科技创新护航城市电网安全，“巡脉电龙”助力地下电缆智能巡检升级

健康生活 2025年02月28日 14:30 3 admin

在城市的地下深处,纵横交错的电力管网如同隐形的"神经系统",其中电缆隧道与电缆排管构成了电能输送的核心脉络。相较于可容纳人员进出的隧道,直径不足20厘米的电缆排管凭借其空间集约优势,已成为高密度城区供电网络的主力载体——这些由玻璃钢或PVC材质构建的管道在地下3至4米深处蜿蜒,宛如为城市供电系统编织的"毛细血管网络"。然而,极致压缩的空间却成为安全运维的致命软肋:传统检测手段难以触及排管内部,常年70℃高温与90%湿度加速电缆绝缘老化,因局部过热引发的自燃事故犹如悬于城市上空的“达摩克利斯之剑”。

图1-1、1-2地下电网和地下电缆排管

传统人工巡检面对深埋地下的电缆排管往往束手无策——由于管道直径不足20厘米且满载电缆,人员根本无法进入。运维人员只能采取“开天窗”式检测:通过每隔数百米开挖检修井,以窥探管口局部状态。这种“管中窥豹”的方式需要调动挖掘机、吊装设备及10人以上班组协同作业,单次检测成本超过5万元。更棘手的是,开挖常需封闭城市道路或街区,严重影响机动车通行和附近居民生活;而长达数小时的停电检修更会直接导致商圈停业、数据中心启用柴油发电机等,造成巨大经济损失。

图2-1、2-2 人工巡检电缆费时费力,且存在突发事故的风险

为攻克这一世界性难题,"巡脉电龙"智能巡检机器人应运而生。该设备采用革命性的异形拓扑结构,机身宽度压缩至16厘米、高度仅7.8厘米,完美契合敷设电缆后排管内的月牙形剩余空间。独创的差速驱动系统使前后机体可独立旋转,在遇到电缆接头或管壁凸起时,如同"变形金刚"般完成灵巧的姿态重组,全程与电缆保持2厘米安全距离。设备搭载的微型化红外阵列传感器,可在0.1秒内完成电缆表面128个测温点的扫描,精度达±0.3℃,较传统点式测温效率提升40倍。

图3-1、3-2 “巡脉电龙”排管电缆新型智能巡检机器人

在山西大同的试点应用中,这款机器人完成了对电缆线路的全程巡检。传统人工巡检需停电8小时、投入6人班组分段作业,而“巡脉电龙”仅用2小时便完成任务,且全程带电作业,避免直接经济损失超20万元。运维人员表示:“过去靠手电筒和测温仪在井下一寸寸检查,现在机器人传回的数据不仅能定位隐患点,还能预测电缆老化趋势,工作效率和安全性大幅提升。”机器人采集的温度数据与历史记录结合后,可生成电缆“健康档案”,精准判断过载风险区域。

图4 机器人执行巡检任务现场图

技术的突破源于对行业痛点的深度洞察。地下电缆排管多采用玻璃钢材质,内径仅18厘米,敷设电缆后剩余空间不足10厘米,且长期处于高温、潮湿环境。研发团队通过上千次模拟实验,创新设计两段式机械结构,使机器人可像“变形金刚”般收缩伸展。前段机体搭载的差速器与电磁锁紧装置,能像“机械手臂”般灵活调整姿态;顶部全向轮与弹性支撑机构配合,既保障移动稳定性,又避免损伤电缆绝缘层。针对地下信号传输难题,团队研发多频道声波通信技术,通过自适应信号调节穿透钢筋混凝土结构。实验数据显示,在模拟地下3米深、含多层钢筋网的环境中,通信距离仍可达200米,误码率低于0.1%,破解了地下空间“信息孤岛”困局。

某高校电力机器人实验室负责人评价:“这项技术填补了国内空白,其小型化、耐高温特性尤其适用于高密度城市地下管网,为电网可靠性提升提供了中国方案。”从实验室到地下管网,智能巡检机器人的发展轨迹印证着科技与民生需求的深度交融。研发团队透露,下一代产品将集成AI缺陷识别系统,通过机器学习数万张电缆损伤图片,可自动判断绝缘层裂纹、接头氧化等23类故障类型,准确率超95%。

当前,“巡脉电龙”主要仍处于实验室技术验证与试点应用并行的阶段,其大规模推广仍需攻克复杂地质环境适应性、极端天气下通信稳定性等挑战。研发团队坦言,从实验室到城市地下“毛细血管”的全面覆盖,需经历更严苛的标准化验证——例如在长三角软土地区排管沉降变形场景中校准导航精度等。尽管前路漫漫,山西某试点电网公司的反馈令人振奋:该项目所研究技术的采用,显著提升了我公司的业务能力。我公司利用此技术为多家电力企业完成了运维系统的智能化工作。该技术的应用为我公司创造的经济效益超过100万元。“这不仅是单一设备的突破,更为排管电缆从‘粗放敷设’转向‘精细运维’提供了技术锚点。”团队负责人表示,下一步将联合高校与产业链企业,构建覆盖设计、制造、运维的全链条标准体系,让实验室的“孤光”照亮地下管网的“长夜”。

技术的进化从未停歇。随着人工智能、物联网技术的进一步融合,城市“生命线”的守护者正从人类手中交接到更精准、更不知疲倦的机器人伙伴手中。这不仅是电缆运维领域的革新,更是城市治理现代化进程中一次静默却深刻的变革。当夜幕降临,城市霓虹璀璨如星,或许鲜有人知,在地底深处,有一群“钢铁卫士”正以0.5℃的精度、200米的通信半径、18厘米的灵活身姿,默默编织着守护万家灯火的安全之网。它们的存在,让光明背后的阴影无所遁形,也让科技的温度,暖至城市的每一寸土壤。（供稿人:陈治蒙胡可佳）