隧道机器人 | 巡检机器人系统设计篇-监控平台

机器人监控平台主要实现多隧道机器人控制及视频监控功能，包括巡检方案制定、巡检方案下发、环境信息检测、视频监控、统计分析等。

平台一般提供隧道数据展示、隧道运行状态检测、智能运营、人机联动、事件管理、环境监控等功能，还会根据情况触发预警通知

由于其功能设计不复杂，所以我们可以直接参考其他公司的现有产品学习一下，然后整理如下平台功能。

功能设计

设备监测功能

实现对巡检机器人的在线监测功能，包括位置信息、状态信息及视频信息等。

人机联动功能

实现对巡检机器人的远程操控，包括运动控制、视频查看、语音对讲等功能。

在隧道内部发生突发状况时，机器人可锁定事故发生位置，并自动开启视频录制功能，及时保存和传输事故现场数据。

管理人员可以通过语音功能以及实时监控功能对隧道内事故现场进行指挥调度，隧道现场人员也可以及时反馈现场情况，开展应急救援。

巡检任务功能

提供定时巡检计划编制功能、巡检任务报告功能等。

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气体巡检：24小时不简单采集，在隧道内每100米末端进行一次采样，并在隧道入口、出口、隧道通风设施处进行采样。

温湿度巡检：中短隧道每半日一次。对于长隧道和特长隧道，进行24小时全天巡检。日常检测的湿、温度测点应选择在代表隧道各个区域的位置，包括隧道入口、出口、侧洞、通风井等。

结构巡检：包括衬砌、路面、检修道、交通标志标线等方面内容，以便及时发现和评估隧道内部的结构问题和安全状况。

1)衬砌:包括衬砌裂缝的位置:衬砌表层起层、剥落情况。

2)路面:包括路面拱起、沉陷、错台、开裂的范围和程度:路面积水、结冰等范围和程度。

3)检修道:包括检修道毁坏、盖板缺损的位置和状况:栏杆变形、锈蚀、缺损等的位置和状况。

4)排水系统:包括中央窨井盖、边沟盖板等完好程度的状况。

巡检频率:

进行一日一检或半日一检。

巡检方法:

巡检机器人通过红外热像仪、可见光高清摄像机发现隧道内部结构异常后，向工作人员发出警报并记录异常位置。

隧道交安设施巡检

适用于对隧道内部交通安全设施进行巡检，包括标志、标线、轮标、照明设施、通风设施等。

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标志、标线、轮廓标的外观缺损、表面脏污等状况，以及连接件牢固状况、光度是否满足要求等。

巡检频率:

1)标志、标线、轮廓标:采用一天一检的巡检频率。

2)照明设施:采用一天一检的巡检频率。

3)通风设施:采用一天一检的巡检频率。

巡检方法:

智能巡检机器人搭载红外热像仪、可见光高清摄像机按照预定检测频率，对隧道内交安设施进行全方位巡检，遇到异常情况实时向工作人员发出警报并记录异常位置。

突发状况巡检

适用于对隧道内部出现的着火、抛洒物、违章停车等突发状况进行检测，确保隧道内的安全及稳定运行。

巡检机器人覆盖的隧道内所有位置，24小时全天巡检。

巡检机器人通过可见光高清摄像机发现隧道内产生异常光源或异常物体;或通过红外热像仪检测到隧道内及隧道地面温度过高时，实时向工作人员发出警报。

事件管理功能

实现机器人采集的各类事件及报警信息的管理功能，包括传感器报警、交通事件报警、隧道结构报警、机电设备报警、机器人本体报警等。

统计分析功能

实现对采集的各类数据的统计分析，包括环境数据、流量数据、抓拍数据等。

巡检记录表如下：

通讯协议设计

监控平台最主要的就是标准化通讯协议，应支持TCP/IP、MQTT和WebSocket等多种通信协议，能够实现实时数据传输，确保信息及时更新与交换。

根据目前物联网的发展，我们需要机器人支持MQTT、SNMP两大类协议。

MQTT协议

MQTT（消息队列遥测传输协议）凭借其轻量级、低带宽占用和高可靠性，成为隧道场景的首选通信协议：

• 网络适应性：适用于隧道内4G/5G、Wi-Fi等不稳定网络环境，支持断网后自动重连和数据本地缓存。
• 实时性保障：通过发布/订阅模式实现双向通信，机器人可实时上传传感器数据（如温湿度、气体浓度）并接收控制指令。
• 低功耗设计：协议开销小，减少机器人能耗，延长巡检续航时间。

参考资料： 

公众号千方科技：千方科技智能隧道巡检机器人 

广西交科官网：集团公司研发隧道巡检机器人在上防高速机电项目完成实机测试。 

《DB15/T 3710 公路隧道轨道式智能巡检系统技术规范》 

《DL/T 1610 变电站机器人巡检系统通用技术条件》