2024年12月23日9时,在山东省青岛市灵山岛西北海域,青岛市黄岛区供电公司创新团队正在用海底电缆智能巡检机器人巡检10千伏灵山岛乙线海缆。“声呐探测到海缆位置在母船东偏南30米处,现在用高清摄像头近距离确认。”团队负责人马洪波向团队成员通报。此时,机器人已经顺利潜入海下12米深处,定位到海底电缆位置。
灵山岛距陆地约9.2千米,现有电力客户1160户,是青岛地区距离陆地最远、居民最多的海岛。海缆运行环境复杂,涌动的洋流易导致海缆与礁石产生摩擦从而损伤海缆,供电员工需要定期开展巡检运维,清除隐患。
以往,海缆故障处置工作主要依赖专业人员下海巡检电缆状态,发现故障点后将绳索捆绑到海缆上,通过轮船起吊装置把电缆提出海平面再开展抢修,操作难度大、成本高。
2024年2月,黄岛区供电公司与中国海洋大学等高校和单位开展联合攻关,针对传统巡检仪器声光探测能力不足的问题,于2024年9月成功研发海底电缆智能巡检机器人。该机器人应用光学、声呐、电磁技术三维立体探测海缆情况。除了通过搭载的光学摄像头开展可视化巡检,采用声呐远程定位海底电缆位置并采集图像外,该机器人还能发出电磁波感应海缆电流,定位具体故障点,再用卷积神经网络的电磁感应近距离识别海缆隐患类型,实现外力破坏、悬空摩擦损伤、电气类故障等不同类型的海缆故障检测。
海底电缆智能巡检机器人机身长67厘米、宽49厘米、高37厘米,重90千克,呈长方体形态,巡检姿态灵活、速度易于控制。“针对不同电缆抢修场景,我们研发出了多种搭载于机器人的海底提缆机械手。机械手采用变胡克系数弹簧式设计,当触碰到故障海缆时会抓取海缆,实现闭锁,防止海缆脱落。”马洪波介绍。为了承担抓取海缆并提升出海面过程中的力,该机器人的其中一个机械手臂被设计成“J”形,能将提取海缆的力量由机械手的抱握力转化为机械力,减轻机器人的负担,提高检修的可操作性。
2024年12月24日10时30分,操作人员隋昊田通过母船上的控制平台查看海缆运行状态。画面中,海底电缆智能巡检机器人以每小时1.2海里的速度前行。在距离一段海缆50厘米处,机器人发出电缆隐患告警。隋昊田立即向马洪波报告:“发现一处海缆外皮损伤,根据视频回传数据研判,应该是悬空摩擦所致。”团队随即上报告警信息,并联系海缆生产厂家制订详细作业计划,开展抢修。
12时15分,海底电缆智能巡检机器人完成了灵山岛乙线海底电缆全线14.5千米的巡检工作。原本,这条海缆的巡检工作需要10人8天才能完成,现在仅需3人用1.5天即可完成。
黄岛区供电公司创新团队应用海底电缆智能巡检机器人及其他3项自主研究的海底电缆故障检测方法,将海缆故障定位效率提升了90%,实现复杂环境下电缆故障位置的快速、精准定位,提高了海缆的安全可靠运行水平和使用寿命。目前,该机器人共获得各类发明专利授权11项。(郭琳琳 文/摄)
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