[發明專利]一種有壓輸水隧洞無纜水下檢測機器人及檢測方法

在審

• 申請號: 201910457680.2
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110082353A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 王浩軍;金華輝;張濤;劉勤功;徐輝;蔡爽龍;沈晶鑫;祝青;劉磊
• 申請（專利權）人: 浙江省水利水電勘測設計院
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;B25J11/00
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 姜雯

本發明公開了一種有壓輸水隧洞無纜水下檢測機器人及檢測方法。檢測機器人包括機身殼體、檢測倉、荷載倉、距離倉、動力系統、前視高清水下攝像機、水深儀，機身殼體為流線型，沿機身殼體周向均勻布置多條穩定防撞條鰭，前視高清水下攝像機布置于機身最前端。檢測機器人在隧洞內隨水流漂流前進，利用高清水下攝像機采集并存儲隧洞內壁圖像，同時通過距離儀和動力系統來調整檢測機器人，使其始終處于輸水隧洞截面中心附近，最終利用置于最前端的前視高清水下攝像機采集出洞信息，實現自動回收。本發明結構原理可靠，操作性強，適用于在不排空不停水時對輸水隧洞內壁的檢測，大幅降低了檢測和維修成本，可廣泛應用于長距離有壓輸水隧洞的洞壁檢測。

技術領域

本發明涉及水下建筑物的機器人檢測技術領域，尤其涉及一種適用于有壓輸水隧洞的無纜水下檢測機器人及檢測方法。

背景技術

隨著水資源的日漸匱乏，城市引水、輸水隧洞項目日漸增多，其為城市日常供水提供了重要的保障，但輸水隧洞長期有壓運行、運行周期臨近，加之洞壁水壓侵蝕破壞，容易造成輸水隧洞洞壁開裂，影響輸水隧洞的安全性，威脅城市日常供水安全，對其日常常態化檢測極為迫切。

現有輸水隧洞的檢測，主要采用停水排空人工檢測、潛水檢測、有纜水下檢測機器人檢測等，但受到長距離有壓輸水隧洞特殊的工程特性，往往存在一定的局限性：

1、停水排空人工檢測：由于輸水隧洞為城市供水重要組成部分，停水排空成本代價較高，僅日供水量成本高達千百萬，排水-檢測期間經濟和社會成本巨大，非重大隧洞破損和特殊工況，一般不采用。

2、潛水檢測：由于水下光線不佳，人工檢測的安全性(一般潛水作業僅2～3小時)，加之人工潛水需供氧管線和停水作業，人工潛水檢測難以全面覆蓋長距離有壓隧洞，一般僅對輸水隧洞進出口進行安全排查。

3、有纜水下機器人檢測：有纜水下機器人的供電和操控通過電纜完成，檢測距離受限于成捆電纜的長度，一般檢測極限距離僅達3～6km，難以滿足長距離輸水隧洞檢測需求，再之機器人姿態和位置需要人工操作，受到水流擾動，攝像質量波動較大，檢測距離和檢查效率有待提高。

綜上所述，輸水隧洞停水排空代價高、人工潛水安全性以及有纜檢測又具有局限性，因此研制長距離有壓輸水隧洞無纜水下檢測機器人極其迫切。

發明內容

為了適應長距離有壓輸水隧洞的特殊檢測工況，減少停水排空損失，以及提高檢測效率，本發明提供了一種適用于有壓輸水隧洞的無纜水下檢測機器人及檢測方法。

本發明的技術方案為：一種有壓輸水隧洞無纜水下檢測機器人，包括機身殼體、檢測倉、荷載倉、距離倉、動力系統、前視高清水下攝像機、水深儀；

機身殼體采用低阻力的流線型外形，沿機身殼體周向均勻布置多條穩定防撞條鰭，機身殼體和穩定防撞條鰭均采用高強度纖維復合材料；所述的前視高清水下攝像機布置于機身的最前端，前視高清水下攝像機主要為采集檢測機器人前端出洞信息，并經動力系統實現自主出洞，實現自主回收。

檢測倉為圓柱形艙體，載有高清水下攝像機和照明燈；檢測倉布置于機身殼體內的最中間位置，高清水下攝像機和照明燈臨近布置，以便為高清水下攝像機提供照明，高清水下攝像機和照明燈沿檢測倉內壁周向等間距布置。

荷載倉由多節圓柱形艙體組成，載有控制系統和艦載硬盤；荷載倉沿檢測倉兩端均勻分布，中間內部貫通，兩端連接距離倉；控制系統和艦載硬盤按照質量平衡原理均布在荷載倉內。

距離倉為短距圓柱形艙體，載有距離儀；距離倉在荷載倉前、后各布置一個；沿距離倉內壁周向等距布置多支距離儀，以便實時測量檢測機器人到洞壁距離，掌握檢測機器人運行體態。