綜合管廊一般由四個艙組成:電力電纜艙、綜合給水艙、通信電纜艙與燃氣倉。綜合給水艙內包含空調回水管道、空調供水管道、中水管道與給水管道;通信電纜艙內設置橋型支架來放置通信線纜。當電力電纜與通信電纜同艙敷設時,需要為通信電纜增加防電磁干擾措施;燃氣艙內獨設燃氣管道,這是由于燃氣的高危險性,不宜與其他的管道合建;另外國內一些在建綜合管廊內部會設有雨水調蓄艙,主要用來收集雨水,緩解城市雨水洪峰壓力、提高雨水的使用率。
燃氣管道采用的是無縫焊接的鋼管,但管廊位于地下空氣濕度大,時間久遠鋼管會腐蝕,會出現燃氣泄露的情況。電力與通信線纜,采用的都是阻燃或不燃材料。在電力管道連接處,線芯容易產生不均勻的情況,從而發(fā)熱引發(fā)火災。為了應對燃氣泄漏、線纜起火等意外,在建有燃氣管道與電力電纜管道的艙室內部,每隔200m會設置防火隔離墻。地下管廊位于地下深處,容易出現地下水滲透,長期浸水會減少設備的使用壽命。各個艙室長時間的封閉,容易產生有害氣體,會對內部工作人員的生命造成危險。
圖為紅外熱成像巡檢機器人
綜合管廊內部存在潮濕、光線昏暗、有害氣體泄露的環(huán)境特點。管廊紅外熱成像巡檢機器人面對這樣的作業(yè)環(huán)境,必須具備更強的能力才能完成相應巡檢任務。對此,提出了紅外熱成像巡檢機器人新的功能要求:
1)靈活移動能力:機器人需要在綜合管廊復雜的環(huán)境中,完成前進、后退、轉向等基本運動,還需要攜帶紅外熱成像儀、高清攝像機完成定點監(jiān)測、便捷通過管廊隧道中防火區(qū)隔斷門等任務。
2)全面感知能力:管廊內部有給水管道、再生水管道、雨水管道、污水管道、天然氣管道、熱力管道、電力線纜、通信線纜,是一個多信號與傳輸對象場所。機器人需要通過紅外熱成像方式實時檢測管廊內部的管道信息和環(huán)境參數。
3)實時傳輸能力:機器人應實時地將監(jiān)測到的紅外熱成像信息與自身狀態(tài)信息傳送給遠程操控中心,以便操控中心能夠迅速、準確地把握綜合管廊內部設備的運行狀況。
4)遠程操控能力:巡檢機器人能穩(wěn)定地接收操控系統(tǒng)的命令控制并執(zhí)行相應操作,實現遠程操控系統(tǒng)對管廊內部所有巡檢機器人集群控制。
5)長時續(xù)航能力:地下綜合管廊短則幾公里、長則數十公里,巡檢機器人完成一次巡檢需要消耗大量的能量,為保證機器人能夠完成巡檢任務,機器人必須具備較長的續(xù)航能力(一次充電續(xù)航能力≥2h)。同時,機器人還需實時監(jiān)測自身電量,電量不足時,能自主返回充電倉進行自主充電。
6)自主定位能力:機器人在管廊內進行巡檢發(fā)現異常情況時,需要及時地報告地理位置,工作人員可以依據機器人發(fā)送的位置信息第一時間趕到事故發(fā)生地解決問題。