综合管廊智能巡检机器人的设计
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【92】 第39卷 第1期 2017-01
控制系统除完成信息采集功能外，还提供数据处 理等功能。包括：自动生成设备缺陷报表、巡检任务报 表，提供历史曲线；可按巡检时间、设备类型、设备名 称、最高温度等过滤条件对巡检数据进行查询。所有巡 检产生的数据，系统都将自动保存下来，并形成报表， 可供用户打印巡检记录或者导出到Excel中。
中图分类号：TP242
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2017)01-0091-03
0 引言
随着城市建设的不断发展，城市地下综合管廊的建 设不断增多，地下综合管廊是城市的超级大动脉，它给 城市带来从内到外的活力，但由于地下管线建设规模不 足、管理水平较低等问题，使得一些城市相继发生大雨 内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷、设施被盗等事件，严 重影响了人民群众生命安全和城市运行秩序。综合管廊 智能机器人移动监测系统，是专门针对地下综合管廊研 发设计的智能一体化巡检方案。系统以综合管廊智能巡 检机器人为核心，同时结合强大的远程监控平台，数据 服务器以及相关附件，可实现对综合管廊环境与设备的 不间断的移动往返监控监测及应急火灾报警和处置。本 文从实用性角度出发，介绍了一种综合管廊智能巡检机 器人 的研制方法及应用。
1.3 智能控制系统 智能控制系统是巡检机器人的控制核心，利用智能
控制系统软件实现对巡检机器人的远程控制及信息处理 等功能。
1）智能巡检 按照预先设定的巡检路线进行巡检，同时可通过 集控系统在巡检过程中适时修改巡检点和路线。系统提 供手动控制和自动控制两种对机器人的控制方式，并能 在两种控制模式间任意切换。手动控制功能可实现对机 器人本体、摄像云台、电源、可见光摄像机和红外热像 仪的控制操作。自动控制时，系统能够在全自主的模式 下，根据预先设定的任务或者由用户临时指定的任务， 实现各种检测功能。 2）告警管理 控制系统对检测超标进行实时告警，能以短信、邮 件、声音、软件界面提示等方式进行告警，并能以人机 界面方式对所有存储的告警信息按照时间、地点或组合 进行查询。 3）信息采集与数据处理 控制系统控制巡检机器人完成采集、存储检测数据 和视频图像的功能，可对视频进行播放、停止、抓图、 存储、全屏显示等；可实时记录、下传并在本地监控 后台上显示巡检机器人的工作状态、巡检路线等信息； 控制系统也具有采集、存储巡检机器人传输的音频信号 功能，支持音频信息的录制、回放和可视化展示，展示 内容包括声音波形、频域信息等；控制系统同时可采 集、存储红外热图功能，并能够从红外热图中提取温度 信息。
1 综合管廊智能巡检机器人组成
综合管廊智能巡检机器人由以下六部分组成：机器 人本体、灭火机器人平台、智能控制系统、轨道平台、 供电平台和通信平台，如图1所示。
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图1 综合管廊智能巡检机器人组成
1.1 机器人本体
机器人本体主要由图像采集系统、语音对讲及应急 广播系统、环境检测系统、自主防撞与避障系统、精准 定位系统和人员检测跟踪系统等组成，它是完成巡检任 务的核心部件。
收稿日期：2016-10-24 作者简介：裴文良（1975 -），男，河北唐山人，高级工程师，本科，研究方向为矿山机械设备、自动化电子设备及
产品设计、研发。
第39卷 第1期 2017-01 【91】
行监测。 4）自主防撞与避障系统 机器人本体带有自主防撞与避障系统，采用超声波
探测，可对障碍物和隧道内工作人员进行探测，遇到障 碍自动停止，并报警，同时加装安全触边，防止碰撞造 成人员及设备损伤。超声波探测距离0.1～4m，探测角 度120°。
综合管廊智能巡检机器人的设计
The design of intelligent inspection robot for utility tunnel
裴文良，周明静，李军伟
PEI Wen-liang, ZHOU Ming-jing, LI Jun-wei
（中信重工开诚智能装备有限公司，唐山 063020）
5）精准定位系统 机器人采用精准里程定位，实时上传自身位置信 息，并ห้องสมุดไป่ตู้火机器人平台 灭火机器人与巡检机器人本体共用轨道系统、通
讯系统、充电系统和控制系统，自身搭载超细干粉灭火 器。灭火机器人能与巡检机器人联动，准确到达火灾位 置，其运动性能与巡检机器人相同，如速度、爬坡能 力、定位精度等。防护性能为IP65。
摘 要：针对城市地下综合管廊的巡检、监控问题，设计了一种实用的、可以代替人工进入管廊中进行
巡检、数据采集和灾害报警的机器人装置，详细论述了巡检机器人的组成和功能，利用该巡
检机器人系统可以实现对综合管廊的自动巡检，实现综合管廊的现场灾害处置，为城市工程
管线的可靠运行提供全面的技术保障。
关键词：综合管廊；机器人；巡检；控制系统
1）图像采集系统 图像采集系统搭载一体化高性能云台摄像机，集 成高清摄像技术与热成像技术，可实现低照度下清晰成 像。球机具有6条巡航扫描，每条可设置16个预置点， 预置时间可调；旋转角度：垂直角度 从-20°（俯视） 到+90°（仰视），水平角度：360°，连续旋转，无监 视盲区。 2）语音对讲及应急广播系统 机器人本体搭载先进的双向语音对讲系统，可实 现实时对讲，声音清晰、洪亮，对讲声音在110分贝以 上。同时配备大口径镀金震膜咪头，本底噪声极低，采 音更广泛。ClearSpeech自适应动态降噪处理技术，内置 高速DSP数字信号处理器。独特设计的“电子噪声动态 闭环抑制电路”，彻底消除“嘶嘶”电子噪音。监听范 围：5～80m2，灵敏度可调。紧急事故发生，如检测到 火光或者超温情况，机器人本体具备报警指示功能及机 器人状态指示功能。 3）环境检测系统 巡检机器人环境监测系统可对管廊的环境参数进行 检测，监测范围包括：可同时对O2、CO、H2S和CH4等4 种气体的浓度进行检测和超限报警；可完成环境温度、 湿度的检测，检测范围为：温度-40℃～+123.8℃；湿度 为：0%～100%RH；另外可对烟雾、光照度以及火焰进
控制系统除完成信息采集功能外，还提供数据处 理等功能。包括：自动生成设备缺陷报表、巡检任务报 表，提供历史曲线；可按巡检时间、设备类型、设备名 称、最高温度等过滤条件对巡检数据进行查询。所有巡 检产生的数据，系统都将自动保存下来，并形成报表， 可供用户打印巡检记录或者导出到Excel中。
中图分类号：TP242
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2017)01-0091-03
0 引言
随着城市建设的不断发展，城市地下综合管廊的建 设不断增多，地下综合管廊是城市的超级大动脉，它给 城市带来从内到外的活力，但由于地下管线建设规模不 足、管理水平较低等问题，使得一些城市相继发生大雨 内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷、设施被盗等事件，严 重影响了人民群众生命安全和城市运行秩序。综合管廊 智能机器人移动监测系统，是专门针对地下综合管廊研 发设计的智能一体化巡检方案。系统以综合管廊智能巡 检机器人为核心，同时结合强大的远程监控平台，数据 服务器以及相关附件，可实现对综合管廊环境与设备的 不间断的移动往返监控监测及应急火灾报警和处置。本 文从实用性角度出发，介绍了一种综合管廊智能巡检机 器人 的研制方法及应用。
1.3 智能控制系统 智能控制系统是巡检机器人的控制核心，利用智能
控制系统软件实现对巡检机器人的远程控制及信息处理 等功能。
1）智能巡检 按照预先设定的巡检路线进行巡检，同时可通过 集控系统在巡检过程中适时修改巡检点和路线。系统提 供手动控制和自动控制两种对机器人的控制方式，并能 在两种控制模式间任意切换。手动控制功能可实现对机 器人本体、摄像云台、电源、可见光摄像机和红外热像 仪的控制操作。自动控制时，系统能够在全自主的模式 下，根据预先设定的任务或者由用户临时指定的任务， 实现各种检测功能。 2）告警管理 控制系统对检测超标进行实时告警，能以短信、邮 件、声音、软件界面提示等方式进行告警，并能以人机 界面方式对所有存储的告警信息按照时间、地点或组合 进行查询。 3）信息采集与数据处理 控制系统控制巡检机器人完成采集、存储检测数据 和视频图像的功能，可对视频进行播放、停止、抓图、 存储、全屏显示等；可实时记录、下传并在本地监控 后台上显示巡检机器人的工作状态、巡检路线等信息； 控制系统也具有采集、存储巡检机器人传输的音频信号 功能，支持音频信息的录制、回放和可视化展示，展示 内容包括声音波形、频域信息等；控制系统同时可采 集、存储红外热图功能，并能够从红外热图中提取温度 信息。
1 综合管廊智能巡检机器人组成
综合管廊智能巡检机器人由以下六部分组成：机器 人本体、灭火机器人平台、智能控制系统、轨道平台、 供电平台和通信平台，如图1所示。
㘑】〛㡘㦬㠞㲉
㵉㾦㠞㲉
⺍
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图1 综合管廊智能巡检机器人组成
1.1 机器人本体
机器人本体主要由图像采集系统、语音对讲及应急 广播系统、环境检测系统、自主防撞与避障系统、精准 定位系统和人员检测跟踪系统等组成，它是完成巡检任 务的核心部件。
收稿日期：2016-10-24 作者简介：裴文良（1975 -），男，河北唐山人，高级工程师，本科，研究方向为矿山机械设备、自动化电子设备及
产品设计、研发。
第39卷 第1期 2017-01 【91】
行监测。 4）自主防撞与避障系统 机器人本体带有自主防撞与避障系统，采用超声波
探测，可对障碍物和隧道内工作人员进行探测，遇到障 碍自动停止，并报警，同时加装安全触边，防止碰撞造 成人员及设备损伤。超声波探测距离0.1～4m，探测角 度120°。
综合管廊智能巡检机器人的设计
The design of intelligent inspection robot for utility tunnel
裴文良，周明静，李军伟
PEI Wen-liang, ZHOU Ming-jing, LI Jun-wei
（中信重工开诚智能装备有限公司，唐山 063020）
5）精准定位系统 机器人采用精准里程定位，实时上传自身位置信 息，并ห้องสมุดไป่ตู้火机器人平台 灭火机器人与巡检机器人本体共用轨道系统、通
讯系统、充电系统和控制系统，自身搭载超细干粉灭火 器。灭火机器人能与巡检机器人联动，准确到达火灾位 置，其运动性能与巡检机器人相同，如速度、爬坡能 力、定位精度等。防护性能为IP65。
摘 要：针对城市地下综合管廊的巡检、监控问题，设计了一种实用的、可以代替人工进入管廊中进行
巡检、数据采集和灾害报警的机器人装置，详细论述了巡检机器人的组成和功能，利用该巡
检机器人系统可以实现对综合管廊的自动巡检，实现综合管廊的现场灾害处置，为城市工程
管线的可靠运行提供全面的技术保障。
关键词：综合管廊；机器人；巡检；控制系统
1）图像采集系统 图像采集系统搭载一体化高性能云台摄像机，集 成高清摄像技术与热成像技术，可实现低照度下清晰成 像。球机具有6条巡航扫描，每条可设置16个预置点， 预置时间可调；旋转角度：垂直角度 从-20°（俯视） 到+90°（仰视），水平角度：360°，连续旋转，无监 视盲区。 2）语音对讲及应急广播系统 机器人本体搭载先进的双向语音对讲系统，可实 现实时对讲，声音清晰、洪亮，对讲声音在110分贝以 上。同时配备大口径镀金震膜咪头，本底噪声极低，采 音更广泛。ClearSpeech自适应动态降噪处理技术，内置 高速DSP数字信号处理器。独特设计的“电子噪声动态 闭环抑制电路”，彻底消除“嘶嘶”电子噪音。监听范 围：5～80m2，灵敏度可调。紧急事故发生，如检测到 火光或者超温情况，机器人本体具备报警指示功能及机 器人状态指示功能。 3）环境检测系统 巡检机器人环境监测系统可对管廊的环境参数进行 检测，监测范围包括：可同时对O2、CO、H2S和CH4等4 种气体的浓度进行检测和超限报警；可完成环境温度、 湿度的检测，检测范围为：温度-40℃～+123.8℃；湿度 为：0%～100%RH；另外可对烟雾、光照度以及火焰进