CN112729405A - 一种悬挂式隧道巡检装置、***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂式隧道巡检装置、***及方法，包括：定位组件、巡检组件；定位组件包括编码器、RFID读卡器、若干RFID标签，编码器用于基于行进距离进行实时定位，若干RFID标签分别设于隧道的不同位置，RFID读卡器用于基于标签内的位置信息对实时定位进行校准；巡检组件包括激光模块、相机模块、红外模块，其中，激光模块用于对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况，相机模块用于根据定位组件的实时定位每隔预设距离触发拍摄隧道的图像并识别其病害点，红外模块用于采集隧道的热图像并识别其病害点。本发明不仅实现了多层次的综合隧道病害检测，提高了病害巡检的准确性、全面性，而且提高了隧道病害定位的精准度，便于了病害的追溯复检。

Description

一种悬挂式隧道巡检装置、***及方法

技术领域

本发明属于隧道病害检测领域，尤其涉及一种悬挂式隧道巡检装置、***及方法。

背景技术

铁路隧道建成时，部分区段存在拱墙背后空洞、衬砌厚度不足等施工缺陷，经过运营期列车荷载作用，极易引发其他各类病害，如衬砌渗漏水、开裂、掉块，隧底裂损等。这些病害恶化了铁路隧道服役性能，降低了隧道结构的安全可靠度和稳定性，威胁线路行车安全。铁路隧道病害的原因涉及到环境、设计、施工、运营维护等多个方面，铁路隧道检测、监测已经成为继铁路建设之后的重要任务。传统的人工巡道作业模式存在作业效率低、检测结果因人而异、占用天窗时间、人力成本逐年增加等诸多弊端。因此，隧道检测行业对高效、自动化、智能化的隧道轨道机器人的需求日益迫切。

现有的隧道巡检机器人多采用在隧道地面路径行走的轮式或履带式机器人、以及在隧道轨道上行走的地面轨道机器人，前者隧道巡检速度非常的慢，并且由于隧道狭窄、距离长、工作环境差，这对其隧道巡检造成了巨大的影响，导致检测的效果非常差，并且稳定性也非常的差，而后者在隧道巡检上与正常在铁轨上运行的设备相冲突，无法在空窗期之外的时间工作，工作时间、工作效率需要严格要求，这不仅导致设备的设计要求高、成本高，而且在空窗期运行隧道巡检对于隧道内的工作人员也具有一定的安全隐患。

另外，隧道病害检测技术不全面，无法全面多层次地进行隧道病害检测，隧道病害定位也不精准等技术缺陷，很难对病害进行追溯复检，同时，安装、运行的安全性也很难保证。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种悬挂式隧道巡检装置、***及方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种悬挂式隧道巡检装置，包括：定位组件、巡检组件；

定位组件包括编码器、RFID读卡器、若干RFID标签，编码器用于基于行进距离进行实时定位，若干RFID标签分别设于隧道的不同位置，RFID读卡器用于基于标签内的位置信息对实时定位进行校准；

巡检组件包括激光模块、相机模块、红外模块，配合用于隧道病害的多层次综合检测，其中，激光模块用于对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况，相机模块用于根据定位组件的实时定位每隔预设距离触发拍摄隧道的图像并识别其病害点，红外模块用于采集隧道的热图像并识别其病害点。

在其中一个实施例中，还包括云台，云台和激光模块设于外部载体上，相机模块与红外模块为一体式结构，且设于云台上。

在其中一个实施例中，还包括云台，云台和激光模块设于外部载体上，红外模块设于云台上，相机模块为单台相机或相机阵列，其中，单台相机设于云台上，相机阵列设于悬挂车体上。

在其中一个实施例中，云台包括水平旋转件、垂直旋转件，用于调节相机模块、红外模块的拍摄角度，以获取更大的隧道巡检范围。

在其中一个实施例中，巡检组件还包括摄像模块，摄像模块与相机模块、红外模块为一体式结构，且设于云台上，用于监控隧道巡检过程、检查隧道内设备的工作状态，以及监控隧道人员作业过程。

在其中一个实施例中，还包括与相机模块同步工作的频闪光源，用于根据定位组件的实时定位触发拍照补光。

一种悬挂式隧道巡检***，包括两套如上述任意一项所述的悬挂式隧道巡检装置，分别设于隧道两侧侧壁，其中，两套悬挂式隧道巡检装置的巡检组件相对巡检，配合用于对隧道进行全角度巡检。

一种悬挂式隧道巡检方法，通过编码器基于行进距离进行实时定位，通过RFID读卡器读取分别设于隧道的不同位置的RFID标签，并且基于标签内的位置信息对实时定位进行校准，该方法包括以下步骤：

S1：初始化激光模块、相机模块、红外模块；

S2：结合实时定位，通过激光模块、相机模块、红外模块配合进行隧道病害的多层次综合检测：

通过激光模块对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况；

通过相机模块根据定位组件的实时定位每隔预设距离触发拍摄隧道的图像并识别其病害点；

通过红外模块采集隧道的热图像并识别其病害点。

在其中一个实施例中，步骤S2之后还包括：

S3：重新配置激光模块、相机模块、红外模块，其中，调整相机模块、红外模块的检测角度，以调整巡检范围，重新配置之后的巡检范围与步骤S1中初始化之后的巡检范围部分重叠；

S4：再次执行步骤S2进行第二次隧道巡检，并将两次隧道巡检的结果合并，形成最终的隧道巡检结果。

本发明与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明的巡检组件采用激光模块、相机模块、红外模块的组合式检测方式，可以实现隧道病害的多层次综合检测，其中，激光模块可扫描隧道轮廓，检测出隧道横截面是否存在形变情况，相机模块可通过拍摄图片并识别中的隧道病害，例如湿迹、渗水、滴漏、和漏泥沙、缺角、掉块、错台、裂纹、以及隧道内管线脱落能力等，红外模块则通过热图像辅助相机模块识别出隧道的病害点，三者配合实现了从整体到局部的全面检测，提高了隧道巡检的全面性，并且实现了对于单一病害点的多层次检测，提高了隧道巡检的准确性；

2)本发明的定位组件基于编码器和RFID，编码器通过计算轮组的旋转圈数进行位置定位，结合RFID可以基于其标签内的位置信息进行位置的校准，实现更加精准地定位，同时，RFID不仅可以提供校准用的位置信息，而且可以记录一些其他信息，例如将检测隧道病害记录到RFID标签中，如此，方便了后期病害点的复检与追溯，提高了整体的工作效率；

3)本发明的悬挂式隧道巡检***将两套巡检装置设置在隧道两侧侧壁，具体可以设置于侧壁远离光源处，不直面照明灯等光源，并且保持离地一定高度，不影响正常工作人员行走，如此，不仅避开了隧道的运行区域，也避开了隧道的高压危险区域，同时左右配合可以在不影响隧道正常运行的情况下，实现隧道的全角度巡检；

4)本发明的悬挂式隧道巡检方法可以实现多角度的隧道巡检，不仅可以对重要区域设定为多角度范围之间的重叠区域，可以实现多次巡检，降低隧道巡检的漏检率，而且通过多角度多次隧道巡检，可以扩大整体的巡检范围，大大提高隧道巡检的全面性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明的一种悬挂式隧道巡检装置的三维结构示意图；

图2为本发明的一种悬挂式隧道巡检装置的结构框图；

图3为本发明的一种悬挂式隧道巡检装置的侧面结构示意图；

图4为本发明的一种悬挂式隧道巡检装置的前方结构示意图；

图5为本发明的一种悬挂式隧道巡检装置的顶面结构示意图；

图6为本发明的一种悬挂式隧道巡检装置的悬挂轨道安装示意图；

图7为本发明的一种悬挂式隧道巡检方法的流程图；

图8为本发明的一种悬挂式隧道巡检方法的巡检范围示意图。

附图标记说明：

1-悬挂轨道；2-风枪；3-滚刷；4-主动轮；5-从动轮；6-水平旋转件；7-垂直旋转件；8-摄像模块；9-频闪光源；10-红外模块；11-相机模块；12-夹紧轮；13-导向轮；14-激光模块；15-齿轮组；16-差速器；17-RFID读卡器；18-电机；19-通信模块；20-蓄电池；21-空压机。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种悬挂式隧道巡检装置、***及方法作进一步详细说明。

实施例1

参看图1和图2，本申请提供一种悬挂式隧道巡检装置，包括：定位组件、巡检组件；

定位组件包括编码器、RFID读卡器17、若干RFID标签，编码器用于基于行进距离进行实时定位，若干RFID标签分别设于隧道的不同位置，RFID读卡器17用于基于标签内的位置信息对实时定位进行校准；

巡检组件包括激光模块14、相机模块11、红外模块8，配合用于隧道病害的多层次综合检测，其中，激光模块14用于对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况，相机模块11用于根据定位组件的实时定位每隔预设距离触发拍摄隧道的图像并识别其病害点，红外模块8用于采集隧道的热图像并识别其病害点。

现对本实施例进行详细说明，但不仅限于此。

本实施例的悬挂式隧道巡检装置，可以安装于悬挂式隧道巡检行走机构上，行走机构可沿固定的悬挂轨道移动，其中，巡检装置可对隧道病害进行采集、分析处理并记录，若发现设备隧道病害则报警上传，悬挂式的设计可不影响下方通道人员通行和隧道列车运行，提高了检测效率。

参看图1和图2，本实施例还设有云台，云台和激光模块设于外部载体上，相机模块与红外模块为一体式结构，且设于云台上，另一种实施方式中，可以将红外模块设于云台上，相机模块为单台相机或相机阵列，其中，单台相机设于云台上，相机阵列设于悬挂车体上。两者均可以实现隧道巡检，激光模块14可单独固定放置，无需使用云台，只需保证放置位置能够保证对隧道横截面轮廓线进行测量，相机模块11有两种设置方式：采用单台相机则需配合云台实现转动；采用多台相机组成阵列，固定位置使用即可，可无需配合云台。红外模块10和摄像模块8均采用云台转动配合检测。

参看图3，云台包括水平旋转件、垂直旋转件，用于调节相机模块、红外模块的拍摄角度，以获取更大的隧道巡检范围，激光模块14、相机模块11、摄像模块8、红外模块10配合，可综合全面检测隧道病害，对于重点关注的单一病害，可组合其中几个检测模块进行检测，实现全面、多层次的隧道巡检。

具体地，参看图3，本实施例的激光模块14其工作原理是向目标发射激光束，然后将接收到的从目标反射回来的目标回波与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，具体使用激光雷达作为测量输入，巡检装置以持续行走方式行驶，对隧道横截面轮廓线进行测量，并与标准限界文件进行比较，限界在轨道的横截面内的形状处处相等，基于该特点便可以把三维的问题简化成轨道截面内的二维问题，然后通过比较隧道壁和限界的位置信息，实现限界测量分析功能。通过与历史数据比对，得出隧道壁变形情况。后续采用算法，实现对隧道三维模型的精确建立。

具体地，参看图3，本实施例的相机模块11由工业面阵相机和频闪光源9组成，面阵相机和频闪光源9同步触发，触发信号由定位组件提供，面阵相机触发频率由拍摄图片所能拍摄隧道壁行进方向的范围确定，即相机拍摄一张隧道壁照片后，装置行驶一段距离，相机将再次拍摄照片，后台程序将两张图片进行拼接得到隧道壁在行进方向的完整图片。另一种实施方式中，可采用单台工业相机，但是由于可拍摄隧道壁的环向范围有限，为了获得完整隧道壁环向图片，单台相机配置云台，单次行程拍摄一个角度图片，在下一次行程通过云台调整相机拍摄角度，拍摄另一个角度图片，通过多次行程拍摄得到所有角度照片，后续将各个角度照片进行拼接完整圆周图片。而使用多台相机组成，单次行程即可同时拍摄各个角度图片，后续拼接成完整圆周图片。相机模块11的高分辨率保证了图像拍摄精度，保证了可识别内衬的渗漏水、包括湿迹、渗水、滴漏、和漏泥沙、缺角、掉块、错台、裂纹、以及隧道内管线脱落能力。

具体地，参看图3，本实施例的红外模块10采用红外热像仪，可以连续、非接触的方式采集画面中的温度数据和图像；基于渗漏水和混凝土的红外辐射温度不同，可从热图像中判断出渗漏水区域信息和渗漏水状态，以辅助相机模块11使用，通过两种检测手段对渗漏水状态进行检测，实现多层次的隧道病害检测。

参看图3，本实施例的巡检组件还包括摄像模块8，摄像模块8与相机模块11、红外模块10可以为一体式结构，且设于云台上，用于监控隧道巡检过程、检查隧道内设备的工作状态，以及监控隧道人员作业过程，具体地，摄像模块8提供视频监控功能，通过摄像机能够完成现场环境、设备的视频图像采集，基于图像数据，可监测隧道内工作人员、设备运行情况。

本实施例的巡检组件采用激光模块、相机模块、红外模块的组合式检测方式，可以实现隧道病害的多层次综合检测，其中，激光模块可扫描隧道轮廓，检测出隧道横截面是否存在形变情况，相机模块可通过拍摄图片并识别中的隧道病害，例如湿迹、渗水、滴漏、和漏泥沙、缺角、掉块、错台、裂纹、以及隧道内管线脱落能力等，红外模块则通过热图像辅助相机模块识别出隧道的病害点，三者配合实现了从整体到局部的全面检测，提高了隧道巡检的全面性，并且实现了对于单一病害点的多层次检测，提高了隧道巡检的准确性。

参看图1和图5，本实施例的定位组件由编码器和RFID组成，编码器是通过计算轮子旋转圈数得到的位置进行定位，RFID定位***由RFID读卡器17和电子标签组成，RFID定位***通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对电子标签进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。使用编码器里程定位，由于轮子打滑或则轮子磨耗等原因，导致编码器计算里程出现误差，并且会累积误差，导致现场查找病害位置出现偏差，而加入RFID定位校准，在一定距离处读取电子标签内里程信息，通过里程信息校正消除累积误差问题，提高里程的精确性。

优选地，参看图1和图5，本实施例悬挂式隧道巡检装置供能采用蓄电池20，蓄电池20供电保证了在隧道多粉尘环境的用电安全性，具体地，装置内部配备高性能电池，同时在隧道出入口布置充电站为装置本体蓄电池20充电，结合自动充电的电源管理策略，保证装置在巡检作业过程中不会因为电量不足影响作业的顺利进行。基本的自动充电控制可以如下：当装置电量充足时，可按计划完成巡检任务，任务完成后自动前往充电站充电，保持电池处于满电量状态；当装置的电量达到***设定的保护限定值时，装置可中断任务自动前往充电站充电。优选地，充电方式采用无接触式充电，无接触式充电的原理是利用电磁感应原理传递能量，非接触式充电对接触位置精度要求较低，充电成功率和安全性明显高于接触式充电。

本实施例的定位组件基于编码器和RFID，编码器通过计算轮组的旋转圈数进行位置定位，结合RFID可以基于其标签内的位置信息进行位置的校准，实现更加精准地定位，同时，RFID不仅可以提供校准用的位置信息，而且可以记录一些其他信息，例如将检测隧道病害记录到RFID标签中，如此，方便了后期病害点的复检与追溯，提高了整体的工作效率；

本实施例的悬挂式隧道巡检装置内部还布置通信模块19，无线通讯的方式与外部后台进行信息交互，起到收发数据作用，同时，在隧道在合适位置布置多个无线通信基站，实现无线网络的覆盖。巡检装置通信基站通过布置有线网络与后台管理***连接，最终实现装置与后台管理***的通信，通信***保证***所有的控制信号、视频数据、音频数据及报警信息等数据能够实时可靠传输。

实施例2

参看图6，本申请提供了一种悬挂式隧道巡检***，包括两套基于实施例1中任意一项的悬挂式隧道巡检装置，分别设于隧道两侧侧壁，其中，两套悬挂式隧道巡检装置的巡检组件相对巡检，配合用于对隧道进行全角度巡检。

具体地，两套装置分别设置与隧道两侧侧壁，将激光模块、相机模块、红外模块等的拍摄角度相对，分别朝向两侧，形成交叉式巡检设置，以覆盖检测隧道的所有壁面，如此，可以实现全角度的隧道巡检，其中，不仅可以对重要区域设定为两者之间的重叠区域，可以实现多次巡检，降低隧道巡检的漏检率，而且通过多套之间的配合巡检，可以扩大整体的巡检范围，大大提高隧道巡检的全面性。

实施例3

参看图7，本申请还提供一种悬挂式隧道巡检方法，通过编码器基于行进距离进行实时定位，通过RFID读卡器读取分别设于隧道的不同位置的RFID标签，并且基于标签内的位置信息对实时定位进行校准，该方法包括以下步骤：

S1：初始化激光模块、相机模块、红外模块；

S2：结合实时定位，通过激光模块、相机模块、红外模块配合进行隧道病害的多层次综合检测：

通过激光模块对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况；

通过相机模块根据定位组件的实时定位每隔预设距离触发拍摄隧道的图像并识别其病害点；

通过红外模块采集隧道的热图像并识别其病害点。

较优地，参看图7和图8，步骤S2之后还包括：

S3：重新配置激光模块、相机模块、红外模块，其中，调整相机模块、红外模块的检测角度，以调整巡检范围，重新配置之后的巡检范围与步骤1中初始化之后的巡检范围部分重叠；

S4：再次执行步骤S2进行第二次隧道巡检，并将两次隧道巡检的结果合并，形成最终的隧道巡检结果。

本实施例的悬挂式隧道巡检方法可以实现多角度的隧道巡检，不仅可以对重要区域设定为多角度范围之间的重叠区域，可以实现多次巡检，降低隧道巡检的漏检率，而且通过多角度多次隧道巡检，可以扩大整体的巡检范围，大大提高隧道巡检的全面性。

实施例4

参看图1和图2，本申请还提供一种基于上述实施例1的悬挂式隧道巡检机器人，悬挂安装于悬挂轨道1上进行工作，包括：行走机构、设于行走机构上的巡检组件；

行走机构包括悬挂车体、设于悬挂车体上的行走组件、清理组件、定位组件，其中，行走组件用于驱动悬挂车体沿悬挂轨道1运动，清理组件用于在行走过程中清理悬挂轨道1，定位组件用于悬挂车体自身以及隧道病害的位置定位；

巡检组件固定于悬挂车体上，包括激光模块14、相机模块11、红外模块10，配合用于隧道病害的多层次综合检测，其中，激光模块14用于对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况，相机模块11用于拍摄隧道的图像并识别其病害点，红外模块10用于采集隧道的热图像并识别其病害点。

现对本实施例进行详细说明，但不仅限于此。

本实施例的悬挂式隧道巡检机器人可沿固定的悬挂轨道1移动，其上的巡检组件可对隧道病害进行采集、分析处理并记录，若发现设备隧道病害则报警上传，其中，悬挂式隧道巡检机器人可不影响下方通道人员通行和隧道列车运行，提高了检测效率。

本实施例的隧道巡检机器人使用悬挂方式，这可以保证悬挂的重心相较于机器人放置在轨道上方的重心低，以利于保证巡检机器人行走稳定，防止发生机器人倾倒的情况。并且悬挂轨道1使用平行双轨，并且双轨之间保留一定距离，行走机构布置在机器人外侧：1、保证了机器人在轨道上的挂载点是至少四个点；2、机器人重心位置处于挂载点之间，此种重心状态利于机器人保持平稳。优选地，在保证机器人和轨道的整体尺寸在隧道限界范围之内的前提下，平行双轨和行走机构放置在机器人外侧，有利于保证机器人稳定行走。

参看图2，本实施例的巡检组件共有云台、激光模块14、相机模块11、摄像模块8、红外模块10组成，可综合全面检测隧道病害，对于重点关注的单一病害，可组合其中几个检测模块进行检测，实现全面、多层次的隧道巡检。具体地，激光模块14单独固定放置，无需使用云台，只需保证放置位置能够保证对隧道横截面轮廓线进行测量。相机模块11有两种设置方式：采用单台相机则需配合云台实现转动；采用多台相机组成阵列，固定位置使用即可，可无需配合云台。红外模块10和摄像模块8均采用云台转动配合检测。

参看图3，本实施例的云台是控制检测设备转动角度的驱动设备，设有水平旋转件6和垂直旋转件7，机器人水平云台保证检测设备能够水平旋转，垂直云台保证检测设备能够垂直方向转动。

参看图3，本实施例的激光模块14其工作原理是向目标发射激光束，然后将接收到的从目标反射回来的目标回波与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，具体使用激光雷达作为测量输入，巡检机器人以持续行走方式行驶，对隧道横截面轮廓线进行测量，并与标准限界文件进行比较，限界在轨道的横截面内的形状处处相等，基于该特点便可以把三维的问题简化成轨道截面内的二维问题，然后通过比较隧道壁和限界的位置信息，实现限界测量分析功能。通过与历史数据比对，得出隧道壁变形情况。后续采用算法，实现对隧道三维模型的精确建立。

参看图3，本实施例的相机模块11由工业面阵相机和频闪光源9组成，面阵相机和频闪光源9同步触发，触发信号由定位组件提供，面阵相机触发频率由拍摄图片所能拍摄隧道壁行进方向的范围确定，即相机拍摄一张隧道壁照片后，机器人行驶一段距离，相机将再次拍摄照片，后台程序将两张图片进行拼接得到隧道壁在行进方向的完整图片。另一种实施方式中，可采用单台工业相机，但是由于可拍摄隧道壁的环向范围有限，为了获得完整隧道壁环向图片，单台相机配置云台，单次行程拍摄一个角度图片，在下一次行程通过云台调整相机拍摄角度，拍摄另一个角度图片，通过多次行程拍摄得到所有角度照片，后续将各个角度照片进行拼接完整圆周图片。而使用多台相机组成，单次行程即可同时拍摄各个角度图片，后续拼接成完整圆周图片。相机模块11的高分辨率保证了图像拍摄精度，保证了可识别内衬的渗漏水、包括湿迹、渗水、滴漏、和漏泥沙、缺角、掉块、错台、裂纹、以及隧道内管线脱落能力。

参看图3，本实施例的红外模块10采用红外热像仪，可以连续、非接触的方式采集画面中的温度数据和图像；基于渗漏水和混凝土的红外辐射温度不同，可从热图像中判断出渗漏水区域信息和渗漏水状态，以辅助相机模块11使用，通过两种检测手段对渗漏水状态进行检测，实现多层次的隧道病害检测。

参看图3，本实施例的摄像模块8提供视频监控功能，通过摄像机能够完成现场环境、设备的视频图像采集，基于图像数据，可监测隧道内工作人员、设备运行情况。

本实施例的巡检组件采用激光模块14、相机模块11、红外模块10的组合式检测方式，可以实现隧道病害的多层次综合检测，其中，激光模块14可扫描隧道轮廓，检测出隧道横截面是否存在形变情况，相机模块11可通过拍摄图片并识别中的隧道病害，例如湿迹、渗水、滴漏、和漏泥沙、缺角、掉块、错台、裂纹、以及隧道内管线脱落能力等，红外模块10则通过热图像辅助相机模块11识别出隧道的病害点，三者配合实现了从整体到局部的全面检测，提高了隧道巡检的全面性，并且实现了对于单一病害点的多层次检测，提高了隧道巡检的准确性。

参看图1和图5，本实施例的定位组件由编码器和RFID组成，编码器是通过计算轮子旋转圈数得到的位置进行定位，RFID定位***由RFID读卡器17和电子标签组成，RFID定位***通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对电子标签进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。使用编码器里程定位，由于轮子打滑或则轮子磨耗等原因，导致编码器计算里程出现误差，并且会累积误差，导致现场查找病害位置出现偏差，而加入RFID定位校准，在一定距离处读取电子标签内里程信息，通过里程信息校正消除累积误差问题，提高里程的精确性。

优选地，参看图1和图5，本实施例悬挂式隧道巡检机器人供能采用蓄电池20，蓄电池20供电保证了在隧道多粉尘环境的用电安全性，具体地，机器人内部配备高性能电池，同时在隧道出入口布置充电站为机器人本体蓄电池20充电，结合自动充电的电源管理策略，保证机器人在巡检作业过程中不会因为电量不足影响作业的顺利进行。基本的自动充电控制可以如下：当机器人电量充足时，可按计划完成巡检任务，任务完成后自动前往充电站充电，保持电池处于满电量状态；当机器人的电量达到***设定的保护限定值时，机器人可中断任务自动前往充电站充电。优选地，充电方式采用无接触式充电，无接触式充电的原理是利用电磁感应原理传递能量，非接触式充电对接触位置精度要求较低，充电成功率和安全性明显高于接触式充电。

本实施例的定位组件基于编码器和RFID，编码器通过计算轮组的旋转圈数进行位置定位，结合RFID可以基于其标签内的位置信息进行位置的校准，实现更加精准地定位，同时，RFID不仅可以提供校准用的位置信息，而且可以记录一些其他信息，例如将检测隧道病害记录到RFID标签中，如此，方便了后期病害点的复检与追溯，提高了整体的工作效率。

本实施例的悬挂式隧道巡检机器人内部还布置通信模块19，无线通讯的方式与外部后台进行信息交互，起到收发数据作用，同时，在隧道在合适位置布置多个无线通信基站，实现无线网络的覆盖。巡检机器人通信基站通过布置有线网络与后台管理***连接，最终实现机器人与后台管理***的通信，通信***保证***所有的控制信号、视频数据、音频数据及报警信息等数据能够实时可靠传输。

实施例5

本申请还提供了一种基于实施例4的悬挂式隧道巡检***，包括至少两台如基于实施例1的悬挂式隧道巡检机器人，分别设置于隧道两侧侧壁的悬挂轨道上，配合用于对隧道进行全角度巡检。

现对本实施例进行详细说明，但不仅限于此。

参看图6，本实施例用于安装悬挂隧道巡检机器人的悬挂轨道采用的是圆管轨道，其具有制作成本低、购买便宜、结构简单，总体重量相较于其他结构的轨道轻，占用地方小，安装方便等特点，同时圆形轨道表面为凸面，使轨道不易积灰、积水，在隧道多灰尘潮湿的使用环境中，使得机器人在行走过程不会发生打滑，对轨道清灰需求降低，后期对轨道的清理维护需求降低。

具体地，本实施例的轨道形式为平行双圆轨道固定在隧道侧壁，固定位置是在隧道壁侧壁处。其中，本实施例悬挂轨道的布局规避了隧道顶部，隧道顶部一般是布置有高压接触网，在顶部布置轨道，可能结构与接触网干涉并且接触网高压设备对安全性有影响，具体可以安装在隧道侧壁上，但注意的是，本实施例的检测机器人的检测设备对光有敏感性，最佳检测环境是光亮度相同的环境，故优选地，本实施例将轨道布置在灯之上，减少隧道内部本身光源对检测设备的影响。同时，巡检机器人布置位置与行人、同行电车不干涉。通过两台巡检机器人放置在隧道两侧侧壁处，形成交叉巡检，可完整检测整个隧道壁，并且有足够空间可以调整安装位置高度便于检测设备调整检测角度。具体轨道安装有两种方式：侧壁支架和吊装支架，优选地，本方案使用的是侧壁支架安装轨道，更加易于安装。

本实施例的悬挂式隧道巡检***将悬挂轨道设置在隧道两侧侧壁，具体可以设置于侧壁远离光源处，不直面照明灯等光源，并且保持离地一定高度，不影响正常工作人员行走，如此，不仅避开了隧道的运行区域，也避开了隧道的高压危险区域，同时将至少两台悬挂式隧道巡检机器人分别设置在两侧悬挂轨道上，左右配合可以在不影响隧道正常运行的情况下，实现隧道的全角度巡检；

本实施例的***还包括自动充电站、数据分析平台、通信基站，其中，自动充电站可以设置在隧道的任意一处，优选可以设置在出入口与悬挂轨道相结合，如此，在悬挂式隧道巡检机器人电源不足时，巡检机器人只需沿着轨道自动行进至指定位置即可实现充电连接，优选地，充电方式可以采用电磁线圈等无线充电方式，不仅降低了连接对位的精度要求，保证了充电的成功性，而且大大提高了***的安全性，在另一种实施方式中，接触式的充电连接方式同样能够实现充电连接，将充电连接触点设置在悬挂轨道的指定位置，当巡检小车移动到指定位置时，实现与充电连接触点的对接，以进行自动充电，优选地，此情况下充电接触触点可以采用机械臂进行控制对接工作，或者可以设计成充电滑槽，当巡检小车滑动至指定位置时，充电接口自动划入充电滑槽，建立充电连接，等等。

本实施例的数据分析平台作为整个***的后台，基于通信基站与各个隧道巡检机器人通信，其可以起到数据保存、设备运行状态监控、隧道巡检结果实时分析与监控、异常报警、远程人工干预操控、远程设备配置等等一系列远程后台功能。优选地，除了数据分析平台，本实施例还可以设置外部访问服务器，以供移动端的客户端通过网络进行访问。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种悬挂式隧道巡检装置，其特征在于，包括：定位组件、巡检组件；

所述定位组件包括编码器、RFID读卡器、若干RFID标签，所述编码器用于基于行进距离进行实时定位，若干所述RFID标签分别设于隧道的不同位置，所述RFID读卡器用于基于标签内的位置信息对实时定位进行校准；

所述巡检组件包括激光模块、相机模块、红外模块，配合用于隧道病害的多层次综合检测，其中，所述激光模块用于对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况，所述相机模块用于根据所述定位组件的实时定位每隔预设距离触发拍摄隧道的图像并识别其病害点，所述红外模块用于采集隧道的热图像并识别其病害点。

2.根据权利要求1所述的悬挂式隧道巡检装置，其特征在于，还包括云台，所述云台和所述激光模块设于外部载体上，所述相机模块与所述红外模块为一体式结构，且设于所述云台上。

3.根据权利要求1所述的悬挂式隧道巡检装置，其特征在于，还包括云台，所述云台和所述激光模块设于外部载体上，所述红外模块设于所述云台上，所述相机模块为单台相机或相机阵列，其中，所述单台相机设于所述云台上，所述相机阵列设于所述悬挂车体上。

4.根据权利要求2所述的悬挂式隧道巡检装置，其特征在于，所述云台包括水平旋转件、垂直旋转件，用于调节所述相机模块、所述红外模块的拍摄角度，以获取更大的隧道巡检范围。

5.根据权利要求2所述的悬挂式隧道巡检装置，其特征在于，所述巡检组件还包括摄像模块，所述摄像模块与所述相机模块、所述红外模块为一体式结构，且设于所述云台上，用于监控隧道巡检过程、检查隧道内设备的工作状态，以及监控隧道人员作业过程。

6.根据权利要求1所述的悬挂式隧道巡检装置，其特征在于，还包括与所述相机模块同步工作的频闪光源，用于根据所述定位组件的实时定位触发拍照补光。

7.一种悬挂式隧道巡检***，其特征在于，包括两套如权利要求1至6任意一项所述的悬挂式隧道巡检装置，分别设于隧道两侧侧壁，其中，两套所述悬挂式隧道巡检装置的所述巡检组件相对巡检，配合用于对隧道进行全角度巡检。

8.一种悬挂式隧道巡检方法，其特征在于，通过编码器基于行进距离进行实时定位，通过RFID读卡器读取分别设于隧道的不同位置的RFID标签，并且基于标签内的位置信息对实时定位进行校准，该方法包括以下步骤：

S1：初始化激光模块、相机模块、红外模块；

S2：结合所述实时定位，通过所述激光模块、所述相机模块、所述红外模块配合进行隧道病害的多层次综合检测：

通过所述激光模块对隧道横截面轮廓进行测量，检测隧道变形情况；

通过所述相机模块根据所述定位组件的实时定位每隔预设距离触发拍摄隧道的图像并识别其病害点；

通过所述红外模块采集隧道的热图像并识别其病害点。

9.根据权利要求8所述的悬挂式隧道巡检方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括：

S3：重新配置所述激光模块、所述相机模块、所述红外模块，其中，调整所述相机模块、所述红外模块的检测角度，以调整巡检范围，重新配置之后的巡检范围与所述步骤S1中初始化之后的巡检范围部分重叠；

S4：再次执行所述步骤S2进行第二次隧道巡检，并将两次隧道巡检的结果合并，形成最终的隧道巡检结果。

Images