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浙江杭州供電公司開發(fā)應(yīng)用5G+VR隧道巡檢機(jī)器人

中國電力網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2020-03-17 13:51:43  作者:求力 李翔翔 張晨曦

  3月9日一早,浙江杭州供電公司電纜運(yùn)檢中心運(yùn)維人員婁雨風(fēng)打開隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng),戴上VR頭盔,一鍵啟動(dòng)湘湖電纜隧道中的一臺(tái)巡檢機(jī)器人。透過VR鏡片,他從機(jī)器人的視角看到隧道兩側(cè)的電纜支架緩緩?fù)撕?,電纜溫度、空氣濕度數(shù)據(jù)同步顯示在隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)大屏上。22分鐘后,巡檢結(jié)束。

  “這條1.2千米長的隧道內(nèi)共有4條220千伏電纜,負(fù)責(zé)對(duì)蕭山區(qū)湘湖一帶供電,涉及上百個(gè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)的旅游景點(diǎn)、餐飲公司和十幾萬居民客戶。”杭州供電公司電纜運(yùn)檢中心技術(shù)組組長姚廣元說,“疫情防控期間,這臺(tái)機(jī)器人每天巡檢湘湖隧道,不僅工作效率高,還有效避免了人員交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。”

  近三年來,杭州供電公司持續(xù)研發(fā)智能機(jī)器人,最終依靠5G和VR技術(shù)結(jié)合,于2019年12月在湘湖隧道巡檢中實(shí)現(xiàn)“機(jī)器代人”。

  市區(qū)電纜化率高,“智慧隧道”攻關(guān)小組有的放矢解決運(yùn)維難題

  在杭州,地下高壓輸電電纜已成為城市供電的主要通道。截至2019年年底,杭州110千伏及以上電纜長度突破1500千米,市區(qū)電纜化率達(dá)94%,居全國前列。

  “湘湖隧道距我們駐點(diǎn)超過30千米,是最遠(yuǎn)的電纜隧道。以往,我們每巡檢一次需要一整天,路上就要4個(gè)小時(shí)。”姚廣元說,“杭州供電公司一共有21名電纜運(yùn)維人員。湘湖隧道的設(shè)備主人婁雨風(fēng)負(fù)責(zé)150千米電纜線路的運(yùn)維任務(wù),按照運(yùn)維周期,湘湖隧道每月只能安排一次巡檢。”

  運(yùn)維人員還面臨人身安全保障問題。湘湖隧道橫穿湘湖底部,管廊內(nèi)空氣潮濕、環(huán)境復(fù)雜。特別是在隧道深處,原本集成的2G信號(hào)微弱,很難保障運(yùn)維人員緊急情況下的呼救需要。一旦發(fā)生隧道起火、嚴(yán)重進(jìn)水等情況,常規(guī)的防護(hù)措施起不到作用。

  “我們?cè)缇拖氚讶?lsquo;撤’出來,因?yàn)橥弦惶炀屯弦惶煨剩嘁惶煳kU(xiǎn)。”姚廣元說。2018年,杭州供電公司啟動(dòng)高壓電纜專業(yè)水平提升三年行動(dòng)計(jì)劃。姚廣元和同事們組建了“智慧隧道”攻關(guān)小組,研究開發(fā)隧道巡檢輪式機(jī)器人,嘗試“機(jī)器代人”。大家為機(jī)器人安裝信號(hào)回傳系統(tǒng),利用2G信號(hào)把機(jī)器人在巡檢中拍攝的隧道照片以及測量出的水位、氣體濃度、電纜溫度等參數(shù)發(fā)送到電纜綜合監(jiān)控中心,幫助運(yùn)維人員在大屏幕上巡檢隧道。但圖片存在種種死角,僅僅依靠瀏覽圖片巡檢隧道難免發(fā)生錯(cuò)判、漏判。對(duì)于一些細(xì)小隱患,運(yùn)維人員還是要到現(xiàn)場確認(rèn)。

  在攻關(guān)小組2019年7月的一次研討中,姚廣元和婁雨風(fēng)都提出:不少網(wǎng)絡(luò)公司開發(fā)了VR看房軟件,人們戴著眼鏡足不出戶就能挨戶查看房源,一天少說能看30套房子。我們巡檢隧道,能不能借鑒這種模式?

  這個(gè)想法激發(fā)了大家的興趣。攻關(guān)小組先后研究了超過20個(gè)工業(yè)VR技術(shù)應(yīng)用案例,嘗試采用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制指令和現(xiàn)場數(shù)據(jù)回傳,并先后應(yīng)用視頻拼接、紅外避障等技術(shù),解決了全景視頻處理、機(jī)器人軌跡巡航規(guī)劃和主動(dòng)避障等難題。

  利用5G+VR技術(shù),機(jī)器代人巡檢電纜隧道,開發(fā)仍在繼續(xù)深入

  2019年10月,5G+VR技術(shù)研究步入實(shí)施階段。短短一個(gè)月,“智慧隧道”攻關(guān)小組就在湘湖隧道布局了全覆蓋的5G信號(hào)。然而在VR技術(shù)實(shí)施上,組內(nèi)卻存在分歧。

  幾個(gè)小組成員認(rèn)為,購買現(xiàn)成的VR機(jī)器人和成套設(shè)備效率高、見效快,更為可行。姚廣元否決了這項(xiàng)提議:“我們現(xiàn)在已經(jīng)有一臺(tái)機(jī)器人了,再買一臺(tái)就是重復(fù)投資。昂貴的新型VR機(jī)器人還會(huì)有許多冗余功能,沒有必要。”

  出路就是自己研發(fā)。原有的機(jī)器人已經(jīng)具備攝像功能,但視野范圍不夠。姚廣元提出利用多臺(tái)攝像機(jī)同時(shí)拍攝,再用圖像拼接技術(shù)組成一個(gè)單獨(dú)視頻,最后通過5G傳輸技術(shù)全景還原現(xiàn)場。

  按照人的視角最大移動(dòng)范圍,“智慧隧道”攻關(guān)小組成員分別在機(jī)器人紅外攝像頭下方安裝了兩個(gè)超高清魚眼鏡頭,再把拍攝到的4組畫面同時(shí)上傳到隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器,依靠“智慧隧道”攻關(guān)小組和聯(lián)通公司聯(lián)合開發(fā)的加速穩(wěn)健特征視頻拼接算法,組成一個(gè)180度的超廣角VR畫面。

  2019年11月,這臺(tái)改造后的5G+VR機(jī)器人第一次駛出充電玻璃房,“智慧隧道”攻關(guān)小組卻發(fā)現(xiàn)了新問題:機(jī)器人的巡航速度是27厘米/秒,比正常人行走的速度慢得多,而且轉(zhuǎn)向和掉頭速度很慢,這讓戴上VR眼鏡的運(yùn)維人員感到很不適應(yīng),需要給機(jī)器人提速。

  然而提速遠(yuǎn)沒有那么簡單。如果在原先預(yù)置的軌道上,把機(jī)器人移動(dòng)速度提高到90厘米/秒左右,機(jī)器人回傳的VR視頻會(huì)因?yàn)榈孛娌黄秸纬烧痤潯?ldquo;智慧隧道”攻關(guān)小組為了配合“高速模式”下運(yùn)行的機(jī)器人,取消了預(yù)埋軌道式的巡航方式,并先后4次到現(xiàn)場勘測路面參數(shù),找到了一條地面最平整的通道。小組成員在機(jī)器人四周安裝了兩組紅外激光發(fā)射器,通過光束反射保證機(jī)器人可以精準(zhǔn)避障。

  今年春節(jié)前夕,這臺(tái)5G+VR機(jī)器人再次駛出充電玻璃房,首次完整完成湘湖隧道巡檢測試,還幫運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)細(xì)微的管廊內(nèi)壁滲水隱患。目前,它已經(jīng)巡檢隧道超過60千米,留下了7448張照片。

  眼下,“智慧隧道”攻關(guān)小組仍在對(duì)這臺(tái)機(jī)器人開展深度開發(fā),為機(jī)器人植入了計(jì)算機(jī)處理芯片,以便實(shí)現(xiàn)隧道電纜數(shù)據(jù)就地采集、就地判斷、就地處理,7×24小時(shí)向隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)推送各類告警信息,讓它起到電纜“運(yùn)維員”隧道和“駐點(diǎn)值守員”的雙重作用。相關(guān)研究成果有望在2022年前推廣應(yīng)用至其他電纜隧道和綜合管廊。

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