[发明专利]一种长距离无压输水隧洞自动巡测机器人及方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下输水隧洞的巡查管理领域，尤其是针运行期长距离输水隧洞内部结构表面的一种长距离无压输水隧洞自动巡测机器人。

背景技术

随着现代科学技术的进步，对工程建筑的监测和检测从人工逐渐实现了自动化，各种自动化机械设备具有轻便、自动、智能的特点，工作效率高、费用低，同时能够替代人工在一些危险的环境中进行工作，避免了作业人员面临的危险。

输水隧洞通常深埋于地下，长度几公里到十几公里，在其开挖施工期，人能够进入隧洞内部进行巡查和检查，但是在正常运行时段，隧洞内部有水流，必须停止通水，否则人员难以进入进行现场巡查、测试、检查。

在这些危险区域需要采用自动机器人或自动设备代替人的工作，现有的检查设备需要导轨或者吊轨以便于设备行走，或者需要保证表面基本为平面、整洁光滑，这些都难以适应隧洞内部的苛刻条件；同时，隧洞通常深入十几公里，设备供电、人工实时控制也具有局限性。

为此，需要一种有效的巡测机器人，实现长距离、自动化的巡测作业的目标。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种长距离无压输水隧洞自动巡测机器人及方法，能够在隧洞墙壁表面爬行，实现长距离、自动化的巡测作业的目标。 。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出的一种长距离无压输水隧洞自动巡测机器人，包括气垫、驱动轮、吸盘、顶板、巡测装置、控制箱、通风孔、防护装置、水力蓄能器；所述的气垫、吸盘固定在顶板上方，控制箱固定在顶板下，巡测装置固定在顶板前后两侧，防护装置固定在控制箱下部，驱动轮位于顶板上方，气垫中间，受控制箱控制；水力蓄能器固定在顶板尾部，穿过顶板、控制箱和防护装置；顶板、控制箱、防护装置开有孔，形成通风孔；

其中，控制箱内有离心风扇、电池和电机；气垫和隧洞墙壁为柔性接触，气垫内外环边上各有一圈柔性折边，具有一定气密性；控制箱内有离心风扇，位于控制箱与防护装置之间，在控制箱和气垫之间形成一空腔，离心风扇转动，抽取空腔内空气，从防护装置通风孔排出，空腔形成负压，使本发明贴合隧洞墙壁。

作为优选，顶板为左右两块板，通过铰链连接；两块顶板上有独立的气垫和通风孔，通风孔在控制箱内联通为一体；控制箱左右两个部分分别与顶板左右两块连接，控制箱左右两个部分之间为不透气的柔性材料连接，使顶板和气垫能够适应隧洞墙壁凹凸的弧度变化，进行变形，以贴合隧洞墙壁。

作为优选，驱动轮能够前后滚动；同时驱动轮能够水平转动，使本发明能够有效移动；控制箱能够记录驱动轮的滚动距离和转动角度，实现移动方向和位置的计算定位。

作为优选，水力蓄能器包括伸缩杆、水力发电机；伸缩杆一端与顶板固定，穿出顶板，端部为尖头；另一端连接水力发电机；顶板上部前后端有若干个吸盘，顶板下部尾端有气泵；气泵可使吸盘吸附在隧洞墙壁上，实现固定；伸缩杆伸长将水力发电机深入水下，实现水力转换为电能存储在电池中；所述的水力发电能够根据水流方向调整角度，控制箱根据角度信息识别输水隧洞走向。

作为优选，防护装置包含有水压探测器和高压气瓶，跌落水下后，防护装置自动充气，形成凹型，使本发明底部和四边被保护，并浮于水上 。

作为优选，还包括热成像仪、视频设备、探照灯，用以在黑暗环境下进行输水隧洞表面结构的巡测。

作为优选，还包括无线定位装置，在落水后可以发射无线定位信号。

一种长距离无压输水隧洞自动巡测机器人的方法，其特征在于，包括以下方法：

方法一，布设，由于输水隧洞深入地下十几公里，操作人员无法在洞口进行有效操作，首先设定最大进入距离，达到最大距离即返回入口；将本发明贴合在输水隧洞顶部，打开离心风扇，自动进入隧洞内部；

方法二，运行，自动通过热成像仪、视频设备进行巡测，当热成像仪发现有异常漏水点结构病险后，打开探照灯进行视频采集并记录位置；当电量下降到50%以下，使用吸盘固定，离心风扇停转，伸缩杆伸长，一端顶住隧洞墙壁，另一端将水力发电机深入水下，利用水力充电；同时，水力蓄能器探测水流方向，识别方向；

方法三，回收，完成指定工作后，驱动轮后退，返回入口；若运行时出现故障落入水中，防护装置充气，保护和浮拖控制箱，顺水流进入下游出口发射无线信号，以待人员回收。

本发明取得以下有益效果：