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基于5G技术的消力池结构智能巡检系统研究及应用

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成果主要完成人

李 阳、冯 磊、侯俊宏、凌洪政、林向阳、李宏博、马兴发、曾燕平、郑斌斌、蹇 林、兰高义、成伟平、潘思磊、袁 洋、陈武军、李 盘、肖 彬、赵国亚、杜鹏明、周双进

项目概况

本项目采用智能化巡检手段(水下机器人搭载三维激光扫描),实现了清淤与检测一体化的主动检测技术,替代人工进行水下检测,与人工比较,水下机器人的作业时间长(无限制);作业深度大(100m内);作业半径大(亭子口消力池全覆盖),提升了水下复杂环境的检测效率和检测精度。同时将三维激光引入消力池检测,结合三维激光具有毫米级高精度、高密度的特点,综合声纳扫描、水下激光三维扫描、高清摄像的优缺点,通过千兆交换机将水下机器人、水下视频监测PC、控制操作PC以及5G CPE、云视讯C21设备,组成一个局域网内,人工通过水下视频监测PC、控制操作PC进行水下机器人的巡检作业控制,巡检过程中,两台PC的画面通过HDMI接口传输至云视讯C21,通过5G CPE传递至5G网络中。形成具有层次结构特点的高精度检测方案。 本项目通过采用水下机器人搭载清淤和巡检作业设备,可有效代替排水巡检,克服传统人工潜水和常规ROV巡检适应性差、精度低等不足问题。该新技术可在低能见度、浑浊、沉积附着等复杂水下环境中实施检测作业;在不排水的条件下,替代人工进行水下作业,获取基于高精度位置信息的底板和消力池检测数据,不仅节省了大量财力和物力,还能安全、高效、精准的掌握消力池混凝土的缺陷状态和健康状况。 (一)经济效益 本项目具有显著的经济效益,亭子口水利枢纽每五年将进行一次消力池的彻底检修,随着运行时间的推移,检修的时间间隔将缩短至二到三年,当前检修时长视缺陷类型及大小确定,一般3-6个月,但必须在汛期到来之前完工投运,检修难点围堰施工及防渗,因枢纽左岸有发电尾水渠,右岸有航运引航道,围堰运渣存在困难及成本高,围堰搭建和拆除的费用为1000 万元,单个消力池一般在500万-2000万间。通过水下机器人自主巡检和安全评估,指导检修频次,相对水下潜水员,提高了巡检安全性和全面覆盖性,为企业节省约2060万元的检修费用,每年可产生直接经济效益约为515万元(详见表1),大幅降低消力池检修的成本,同时形成一套可推广应用其他水工结构巡检装备,从而为未来智慧水电站工作的开展打下良好的基础,也为集团公司智慧数字化水电站工作的开展提供支撑。 (二)社会效益 将先进的智能技术、检测方法和手段运用于大坝安全监测和缺陷及隐患排查处理工作中,用新技术武装生产运行人员,使生产运行人员能够充分发挥其专业技能,在安全生产领域高效地开展生产工作、交流生产运行经验、共享生产运行方法,共同提高专业技能水平,从而有助于提升电厂的智慧化管理水平,提高企业竞争力。由于水下机器人属于高技术密集型产品,它的生产制造和行业应用可以提高相关领域的科技研发水平,提升产品层次,带动相关产业与技术发展,为整个水电行业提供技术拓展和产业合作拓宽机会。 本项目的推广应用,将成为企业管理建设的一个亮点,有助于提升企业在发电行业中的地位,树立智能巡检的行业标杆,同时带动企业管理水平的提升,使其获得良好的社会形象和社会效益。