基于机器人技术综合管廊安全运营探讨

唐晓俊

（上海电器科学研究所（集团）有限公司，上海 200063）

1 当前我国综合管廊建设的基本情况

顾名思义，综合管廊就是管理城市各种管道的集合体，主要包括蓄水排水管道、通信光缆、天然气管道和电力电缆，市政管道等，这些通道和线路维持着城市最基本的运作，目前我国的综合管廊的长度已经达到了八千公里以上，是我国城市化进程的一个主要部分。因此我国综合管廊的安全管理问题亟待解决。目前我国的综合管廊的安全管理和监测都是人为操作完成。但是在日常的综合管廊建设中由于人为管理的不确定性，可能会出现管理员经验不足的情况，即便管理员的经验充足，技术过硬，也会由于人为操作的不确定性产生一些突发情况，如可能会出现因管理员身体不适或者情绪低落导致的操作失误，使得综合管廊出现问题后不能及时得到补救。而综合管廊出现问题后会对城市的运转产生诸多不利影响，比如，城市会出现大面积的停水停电等，甚至导致通讯出现大面积瘫痪的情况，出现人员受伤等严重工作事故。

2 机器人技术的简要概括与应用

2.1 对工业机器人的简要介绍

在我国提倡“智造”的大背景下，机器人技术作为智能技术中最重要的一部分，是其中的一个重点研究对象。现在的工业机器人不仅可以运行操作者事先为其设计好的程序，还可以在实际的操作过程当中对机器人进行控制。随着当前我国工业机器人技术的不断发展，大有未来工业机器人取代简单劳动力的趋势，因为机器人操作难度较低，且机器人工作精度高，可以在生产过程中有效地提高产品品质和工作效率。

2.2 对工业机器人的管理

工业机器人的管理平台主要由以下几个重点控制模块构成。

2.2.1 对机器人的观察模块

这一监控模块包括对机器人电源状况的监控，对机器人之间信息传递与整合功能的监控，对主控制平台显示模块的监控，对异常数据反馈的监控等。

2.2.2 数据传输分析模块

这一模块负责随时随地对机器人的数据进行详细的记录，并且借助无线传感技术将这些机器人的相关数据进行简单分析。从多个角度对设备的性能进行全面的分析，并且对设备之后一段时间的工作状态进行大概的预测，给工作人员留有一定的维修维护时间，提高了容错率。

2.2.3 日常巡检相关模块

巡检是工业机器人日常工作当中一个很重要的部分。在巡检这一模块的设计中，应该提供给操作者可以控制日常巡检程序的空间。巡检程序不仅可以在巡检工作前完成，同时也可以在巡检的过程中随时对程序进行更改，这一设计在提高了巡检的灵活性的同时，也提高了巡检效率。

2.2.4 地理信息建模控制

在工业机器人工作的过程中熟悉日常工作路线是很有必要的，这种地理信息的建模也是通过机器人来完成的，通过机器人所具有的倾斜摄影技术来建立当地大致的地理信息模型，再利用其他更精确的算法来解决更精细的地理模型问题，从而可以对综合管廊的内部结构有大体的把握。

3 智能机器人在综合管廊中的具体应用

3.1 综合管廊安全隐患的主要来源

综合管廊出现的安全问题主要有三项，即火灾以及火灾引起的爆炸和有毒性气体泄露。城市的管道系统主要位于城市的地下，十分隐蔽，一旦发生火灾不但很难被人们发现，还容易出现烟雾不易散去的情况。在对火灾进行扑灭时，消防员很难进入地下顺利完成作业，更为严重的是，如果因为火灾引起了进一步的爆炸或者有毒气体的泄露，会对消防员的生命安全造成很大的影响。因此，尽快研究智能管廊并是很有必要的。

3.2 综合管廊内火灾的特点分析

综合管廊发生火灾主要有两个方面的原因：一是管廊本身出现问题，如因为电缆老化造成的电阻过大，搭载设备过多，引起的超载超负荷情况和短路等都会使得电缆的温度升高，电缆过热进而引起火灾。因为电缆本身问题产生的火灾会随着电缆线路而蔓延，不仅火势展开快，而且具有难以扑救的特点。二是工作管理人员的问题，在很多时候这种地下综合管廊发生的火灾都是难以察觉到的，有时管理人员未能作出正确的反应或者缺乏技术基础就会使火势蔓延到不可控制，对整个城市的正常运行造成威胁。

3.3 应用智能机器人技术对灾害作出的相应反应

3.3.1 对火灾等灾害进行主动预测

智能机器人和综合管廊内的监控系统相结合，对电缆的老化和负载情况进行严密的分析，对应对管廊突发情况的人员进行能力的评估，并对以前发生火灾的案例进行分析。经过以上步骤后智能机器人往往可以对即将发生的灾害进行有效的分析，从根本上大幅降低事故灾害发生的概率。

3.3.2 预测后的主要补救措施

预测后的主要补救措施有以下几个步骤，首先机器人在巡检过程中将巡检得到的结果传递到整体综合管廊安全系统，综合管廊系统对有可能发生火灾的危险部位进行确定，最后快速模拟出成本最低的防范或修补措施。如果已经发生了火灾，要做好智能报警，做好灭火准备，配备专门的消防机器人对着火点进行集中灭火。在火灾已经扑灭的情况下，还要做好后续的维护工作，防止火灾造成爆炸隐患甚至有毒气体的泄露，维护工作需要机器人先对火灾现场进行确认和探测，确认无有毒气体泄露且内部安全后再安排消防人员进入综合管廊进行进一步的处理。救援机器人可以有效地保障消防人员等的人身安全，也可以降低设备受到损伤的程度。

4 我国综合管廊智能化的实际案例

近年来，随着我国科学技术的不断发展，智能化综合管廊也在我国的部分区域进行了试点执行，如近几年我国雄安新区的智能管廊已经正式投入使用了。雄安新区的智能管廊长度达到了3.3公里，由三个主干结构构成，即干线、支线和缆线。

综合巡检智能机器人值得一提的是，雄安新区的智能管廊所应用的机器人具有视觉和嗅觉，这两个特性极大程度上提高了机器人工作的准确性。不仅可以根据事先写好的程序进行日常的巡检，在出现突发情况后也可以作出及时的反应，对突发情况进行及时的补救和应对。机器人的视觉对综合管廊的内部情况起着监测作用，机器人的嗅觉可以对综合管廊内的有毒气体起到探测作用，保障了工作人员的生命安全。在智能化综合管廊的建造过程中使用了一项核心技术，即BIM技术，这项技术降低了施工过程中的成本，并且实现了数字工程模拟这一功能，提高了工程的效率，缩短了工时。雄安的智能综合管廊试点对我国后续大范围推行综合管廊建设有着很高的借鉴意义。

5 结语

随着我国科学技术的不断发展，新兴技术也在不断增加，如雄安综合管廊建造过程中至关重要的BIM技术，在大大降低施工成本的同时也加快了施工速度。巡检机器人有了“嗅觉”功能，在综合管廊的管理中，对于保证管廊的运行安全性和管理科学性十分重要。而应用一些新兴技术如大数据，无线传感技术，机器人技术等，有助于城市综合管廊的安全管理和运营。应用网络技术有利于综合管廊安全管理中一些资源和数据的快速整合。本文主要对机器人技术在综合管廊安全运营的应用等进行了探讨，希望能给之后全国范围推行的智能化综合管廊带来一些借鉴意义。