面向通信交换平台的电缆隧道机械狗应急巡检方法

面向通信交换平台的电缆隧道机械狗应急巡检方法

许朋,吴佳宾,张全,林立兴,雷达,毛世腾

深圳供电局有限公司 广东深圳 邮编518000

摘要：常规电缆隧道应急巡检方法多数采用分布式无线传感网络覆盖电缆隧道，覆盖不全面，存在一定的信号盲区问题，导致巡检数据传输速度较慢，巡检时间较长。为了改善这一问题，引入通信交换平台，提出了电缆隧道机械狗应急巡检方法。首先，利用通信交换平台，对电缆隧道通讯与信号传输情况作出实时巡检，保证电缆隧道内的通讯质量，在此基础上，电缆隧道机械狗进行应急巡检定位，将巡检数据通过通信交换平台上传至控制中心，完成巡检。实验分析可知，通过提出方法进行电缆隧道巡检，能够在较短时间内完成巡检，可行性较高。

关键词：通信交换平台；电缆；机械狗；隧道；应急；巡检；

中图分类号：Q811.8                    文献标识码：A

0引言

在城市化快速发展的趋势下，地上建筑工程数量逐渐增多，地上可利用空间大幅度减少[1]。在此种发展形势下，部分城市交通设施与电线电缆设施选择转向地下，进而生成了电缆隧道。电缆隧道与普通地下隧道在结构、运行方式方面均存在较大的差异，一旦隧道运行过程中出现异常，应当在第一时间获取异常信息，并制定解决方案[2]。电缆隧道整体线路较长，内部空间相对狭小，传统的巡检方法在实际应用过程中存在一定的不足。主要体现在电缆隧道巡检任务量较大，传统巡检方法无法在快速时间内完成巡检工作，且巡检结果的准确率较低，不能精确地反映电缆隧道的运行状况与动态变化[3]。机械狗能够改善传统人工巡检方法的不足，通过智能化与机械化的结构，实时对电缆隧道的运行状况作出巡检。

为了提高机械狗在电缆隧道应急巡检的效率与准确率，本文引入了通信交换平台，解决隧道内封闭空间信号盲区问题，提出了基于通信平台的电缆隧道机械狗应急巡检方法。

1电缆隧道机械狗应急巡检方法设计

1.1基于通信交换平台的隧道通讯巡检

本文设计的电缆隧道机械狗应急巡检方法中，首先，应当对电缆隧道的实际建设与运行情况作出全方位的分析，掌握隧道环境与条件。在此基础上，为了改善电缆隧道存在巡检信号盲区的问题，本文引入通信交换平台，对电缆隧道通讯与信号传输情况作出实时巡检，保证电缆隧道内的通讯质量。

本文选取HST-204GP-1G1SFP型号的通信交换平台，设定平台运行的频率范围为350～370MHz(MR-FHL-350)，利用此通信交换平台，覆盖电缆隧道，实现电缆隧道通信信号的上下行传输。在此基础上，将通信交换平台的无线信号延伸至隧道及封闭空间，改善隧道内场处置与外场指挥的高速通信，对电缆隧道的通讯与无线指挥调试进行巡检，为后续电缆隧道机械狗提高应急巡检数据传输速度提供基础保障[4]。

1.1电缆隧道机械狗应急巡检定位

基于电缆隧道通讯巡检结束后，接下来，对机械狗的行走机构技术进行设计，并在此基础上，利用机械狗进行电缆隧道应急巡检定位，掌握隧道内的实时运行状况与动态变化。首先，根据被巡检电缆隧道的环境条件，综合考虑机械狗的通过能力，设定机械狗在隧道内的运行模式与运行路径。

在此基础上，设计电缆隧道机械狗巡检定位流程，如图1所示。

图1电缆隧道机械狗应急巡检流程

如图1所示，首先，电缆隧道控制中心的巡检人员登录机械狗巡检系统，在系统中规划电缆隧道机械狗的巡检路线，通过巡检系统下发巡检任务与路线。机械狗在接收到指令后，对任务进行识别，识别无误后准备相应的巡检设备，并按照规划路线执行巡检任务[5]。在巡检过程中，实时将巡检数据信息通过通信交换平台上传至控制中心，进行巡检数据分析与检查诊断，检查诊断无误后，输出巡检结果，完成巡检[6]。若检查分析结果存在异常，则重复上述步骤，明确异常信息与故障所在区域位置，并发出报警信号，相关巡检人员根据巡检结果，制定匹配度较高的应急解决方案，完成电缆隧道应急巡检。

2实验分析

综合上述内容，为本文提出的面向通信交换平台的电缆隧道机械狗应急巡检方法的整体流程。在此基础上，为了进一步验证本文提出应急巡检方法的可行性，进行了如下文所示的实验分析。

选取某地区M电缆隧道作为本文研究的依托，该电缆隧道全线长度约为5.63公里，属于该地区投资规模最大、采用技术最先进的单项电网建设项目，能够改善电缆隧道所在区域的电网结构，为中心城区提供12回220kV线路输电通道，提升地区的供电能力。由于该电缆隧道工程建设规模较为庞大，传统的人工应急巡检方法在实际应用过程中，巡检效率、精度与通讯质量均较差，基于此，将上述本文提出的机械狗应急巡检方法应用到M电缆隧道工程中。

根据M电缆隧道工程的实际建设情况与电力巡检行业的运动性能指标，对机械狗的应急巡检模式进行设定。设定机械狗的越障能力为18cm，爬坡能力为30°，涉水能力为10cm，具有原地转向能力，并将其投入使用。

为了使实验结果更加直观清晰，本文采用对比分析的实验方法，将文献[1]提出的电缆隧道无人机巡检方法、文献[4]提出的基于机器人的电缆隧道巡检方法与本文提出的基于通信交换平台的电缆隧道机械狗巡检方法进行对比。在M电缆隧道内随机布设50、100、150、200、250、300个紧急故障点，利用三种巡检方法，对电缆隧道故障点进行巡检，采用MATLAB统计分析软件，测定三种方法故障巡检完成时间，并对比，结果如表1所示。

表1三种方法巡检完成时间对比

根据表1的对比结果可知，在三种电缆隧道巡检方法中，本文提出的基于通信交换平台的电缆隧道机械狗应急巡检方法，在隧道封闭空间内，信号传输速度较快，能够在快速时间内完成隧道故障巡检，较另外两种方法相比，巡检完成时间较短，最长巡检完成时间不超过4.02s，可行性较高。

3结束语

综上所述，机械狗应急巡检方法能够实时获取电缆隧道内的动态变化，对提高电缆隧道运行的安全性与可靠性具有重要意义。为了改善传统巡检方法在实际应用中存在的问题与不足，本文在传统巡检方法的基础上，引入通信交换平台，设计了机械狗应急巡检方法。通过本文的研究，改善了传统巡检方法费时费力的缺点，提高了巡检的时效性与准确性，对保证电缆隧道运行的安全具有重要研究意义。

参考文献

[1] 马聪, 李德泉, 汪培月, 等. 基于分布式无线传感网络的电缆隧道无人机巡检技术[J]. 电子设计工程, 2022, 30(17): 175-179.

[2] 李乾, 钱恒健, 方永毅, 等. 电缆隧道巡检机器人行走机构设计与仿真分析[J]. 机械设计与制造工程, 2022, 51(05): 49-53.

[3] 姜利鹏, 王乐, 邵奥利, 等. 基于仿生机械狗运动稳定性的机械结构研究[J]. 自动化应用, 2022(03): 166-168+172.

[4] 王晓, 许慧华. 钢铁企业电缆隧道智能巡检机器人的设计及应用[J]. 冶金管理, 2021(09): 55-56.

[5] 李乾, 钱恒健, 方永毅, 等. 电缆隧道智能巡检机器人在电网智能化中的应用研究[J]. 粘接, 2021, 45(01): 85-89.

[6] 成健, 胡力广, 詹威鹏, 等. 边缘计算的电缆隧道自动化巡检技术研究[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2020, 20(09): 32-35.