3月9日一早，浙江杭州供電公司電纜運檢中心運維人員婁雨風打開隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)，戴上VR頭盔，一鍵啟動湘湖電纜隧道中的一臺巡檢機器人。透過VR鏡片，他從機器人的視角看到隧道兩側的電纜支架緩緩退后，電纜溫度、空氣濕度數據同步顯示在隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)大屏上。22分鐘后，巡檢結束。
“這條1.2千米長的隧道內共有4條220千伏電纜，負責對蕭山區(qū)湘湖一帶供電，涉及上百個復工復產的旅游景點、餐飲公司和十幾萬居民客戶。”杭州供電公司電纜運檢中心技術組組長姚廣元說，“疫情防控期間，這臺機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險。”
近三年來，杭州供電公司持續(xù)研發(fā)智能機器人，最終依靠5G和VR技術結合，于2019年12月在湘湖隧道巡檢中實現“機器代人”。
市區(qū)電纜化率高，“智慧隧道”攻關小組有的放矢解決運維難題
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94%，居全國前列。
“湘湖隧道距我們駐點超過30千米，是最遠的電纜隧道。以往，我們每巡檢一次需要一整天，路上就要4個小時。”姚廣元說，“杭州供電公司一共有21名電纜運維人員。湘湖隧道的設備主人婁雨風負責150千米電纜線路的運維任務，按照運維周期，湘湖隧道每月只能安排一次巡檢。”
運維人員還面臨人身安全保障問題。湘湖隧道橫穿湘湖底部，管廊內空氣潮濕、環(huán)境復雜。特別是在隧道深處，原本集成的2G信號微弱，很難保障運維人員緊急情況下的呼救需要。一旦發(fā)生隧道起火、嚴重進水等情況，常規(guī)的防護措施起不到作用。
“我們早就想把人‘撤’出來，因為拖一天就拖一天效率，更多一天危險。”姚廣元說。2018年，杭州供電公司啟動高壓電纜專業(yè)水平提升三年行動計劃。姚廣元和同事們組建了“智慧隧道”攻關小組，研究開發(fā)隧道巡檢輪式機器人，嘗試“機器代人”。大家為機器人安裝信號回傳系統(tǒng)，利用2G信號把機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、電纜溫度等參數發(fā)送到電纜綜合監(jiān)控中心，幫助運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)生錯判、漏判。對于一些細小隱患，運維人員還是要到現場確認。
在攻關小組2019年7月的一次研討中，姚廣元和婁雨風都提出：不少網絡公司開發(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?
這個想法激發(fā)了大家的興趣。攻關小組先后研究了超過20個工業(yè)VR技術應用案例，嘗試采用5G技術實現控制指令和現場數據回傳，并先后應用視頻拼接、紅外避障等技術，解決了全景視頻處理、機器人軌跡巡航規(guī)劃和主動避障等難題。
利用5G+VR技術，機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技術研究步入實施階段。短短一個月，“智慧隧道”攻關小組就在湘湖隧道布局了全覆蓋的5G信號。然而在VR技術實施上，組內卻存在分歧。
幾個小組成員認為，購買現成的VR機器人和成套設備效率高、見效快，更為可行。姚廣元否決了這項提議：“我們現在已經有一臺機器人了，再買一臺就是重復投資。昂貴的新型VR機器人還會有許多冗余功能，沒有必要。”
出路就是自己研發(fā)。原有的機器人已經具備攝像功能，但視野范圍不夠。姚廣元提出利用多臺攝像機同時拍攝，再用圖像拼接技術組成一個單獨視頻，最后通過5G傳輸技術全景還原現場。
按照人的視角最大移動范圍，“智慧隧道”攻關小組成員分別在機器人紅外攝像頭下方安裝了兩個超高清魚眼鏡頭，再把拍攝到的4組畫面同時上傳到隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)服務器，依靠“智慧隧道”攻關小組和聯(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180度的超廣角VR畫面。
2019年11月，這臺改造后的5G+VR機器人第一次駛出充電玻璃房，“智慧隧道”攻關小組卻發(fā)現了新問題：機器人的巡航速度是27厘米/秒，比正常人行走的速度慢得多，而且轉向和掉頭速度很慢，這讓戴上VR眼鏡的運維人員感到很不適應，需要給機器人提速。
然而提速遠沒有那么簡單。如果在原先預置的軌道上，把機器人移動速度提高到90厘米/秒左右，機器人回傳的VR視頻會因為地面不平整形成震顫。“智慧隧道”攻關小組為了配合“高速模式”下運行的機器人，取消了預埋軌道式的巡航方式，并先后4次到現場勘測路面參數，找到了一條地面最平整的通道。小組成員在機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器人可以精準避障。
今年春節(jié)前夕，這臺5G+VR機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，還幫運維人員發(fā)現了一個細微的管廊內壁滲水隱患。目前，它已經巡檢隧道超過60千米，留下了7448張照片。
眼下，“智慧隧道”攻關小組仍在對這臺機器人開展深度開發(fā)，為機器人植入了計算機處理芯片，以便實現隧道電纜數據就地采集、就地判斷、就地處理，7×24小時向隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)后臺推送各類告警信息，讓它起到電纜“運維員”隧道和“駐點值守員”的雙重作用。相關研究成果有望在2022年前推廣應用至其他電纜隧道和綜合管廊。
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