[发明专利]一种有压输水隧洞无缆水下检测机器人及检测方法

说明书

本发明公开了一种有压输水隧洞无缆水下检测机器人及检测方法。检测机器人包括机身壳体、检测仓、荷载仓、距离仓、动力系统、前视高清水下摄像机、水深仪，机身壳体为流线型，沿机身壳体周向均匀布置多条稳定防撞条鳍，前视高清水下摄像机布置于机身最前端。检测机器人在隧洞内随水流漂流前进，利用高清水下摄像机采集并存储隧洞内壁图像，同时通过距离仪和动力系统来调整检测机器人，使其始终处于输水隧洞截面中心附近，最终利用置于最前端的前视高清水下摄像机采集出洞信息，实现自动回收。本发明结构原理可靠，操作性强，适用于在不排空不停水时对输水隧洞内壁的检测，大幅降低了检测和维修成本，可广泛应用于长距离有压输水隧洞的洞壁检测。

技术领域

本发明涉及水下建筑物的机器人检测技术领域，尤其涉及一种适用于有压输水隧洞的无缆水下检测机器人及检测方法。

背景技术

随着水资源的日渐匮乏，城市引水、输水隧洞项目日渐增多，其为城市日常供水提供了重要的保障，但输水隧洞长期有压运行、运行周期临近，加之洞壁水压侵蚀破坏，容易造成输水隧洞洞壁开裂，影响输水隧洞的安全性，威胁城市日常供水安全，对其日常常态化检测极为迫切。

现有输水隧洞的检测，主要采用停水排空人工检测、潜水检测、有缆水下检测机器人检测等，但受到长距离有压输水隧洞特殊的工程特性，往往存在一定的局限性：

1、停水排空人工检测：由于输水隧洞为城市供水重要组成部分，停水排空成本代价较高，仅日供水量成本高达千百万，排水-检测期间经济和社会成本巨大，非重大隧洞破损和特殊工况，一般不采用。

2、潜水检测：由于水下光线不佳，人工检测的安全性(一般潜水作业仅2～3小时)，加之人工潜水需供氧管线和停水作业，人工潜水检测难以全面覆盖长距离有压隧洞，一般仅对输水隧洞进出口进行安全排查。

3、有缆水下机器人检测：有缆水下机器人的供电和操控通过电缆完成，检测距离受限于成捆电缆的长度，一般检测极限距离仅达3～6km，难以满足长距离输水隧洞检测需求，再之机器人姿态和位置需要人工操作，受到水流扰动，摄像质量波动较大，检测距离和检查效率有待提高。

综上所述，输水隧洞停水排空代价高、人工潜水安全性以及有缆检测又具有局限性，因此研制长距离有压输水隧洞无缆水下检测机器人极其迫切。

发明内容

为了适应长距离有压输水隧洞的特殊检测工况，减少停水排空损失，以及提高检测效率，本发明提供了一种适用于有压输水隧洞的无缆水下检测机器人及检测方法。

本发明的技术方案为：一种有压输水隧洞无缆水下检测机器人，包括机身壳体、检测仓、荷载仓、距离仓、动力系统、前视高清水下摄像机、水深仪；

机身壳体采用低阻力的流线型外形，沿机身壳体周向均匀布置多条稳定防撞条鳍，机身壳体和稳定防撞条鳍均采用高强度纤维复合材料；所述的前视高清水下摄像机布置于机身的最前端，前视高清水下摄像机主要为采集检测机器人前端出洞信息，并经动力系统实现自主出洞，实现自主回收。

检测仓为圆柱形舱体，载有高清水下摄像机和照明灯；检测仓布置于机身壳体内的最中间位置，高清水下摄像机和照明灯临近布置，以便为高清水下摄像机提供照明，高清水下摄像机和照明灯沿检测仓内壁周向等间距布置。

荷载仓由多节圆柱形舱体组成，载有控制系统和舰载硬盘；荷载仓沿检测仓两端均匀分布，中间内部贯通，两端连接距离仓；控制系统和舰载硬盘按照质量平衡原理均布在荷载仓内。

距离仓为短距圆柱形舱体，载有距离仪；距离仓在荷载仓前、后各布置一个；沿距离仓内壁周向等距布置多支距离仪，以便实时测量检测机器人到洞壁距离，掌握检测机器人运行体态。