智能巡检机器人在地铁检修库内的可行性应用分析

智能巡检机器人在地铁检修库内的可行性应用分析

陈思宇 唐君

福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350000

摘要：随着人工智能、大数据、物联网等技术的发展，智能巡检机器人已经逐渐成为一个行业的新热点。本文介绍了地铁检修库内应用智能巡检机器人的背景，并从技术优势、应用前景、经济性等方面对其进行了分析，从而在地铁检修库中推广利用智能巡检机器人，提高整体工作效率。

关键词：智能巡检机器人；地铁检修库；可行性应用

随着城市轨道交通行业的快速发展，轨道交通行业规模不断扩大，轨道交通运营里程不断增加，地铁运维管理压力越来越大，传统的人工巡检模式已经不能满足要求。为提高地铁运维管理效率，保障运营安全，降低运营成本，必须引入新技术手段。轨道交通检修库内的巡视检查工作是地铁运维管理的重要内容之一。智能巡检机器人是指能自主移动、自动运行，且在地面控制下完成对目标区域内设备状态信息采集、数据分析和自动报警功能，在地铁检修库充分发挥出智能巡检机器人应用的综合效益。

一、背景介绍

城市轨道交通运营里程的不断增加，以及各种复杂因素导致的运营事故和故障，对地铁运维管理提出了更高要求。传统人工巡视模式无法满足检修库内巡视检查工作要求，需要引入新技术手段。传统人工巡视模式存在以下问题：（一）由于地铁检修库空间有限，人工巡视范围较小，巡视时间短，无法覆盖检查重点区域【1】。传统的人工巡视模式无法实现对检修库内设备状态信息的全面采集、分析和预警。（二）在巡检过程中，人工巡视容易遗漏检查区域，无法及时发现设备故障。（三）人工巡检效率低，且存在人员安全风险。（四）人工巡检数据收集困难，无法及时掌握设备状态信息和故障趋势。（五）人工巡视会造成人力资源浪费。（六）人工巡检效率低，无法及时处理故障，故障处理时间长。 基于上述问题背景及需求分析，智能巡检机器人作为一种新型技术手段，可有效解决以上问题。

二、智能巡检机器技术优势

智能巡检机器人采用具有自主知识产权的导航定位技术，实现了机器人的自动路径规划、自主避障、智能充电、自主充电等功能，可以避免人工巡检时存在的巡检盲区和盲管问题，提高了地铁运维效率。同时，智能巡检机器人可以通过云平台与监控中心连接，实现远程监控和故障报警。此外智能巡检机器人还可以接入智能照明控制系统、视频监控系统、红外探测系统等，实现了对地铁内部的全面监控。智能巡检机器人通过搭载的各类传感器及图像采集装置，能够完成对设备状态信息的采集，并通过无线通信方式将数据上传至监控中心或云平台，实现对设备状态信息的综合分析及报警。同时，智能巡检机器人能够自动充电并在检测到异常状态时自主进入休眠模式，不需要人工干预，也不会对地铁造成任何影响。智能巡检机器人具有良好的人机交互功能和完善的自主导航能力。智能巡检机器人可以通过云端接入物联网平台，将检测数据传输到平台进行处理分析并形成统计报告，通过移动终端显示和实时存储查看【2】。同时也可接入其他第三方系统如视频监控、门禁控制系统等实现设备联动功能。

三、智能巡检机器人

（一）整体架构

整体系统包括机器人主体和服务器，智能巡检机器人负责执行检修任务，根据工作命令开展各项检修工作。服务器发挥着控制作用，它不仅能够操控机械人，还能够进行图形识别，储存信息。整个系统采用了无线网络。其主要构成为：底座、机械臂、视频监控、伺服器、提升平台等。当维修人员发布了工作任务以后，巡检机器人就能自动地找到一个地点，机械臂是用摄像机来收集各个检测点的影像资料，而伺服器则会对收集到的资料进行比对和分析，一旦有异常，就会立刻发出警报，并将相关的消息传送给维修人员，让他们进行复查和检验。

（二）驱动底盘

驱动底盘结构相对简单，可以为机器人日常运行提供电力资源，同时可以引导机器人运行，同时可以定位机器人的具体位置，并且发出灯光提示作用，方便检修人员顺利开展相应的检修工作。

（三）协作机械臂

配备了机器人手臂的优点在于能够从多个角度对重要部位进行拍照。通过在各个部位安装力回馈模块，当有外力作用时，该装置能自动停机，防止对工作人员及仪器产生伤害。

（四）视觉检测系统

视觉检测系统中包含2D相机和3D相机，通过匹配双激光光源，可以实现交叉补光效果，避免形成阴影，可以更好地拍摄地铁车辆的底部【3】。通过利用面阵光源补光，可以保证亮度的均匀性，避免光场色度发生改变，通过激光散斑模组打光，再通过解析获取的激光散斑点云图，可以深入分析拍摄的目标。

（五）后台服务器

后台服务器负责分析处理采集的图像，通过对比分析相关标准，及时确定地铁车辆存在的问题。因为地铁车辆数据检测量比较多，为了提高相关操作的便利性，为了让管理者能够通过互联网对地铁车辆进行实时的检测，还必须要设置一个云背景管理系统来对每个警报的地点以及警报的原因进行准确的定位，同时还能够对各种信息进行汇总和分类，可以保障统计数据的可视化。

（六）升降平台

为了方便巡检机器人行驶，需要合理减小轨道的尺寸，为后续检修工作的开展提供空间，可以选用嵌入式平台，这一类型的平台面积比较小，有利于减少外部空间使用量，同时可以顺利通过智能巡检机器人。

四、智能巡检机器人在地铁检修库内的检测流程

智能巡检机器人接收工作任务之后，可以自动化检测列车不同的检测点。具体的流程如下所示：

（一）通过对维修股进行扫描和定位，能够判断出维修股上的车辆的确切停车地点，同时可以对列车的编号进行精准识别。

（二）合理设置检测站点，全面采集地铁车辆转向架和逆变器箱以及蓄电池等图像。

（三）通过无线网络想后台服务器中传输机器人获取的各种信息。

（四）后台服务器利用图像识别算法处理采集的图像，再对比原始数据，确定是否存在故障问题【4】。通过对采集的信息进行全面分析，并且建立检测报告。

（五）检修人员可以根据检测报告复核检查发生异常问题的部位。

五、应用前景

智能巡检机器人在地铁检修库内的应用，不仅可以有效提高巡检效率和质量，还可以有效降低人力成本，实现了检修库内设备无人值守、无人巡检，可有效降低安全风险。同时，在未来发展中，随着人工智能、物联网等技术的发展，智能巡检机器人还将会有更多的应用场景，实现更多智能化的功能。 在未来城市轨道交通领域中，智能巡检机器人将会成为智能轨道交通建设的重要组成部分。不仅可以代替人工巡检作业人员开展巡检工作，还可以提高设备状态监测能力及设备故障预警能力。同时还能实现大数据分析、人工智能等技术的应用，为故障预警、故障分析提供支持。 智能巡检机器人在地铁检修库内的应用是一个全新领域的探索，但智能巡检机器人在地铁检修库内的应用将会推动轨道交通行业智能运维技术发展，对保障轨道交通安全运行具有重要意义。

结束语：

本文分析了智能巡检机器人在地铁检修库内应用的可行性及经济效益，认为智能巡检机器人应用于地铁检修库，一方面可以提高检修库的智能化水平，实现自动化巡检；另一方面可以降低工作人员劳动强度，提升工作效率，并避免人工作业的安全风险。但在实际应用中也存在着一些问题，需要在未来的实践中不断完善和改进。

参考文献：

[1]王有明.化水车间智能巡检机器人的开发及应用探析[J].智慧中国,2023(12):68-69.

[2]李鹏程,郝文静,闫红玲.狭窄空间智能巡检机器人设计及运动分析[J].运城学院学报,2023,41(06):42-46.

[3]高亚磊,侯楠,赵松璞.用于输煤廊道的智能巡检机器人自动化巡视系统[J].自动化与仪表,2023,38(12):29-32+54.

[4]巫红波,邱伟明,王静等.城轨车辆用多股道智能巡检机器人检测系统[J].机车电传动,2022(01):45-52.