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,從而發熱引發火災。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、有害氣體泄露的環境特點。管廊紅外熱成像巡檢機器人面對這樣的作業環境,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測、便捷通過管廊隧道中防火區隔斷門等任務。
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境參數。
3)實時傳輸能力:機器人應實時地將監測到的紅外熱成像信息與自身狀態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:巡檢機器人能穩定地接收操控系統的命令控制并執行相應操作,實現遠程操控系統對管廊內部所有巡檢機器人集群控制。
5)長時續航能力: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航能力(一次充電續航能力≥2h)。同時,機器人還需實時監測自身電量,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送的位置信息第一時間趕到事故發生地解決問題。