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歐洲和北美開始地下工程建設的年代較早，現(xiàn)有隧道的規(guī)模龐大且老化嚴重，如何快速評估與檢測地下基礎設施的老化情況是歐美隧道業(yè)界近年來一直在研究探索的問題。為了解決隧道內(nèi)部的巡檢問題，加拿大新不倫瑞克省大瀑布發(fā)電站的運維團隊與當?shù)卮髮W合作研發(fā)了一款基于360度旋轉(zhuǎn)機械臂的半自動化隧道襯砌全景攝像系統(tǒng)，一起來了解一下吧！

項目背景

水電隧道的結(jié)構(gòu)狀況對于水電站的整體性能、安全性和壽命非常重要，對這些隧道的檢查、監(jiān)控和維護是其正常運營的關鍵。加拿大新不倫瑞克省大瀑布水電站建成已有近一個世紀，水電站的進水隧道直徑為7.5m，混凝土襯砌段長822m，目前主要的隧道檢查方式還是傳統(tǒng)的檢察員步行巡查。

人工檢查

人工檢查耗費大量勞動力和大量時間，檢查頂部襯砌時還需要使用高空作業(yè)車，在用工昂貴的加拿大，每次檢查都是一筆不菲的開銷，此外，檢查期間隧道需要排水，也是一筆不小的成本。

人工檢查過程

為解決這些問題，運維團隊嘗試了一系列解決方案，包括遙控無人潛水器，機器人和無人機在內(nèi)的諸多最新技術，但都不能滿足需求，最終，運維團隊決定進行自主開發(fā)。

技術研發(fā)

隧道運維團隊的思路是設計一個可360度旋轉(zhuǎn)的機械臂來攜帶攝像機，通過旋轉(zhuǎn)的方式來拍攝隧道整環(huán)的襯砌情況，運維團隊按照這一思路設計并制作了一個初步的樣品。

實地測試證明，這一思路是可行的。這套設備確實能夠拍攝到隧道整環(huán)的襯砌情況，通過拼接圖片還能得到隧道整體的襯砌影像，但測試的過程中，還是發(fā)現(xiàn)了很多缺陷，包括機械臂的旋轉(zhuǎn)速度較難控制等。

為進一步改進設備，提升自動化程度，發(fā)電站隧道運維團隊與新不倫瑞克大學進行了合作，對于設備的結(jié)構(gòu)設計，自動化控制，攝像設備進行了重新設計和改進。新不倫瑞克大學開發(fā)了一套控制程序，這套控制程序可以依據(jù)攝像清晰度來自動控制機械臂的旋轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)拍攝速度與拍攝質(zhì)量之間的平衡。

研發(fā)成果

新的旋轉(zhuǎn)機械臂攝像系統(tǒng)在各個方向上都加裝了伸縮結(jié)構(gòu)，能夠適應多種不同的隧道直徑；完全收縮的情況下占用面積也更小，便于運輸。

研發(fā)團隊對機械臂的旋轉(zhuǎn)方式進行了優(yōu)化調(diào)整，機械臂會自主控制旋轉(zhuǎn)速度，使兩端的攝像機沿著經(jīng)過特別設計的軌跡移動，快速生成整體化的隧道襯砌影像。

改進后的全景攝像系統(tǒng)在新不倫瑞克省大瀑布發(fā)電站的隧道內(nèi)進行了測試，使用效果總體令人滿意，但是還是存在一些問題：例如不平整的地面會對攝像效果產(chǎn)生影響，長時間啟動的閃光燈會造成溫度過高，降低設備的使用壽命。

目前，這套設備和其控制程序正在申請相關專利，研發(fā)團隊還表示，將會進一步提升設備的自動化程度。

來源：隧道網(wǎng)