号线车辆段的成功运用，将在后续新线建设和旧线改造中逐步考虑该设备的推广运用，不断推进设备的智能化、智慧化检修。
文/广州日报·新花城记者：李天研通讯员：陈忠明、邱汉清、沙锦泉
图/广州日报·新花城记者：李天研通讯员：沙锦泉
广州日报·新花城编辑：苏琬茜