3月9日一早，浙江杭州供电公司电缆运检中心运维人员娄雨风打开隧道综合监控系统，戴上VR头盔，一键启动湘湖电缆隧道中的一台巡检机器人。透过VR镜片，他从机器人的视角看到隧道两侧的电缆支架缓缓退后，电缆温度、空气湿度数据同步显示在隧道综合监控系统大屏上。22分钟后，巡检结束。
“这条1.2千米长的隧道内共有4条220千伏电缆，负责对萧山区湘湖一带供电，涉及上百个复工复产的旅游景点、餐饮公司和十几万居民客户。”杭州供电公司电缆运检中心技术组组长姚广元说，“疫情防控期间，这台机器人每天巡检湘湖隧道，不仅工作效率高，还有效避免了人员交叉感染风险。”
近三年来，杭州供电公司持续研发智能机器人，最终依靠5G和VR技术结合，于2019年12月在湘湖隧道巡检中实现“机器代人”。
市区电缆化率高，“智慧隧道”攻关小组有的放矢解决运维难题
在杭州，地下高压输电电缆已成为城市供电的主要通道。截至2019年年底，杭州110千伏及以上电缆长度突破1500千米，市区电缆化率达94%，居全国前列。
“湘湖隧道距我们驻点超过30千米，是最远的电缆隧道。以往，我们每巡检一次需要一整天，路上就要4个小时。”姚广元说，“杭州供电公司一共有21名电缆运维人员。湘湖隧道的设备主人娄雨风负责150千米电缆线路的运维任务，按照运维周期，湘湖隧道每月只能安排一次巡检。”
运维人员还面临人身安全保障问题。湘湖隧道横穿湘湖底部，管廊内空气潮湿、环境复杂。特别是在隧道深处，原本集成的2G信号微弱，很难保障运维人员紧急情况下的呼救需要。一旦发生隧道起火、严重进水等情况，常规的防护措施起不到作用。
“我们早就想把人‘撤’出来，因为拖一天就拖一天效率，更多一天危险。”姚广元说。2018年，杭州供电公司启动高压电缆专业水平提升三年行动计划。姚广元和同事们组建了“智慧隧道”攻关小组，研究开发隧道巡检轮式机器人，尝试“机器代人”。大家为机器人安装信号回传系统，利用2G信号把机器人在巡检中拍摄的隧道照片以及测量出的水位、气体浓度、电缆温度等参数发送到电缆综合监控中心，帮助运维人员在大屏幕上巡检隧道。但图片存在种种死角，仅仅依靠浏览图片巡检隧道难免发生错判、漏判。对于一些细小隐患，运维人员还是要到现场确认。
在攻关小组2019年7月的一次研讨中，姚广元和娄雨风都提出：不少网络公司开发了VR看房软件，人们戴着眼镜足不出户就能挨户查看房源，一天少说能看30套房子。我们巡检隧道，能不能借鉴这种模式?
这个想法激发了大家的兴趣。攻关小组先后研究了超过20个工业VR技术应用案例，尝试采用5G技术实现控制指令和现场数据回传，并先后应用视频拼接、红外避障等技术，解决了全景视频处理、机器人轨迹巡航规划和主动避障等难题。
利用5G+VR技术，机器代人巡检电缆隧道，开发仍在继续深入
2019年10月，5G+VR技术研究步入实施阶段。短短一个月，“智慧隧道”攻关小组就在湘湖隧道布局了全覆盖的5G信号。然而在VR技术实施上，组内却存在分歧。
几个小组成员认为，购买现成的VR机器人和成套设备效率高、见效快，更为可行。姚广元否决了这项提议：“我们现在已经有一台机器人了，再买一台就是重复投资。昂贵的新型VR机器人还会有许多冗余功能，没有必要。”
出路就是自己研发。原有的机器人已经具备摄像功能，但视野范围不够。姚广元提出利用多台摄像机同时拍摄，再用图像拼接技术组成一个单独视频，最后通过5G传输技术全景还原现场。
按照人的视角最大移动范围，“智慧隧道”攻关小组成员分别在机器人红外摄像头下方安装了两个超高清鱼眼镜头，再把拍摄到的4组画面同时上传到隧道综合监控系统服务器，依靠“智慧隧道”攻关小组和联通公司联合开发的加速稳健特征视频拼接算法，组成一个180度的超广角VR画面。
2019年11月，这台改造后的5G+VR机器人第一次驶出充电玻璃房，“智慧隧道”攻关小组却发现了新问题：机器人的巡航速度是27厘米/秒，比正常人行走的速度慢得多，而且转向和掉头速度很慢，这让戴上VR眼镜的运维人员感到很不适应，需要给机器人提速。
然而提速远没有那么简单。如果在原先预置的轨道上，把机器人移动速度提高到90厘米/秒左右，机器人回传的VR视频会因为地面不平整形成震颤。“智慧隧道”攻关小组为了配合“高速模式”下运行的机器人，取消了预埋轨道式的巡航方式，并先后4次到现场勘测路面参数，找到了一条地面最平整的通道。小组成员在机器人四周安装了两组红外激光发射器，通过光束反射保证机器人可以精准避障。
今年春节前夕，这台5G+VR机器人再次驶出充电玻璃房，首次完整完成湘湖隧道巡检测试，还帮运维人员发现了一个细微的管廊内壁渗水隐患。目前，它已经巡检隧道超过60千米，留下了7448张照片。
眼下，“智慧隧道”攻关小组仍在对这台机器人开展深度开发，为机器人植入了计算机处理芯片，以便实现隧道电缆数据就地采集、就地判断、就地处理，7×24小时向隧道综合监控系统后台推送各类告警信息，让它起到电缆“运维员”隧道和“驻点值守员”的双重作用。相关研究成果有望在2022年前推广应用至其他电缆隧道和综合管廊。
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