城市綜合管廊巡檢機器人設(shè)計摘要：城市地下綜合管廊建設(shè)飛速發(fā)展，傳統(tǒng)人工巡檢已無法契合管廊目前需求。智能化巡檢開始運用于管廊。本文聚焦城市綜合管廊巡檢機器人設(shè)計，基于政策導向、市場需求與技術(shù)趨勢，創(chuàng)新提出設(shè)計方案。功能設(shè)計貼合管廊巡檢及應急需求，針對性設(shè)計了機器人緊急排水輔助、輕微泄漏初處理等應急功能，采用子母式結(jié)構(gòu)增強環(huán)境適應性。實現(xiàn)對城市地下綜合管廊的智能化管理與維護，提升城市基礎(chǔ)設(shè)施的管理水平和運維效率，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障，也為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，開辟了新的思路。關(guān)鍵詞：綜合管廊；巡檢；城市；機器人設(shè)計；DesignofUrbanComprehensivePipeGalleryInspectionRobotAbstract:Withtherapiddevelopmentofurbanundergroundintegratedpipecorridorconstruction,traditionalmanualinspectioncannotmeetthecurrentneedsofpipecorridor.Intelligentinspectiontechnologyresearchneedstobecarriedout.Thispaperfocusesonthedesignofanurbanintegratedpipecorridorinspectionrobot,basedonthepolicyorientation,marketdemandandtechnicaltrend,andproposesaninnovativedesignscheme.FunctionaldesignADAPTStotheinspectionandemergencyrequirementsofthepipecorridor,en-dosestherobotwithemergencyfunctionssuchasemergencydrainageassistanceandminorleakageinitialtreatment,andadoptsthemother-childstructuretoenhanceenvironmentaladaptability.Torealizetheintelligentmanagementandmaintenanceoftheurbanundergroundintegratedpipecorridor,improvethemanagementlevelandoperationandmaintenanceefficiencyofurbaninfrastructure,provideastrongguaranteeforthesustainabledevelopmentofthecity,andalsoopenupnewideasfortechnologicalinnovationinrelatedfields.Keywords:ComprehensivePipeGallery,Inspection,city,Robotdesign目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 第1章緒論1.1研究背景1.1.1城市地下管廊的發(fā)展為了能有效地應對在城鎮(zhèn)化快速推進的背景下傳統(tǒng)道路施工引發(fā)的環(huán)境與交通問題日益凸顯的現(xiàn)狀，城市地下管廊逐漸進入人們的視野。在各城市中由于多個建設(shè)項目交叉進行施工導致了地下管道鋪設(shè)需要反復開挖路面，這種結(jié)果不但會對道路結(jié)構(gòu)造成破壞，在一定程度上還會導致交通擁堵和環(huán)境污染這些重要問題，還會同時引發(fā)資源過度浪費和污染物加倍排放擴散。解決這一系統(tǒng)性的矛盾就需要利用到地下管廊，地下管廊是通過空間集約化利用和管線綜合管理的均衡模式將電力、通信、燃氣、給排水等市政管線整合于統(tǒng)一的地下隧道空間，在其中更是配備了專業(yè)檢修口、吊裝口REF_Ref12849\r\h[1]。據(jù)中國新聞網(wǎng)的報道顯示，2018年初，我國地下綜合管廊開工建設(shè)的總里程已經(jīng)超過了4000公里，其中已經(jīng)完工的管廊里程已經(jīng)逼近3000公里，除此之外還有150余公里處于施工階段。在國家政策的推動下，我國目前的現(xiàn)代化城市地下綜合管廊建設(shè)市場迎來了蓬勃發(fā)展的黃金時期。在2016年國務院印發(fā)的《中共中央、國務院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中指出，從2016年開始，我國城市地下管廊要保持著平均以每年2000公里的增速穩(wěn)定增長，不久的將來投資規(guī)模將超過1.4億元，地下管廊的總里程將超過3萬公里。截至2019年相關(guān)政策發(fā)布時，我國已建和在建管廊總長度更是持續(xù)增長，投資規(guī)模巨大REF_Ref13868\r\h[2]。國家出臺了一系列政策用于推進城市地下綜合管廊建設(shè)，在2023年5月26日印發(fā)公布了《城市地下綜合管廊建設(shè)規(guī)劃技術(shù)導則》，這份規(guī)定為當前略顯混亂的管廊市場定下了技術(shù)基調(diào)，統(tǒng)一了市場技術(shù)標準，具有深遠的市場指引價值。在此之前，中共中央、國務院公布的《擴大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要2022—2035年》這一政府規(guī)劃報告中明確指出，各地政府根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況要合理地實踐探索繼續(xù)深入推進城市地下綜合管廊的建設(shè)，這一綱要的公布，成為各地政府實施相關(guān)政策的風向標。這些政策的出臺，無一不為城市地下綜合管廊的建設(shè)提供有力的支持和明確的方向。1.1.2管廊問題現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在國務院等上級部門的指導下，各地政府因地制宜，根據(jù)自身發(fā)展情況逐漸都在即將建成的新城區(qū)中專門規(guī)劃和實施了現(xiàn)代標準的城市地下管廊，大大提升了城市韌性，保障城市居民生活的基本需求和城市安全，美化城市景觀，提升城市綜合承載力，有效避免了交叉施工過程中城市道路的反復開挖，節(jié)約了城市的地面資源，合理利用了地下資源，提高了城市綜合承載能力和城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量。它給城市帶來從內(nèi)到外的活力，但綜合管廊的建設(shè)不斷增多，管廊作為城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，因長期處于密閉復雜的環(huán)境下而面臨著多重挑戰(zhàn)。突發(fā)情況如地震、材質(zhì)老化等因素會導致電纜火災事故頻發(fā)，影響城市正常運行更為嚴峻的是，管廊內(nèi)部區(qū)域常出現(xiàn)空氣流通不暢或溫度異?，F(xiàn)象，與灰塵和污漬積聚問題，進而引發(fā)設(shè)備故障和安全隱患。此外，水、油或其他液體的輕微泄漏若不能及時發(fā)現(xiàn)并封堵，將嚴重威脅設(shè)備安全，將極大增加運維人員的安全風險。綜上所述，因管廊建設(shè)的時代需要（城市發(fā)展需要和國家政策引導）和管廊管控信息化的實際需求，管廊建設(shè)正逐步走向智慧化管理。在復雜、危險環(huán)境下，巡檢機器人通過二十四小時不間斷工作替代人工執(zhí)行巡邏檢查任務，逐漸廣泛地應用在廊、隧道、地鐵、化工廠、電站、機場等場合REF_Ref28167\r\h[4]。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1綜合管廊研究現(xiàn)狀國內(nèi)管廊現(xiàn)狀，為了滿足實現(xiàn)高標準城市化所要求的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的任務，自2015年起，我國開始大規(guī)模建設(shè)地下綜合管廊。2015年8月國務院辦公廳出臺了《關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導意見》之后，像是為管廊建設(shè)市場吃下了一顆“定心丸”，在這種背景的刺激下，我國多地城市地下綜合管廊建設(shè)開始提速，如REF_Ref9297\h圖1-1所示，根據(jù)中國城市規(guī)劃學會官方網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)，管廊建成里程逐年增加，截至2022年6月底，全國279個城市、104個縣，累計開工建設(shè)管廊項目1647個、長度5902公里，形成廊體3997公里。全國城市市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)“十三五”規(guī)劃中計劃建設(shè)干線、支線地下綜合管廊8000公里以上。根據(jù)《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)，到2020年，已建管廊和新建管廊長度之和已達8841.44公里，據(jù)測算，僅25個試點城市5000余公里的高壓架空線入廊，就增加了2800公頃可開發(fā)建設(shè)用地REF_Ref20287\r\h[5]。各地政府大力推進地下綜合管廊建設(shè)的原因，優(yōu)化城市安全保障設(shè)施，提高了災害風險抗擊能力，減少頻繁道路開挖這一長期困擾市民的城市治理難題，同時，更深層次的原因就是能大幅促進集約高效地利用城市土地資源。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC1全國地下綜合管廊建設(shè)情況（圖片來源：作者自繪）如REF_Ref20024\h圖1-2所示，城市智慧管廊工程及其特色功能管廊建設(shè)逐步走向智慧化管理。據(jù)《瞭望》新聞周刊的《地下綜合管廊提升城市韌性》一文中剖析：“北京旅游區(qū)管廊宜采用智慧管廊運維管理平臺，通過人工檢查、視頻輪巡、四足機器狗等手段開展智能巡檢，目前已支撐管廊結(jié)構(gòu)、設(shè)備巡檢總里程超過9萬公里，地下綜合管廊智慧管理已成為大勢所趨。”2022年3月，山東省青島市嶗山區(qū)首條智慧化地下綜合管廊宣告建設(shè)完成。這條地下綜合管廊除了電力艙、綜合艙和燃氣艙三大基礎(chǔ)模塊，還為管廊增加了環(huán)境監(jiān)測及設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等通信預警設(shè)施，能及時地與監(jiān)督者通信。而楊茗在《城市綜合管廊市場現(xiàn)狀與發(fā)展前景》中提到近幾年建設(shè)的管廊項目都還未進入全面運營管理期，且在后續(xù)運維方面目前尚無成熟的經(jīng)驗可以借鑒。特別是2016年以來，隨著管廊建設(shè)的蓬勃發(fā)展，政府和央企更多地關(guān)注于立項和中標，沒有精力研究合理的規(guī)劃設(shè)計和高效的運營管理；同時，建設(shè)規(guī)模的過度增長，以及運營維護管理方面的缺失給維護人員和本身的管廊建設(shè)都帶來了很多問題。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC2典型城市智慧管廊工程及其特色功能（圖片來源：作者自繪）國外綜合管廊建設(shè)的歷史最早可追溯到1833年法國巴黎建設(shè)的第一條綜合管廊。經(jīng)過近兩百年的發(fā)展，綜合管廊已成為許多發(fā)達國家城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。同濟大學教授束昱在談綜合管廊的國外發(fā)展時提到以法國、英國為代表的歐洲國家，綜合管廊已作為城市基礎(chǔ)設(shè)施完全由政府出資建設(shè)，以政府為主導。將綜合管廊建設(shè)列入國家相關(guān)法律，強制要求能入廊的管線必須進入管廊內(nèi)，從而確保了綜合管廊的使用率和經(jīng)濟效益REF_Ref18616\r\h[5]。國際高水平的綜合管廊建設(shè)和運營十分注重技術(shù)創(chuàng)新和智能化管理。通過智能巡檢機器人、智能井蓋等智能設(shè)備，在實現(xiàn)遠程監(jiān)控、故障診斷和預測性維護等功能方面，具有無可比擬的優(yōu)越性。此外國外研究者經(jīng)過多年實踐與應用，技術(shù)相對成熟完善，且在BIM技術(shù)和GIS技術(shù)的應用上不論是從技術(shù)廣度還是寬度上都具有領(lǐng)跑優(yōu)勢。而這些經(jīng)驗和技術(shù)為我國綜合管廊建設(shè)提供了寶貴的實踐意義和理論價值。綜上所述，國內(nèi)外綜合管廊的建設(shè)雖都在快速發(fā)展，但同時也面臨著不同的挑戰(zhàn)和機遇。北京建工建元城投公司的項目經(jīng)理高博曾介紹了未來應該把機器人和無人機系統(tǒng)進一步運用到管廊建設(shè)項目中，努力做到由機器人主導的管廊建設(shè)。1.2.2巡檢機器研究現(xiàn)狀根據(jù)對國內(nèi)研究及文獻現(xiàn)狀的分析可以得出國內(nèi)巡檢機器人研究開始于20世紀90年代，其中中國科學院、沈陽自動化研究所等多個單位共同參與了巡檢機器人的研究工作并成功取得了許多重大成果，在這基礎(chǔ)之上也攻破了機器人的定位、導航、硬件結(jié)構(gòu)等方面的難關(guān)并由此證明了機器人巡檢的可行性，成功地為后續(xù)深入研究打下了良好的基礎(chǔ)并進一步更深層次地驗證了巡檢機器人的發(fā)展意義REF_Ref20771\r\h[6]。技術(shù)的迭代更新與其越來越多樣化的發(fā)展促進了國內(nèi)巡檢機器人領(lǐng)域的發(fā)展并通過以技術(shù)創(chuàng)新為核心動力不斷推動行業(yè)進步，如REF_Ref3236\h圖1-3所示。與此同時在綜合管廊、電力設(shè)施這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速的影響下巡檢機器人的應用需求也日益增長，致使巡檢機器人技術(shù)迭代更新更迅速。輪式巡檢機器人憑借其靈活性和適應性在多種復雜環(huán)境中都展現(xiàn)出卓越性能，比如國網(wǎng)智能、億嘉和等高新技術(shù)企業(yè)推出的輪式巡檢機器人不僅能夠在平坦路面高速移動，還能通過跨越小障礙完成精細化的巡檢任務，如REF_Ref4507\h圖1-4所示。同時掛軌式巡檢機器人也憑借其具備的穩(wěn)定性和高效性的雙重優(yōu)勢特征，在電力線路、橋梁等固定路徑巡檢中逐步占據(jù)了重要地位，比如國自、申昊等這些企業(yè)的產(chǎn)品就是通過固定軌道的方式實現(xiàn)了精準定位與高效巡檢。從智能感知與自主導航方面出發(fā)來看國內(nèi)巡檢機器人同樣也擁有廣闊的發(fā)展空間和顯著的進展。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC3技術(shù)檢測現(xiàn)場（圖片來源：網(wǎng)絡）圖1-SEQ圖1-\*ARABIC4巡檢機器人應用場景（圖片來源：網(wǎng)絡）巡檢機器人在管廊極其復雜的環(huán)境下所體現(xiàn)出的是，在環(huán)境適應性與維護管理方面的實際運用中會遇到攝像頭表面積塵、缺乏紫外線監(jiān)測功能等技術(shù)性問題，針對這些挑戰(zhàn)與難題國內(nèi)企業(yè)正積極研發(fā)新型防護材料與傳感器技術(shù)，用以提升機器人的環(huán)境適應性與檢測能力。特別注意的是加強巡檢機器人的維護與管理也是保障它們長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。可以通過建立遠程監(jiān)控與維護系統(tǒng)的兩種具體方式來實現(xiàn)對巡檢機器人運行狀態(tài)的實時監(jiān)測與故障預警，從而有效地減少人工干預與停機時間并逐步提高巡檢效率與可靠性。機遇與挑戰(zhàn)并存，盡管國內(nèi)巡檢機器人已經(jīng)在技術(shù)創(chuàng)新與應用實踐方面取得了顯著成就，但在許多方面仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)，就比如智能巡檢機器人在復雜環(huán)境中的定位精度與避障能力仍然需要進一步提升，否則就會導致機器人運行運作無法達到預期效果的情況。從2009年開始人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)就不斷登上世界舞臺，而正是因為它們的不斷發(fā)展與融合，才致使巡檢機器人具備更加智能化、自主化的特點和優(yōu)勢，同樣在這也為各類基礎(chǔ)設(shè)施的安全運行提供更加全面和更加高效的保障REF_Ref21973\r\h[7]。本文同樣對國外研究現(xiàn)狀進行了分析，據(jù)現(xiàn)狀來看國外眾多高校和研究機構(gòu)都致力于探索巡檢機器人的基礎(chǔ)理論、算法優(yōu)化及系統(tǒng)架構(gòu)，這些研究不僅僅是涵蓋了機器人學、人工智能、機器視覺等多個學科領(lǐng)域，更是涉及了復雜環(huán)境下的任務規(guī)劃、路徑優(yōu)化、數(shù)據(jù)融合這些高端前沿技術(shù)。全球首臺移動機器人Shakey于20世紀60至70年代在SRI研究院的AI部門中正式誕生REF_Ref23805\r\h[8]。Shakey機器人配備有老式攝像機、發(fā)動機、測距儀、傳感器及其所需的基礎(chǔ)設(shè)施，如REF_Ref9493\h圖1-5所示。21世紀20年代，更為新型的機器人TI由科研人員在美國電力研究院（EPRI）研制成功REF_Ref24605\r\h[9]。此外，通過3D打印等先進制造技術(shù)，可以實現(xiàn)巡檢機器人零部件的精確制造和快速更換，進一步提升其維護性和靈活性REF_Ref23896\r\h[10]。巡檢機器人在國外已經(jīng)廣泛應用于電力、石化、航空、鐵路等多個領(lǐng)域，如REF_Ref9660\h圖1-6所示。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC5首臺移動機器人（圖片來源：網(wǎng)絡）圖1-SEQ圖1-\*ARABIC6國外巡檢機器應用場景（圖片來源：網(wǎng)絡）簡言之巡檢機器人在國外的學術(shù)理論研究和技術(shù)運用方面都已經(jīng)取得了顯著成果并在多個領(lǐng)域內(nèi)成功得到了廣泛的應用。而在未來隨著技術(shù)不斷進步和應用場景不斷拓展的背景下巡檢機器人將發(fā)揮更加重要的作用，為各行業(yè)的安全、高效運行提供強有力支持。1.3研究目的和意義1.3.1研究目的旨在結(jié)合人工與機械巡檢兩者優(yōu)勢，構(gòu)建人機協(xié)同巡檢系統(tǒng)的城市綜合管廊巡檢機器人，優(yōu)化管廊后續(xù)維護檢測功能，針對管廊應急問題，創(chuàng)新巡檢模式，及時預警，提高防災減災及應對突發(fā)的能力；監(jiān)測并預測結(jié)構(gòu)狀態(tài)，延長使用壽命，保障管廊結(jié)構(gòu)安全，完善巡檢機器對于管廊結(jié)構(gòu)檢測的缺失，完善管廊后續(xù)維護管理問題。1.3.2研究意義本課題主要針對城市地下綜合管廊巡檢機器人應如何設(shè)計與應用的主要問題進行研究，在研究中通過智能巡檢機器人的應用實現(xiàn)對城市地下綜合管廊的智能化管理與維護并提升城市基礎(chǔ)設(shè)施的管理水平和運維效率。智能巡檢機器人不僅僅能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理管廊內(nèi)的安全隱患，還能有效地預防重大事故的發(fā)生并保障城市生命線在突發(fā)事件中的安全穩(wěn)定運行，從而減少因事故造成的經(jīng)濟損失和社會影響，與此同時智能巡檢機器人也為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新開辟了新的思路。1.4研究思路為了全面收集并分析具體政策支持和市場需求、技術(shù)發(fā)展、用戶及場景痛點等多個影響因素，通過多種渠道進行深入調(diào)研從而進一步揭示城市綜合管廊巡檢機器人未來的發(fā)展趨勢與功能需求。為了進一步確保研究的系統(tǒng)性和全面性本文分別針對人和環(huán)境的需求采用適當?shù)恼{(diào)研方法和分析方法進行深入探究。在研究中將通過需求與功能的轉(zhuǎn)化從而明確產(chǎn)品所需實現(xiàn)的具體功能及其細節(jié)要求。在此基礎(chǔ)上采用對比并分析市場主流產(chǎn)品的方式進行不同方向的概念設(shè)計，以期形成具有創(chuàng)新性和實用性的設(shè)計方案。在最后將進一步細化產(chǎn)品功能及其外觀并確定產(chǎn)品的基本造型和形態(tài)，加快整合各項功能的實現(xiàn)。

1.5研究方法與框架1.5.1研究方法文獻資料分析：首先通過搜集有關(guān)文獻資料，結(jié)合管廊空間設(shè)計規(guī)格大小，了解當前國內(nèi)外巡檢機械產(chǎn)品的現(xiàn)狀、設(shè)計趨勢，巡檢機器在城市綜合管廊上應用的現(xiàn)狀等相關(guān)問題。案例分析比較法：在進行文獻資料分析后，通過對現(xiàn)有的巡檢機械產(chǎn)品案例進行分析、研究，在后續(xù)探究設(shè)計方法的過程中摒棄其不足，盡量使管廊巡檢工作者有更好的使用體驗。問卷調(diào)查法：通過發(fā)布問卷調(diào)查訪問分析管廊巡檢工作者對管廊巡檢機器的功能需求，結(jié)合管廊復雜環(huán)境的特點，挖掘管廊巡檢工作者對于產(chǎn)品深層次的需求。1.5.2研究流程如REF_Ref12644\h圖1-7所示，首先從選題介紹到產(chǎn)品設(shè)計研究展開分析，根據(jù)調(diào)查實踐，對應場景構(gòu)建，其次根據(jù)需求提取設(shè)計機會點，最后城市綜合管廊巡檢機器人設(shè)計輸出。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC7設(shè)計研究流程（圖片來源：作者自繪）

第2章綜合管廊及管廊巡檢機器人分析2.1綜合管廊定義及分類類型城市綜合管廊又被稱為“共同溝”“城市的收納盒”，是指在城市地下規(guī)劃統(tǒng)一布置的一條或多條廊道，通過管線、電纜、設(shè)備和設(shè)施等綜合布置并采用綜合管理和一體化運營的方式對城市基礎(chǔ)設(shè)施進行統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)和管理。它基于“地下一張圖”的理念將城市內(nèi)各類管線進行整合并實現(xiàn)資源共享和綜合管理的一種先進的建設(shè)模式。城市綜合管廊按其所容納的管線劃分：干線型綜合管廊、支線型綜合管廊、纜線型綜合管廊、干支線混合型綜合管廊，如圖2-1所示。干線綜合管廊的內(nèi)部凈高不宜小于2.1m；支線綜合管廊的內(nèi)部凈高不宜小于1.9m；與其他地下構(gòu)筑物交叉的局部區(qū)段地凈高不應小于1.4m。當不能滿足最小凈空要求時，可改為排管連接。綜合管廊標準斷面內(nèi)部凈寬應根據(jù)容納的管線種類、數(shù)量、管線運輸、安裝、維護、檢修等要求綜合確定。干線綜合管廊、支線綜合管廊內(nèi)兩側(cè)設(shè)置支架或管道時，人行通道最小凈寬不宜小于1.0m；當單側(cè)設(shè)置支架或管道時，人行通道最小凈寬不宜小于0.9m。（a）干線型綜合管廊（b）支線型綜合管廊（c）纜線型綜合管廊圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1城市管廊圖片（圖片來源：網(wǎng)絡）城市綜合管廊根據(jù)使用環(huán)境和管理性質(zhì)的不同可以分為公共管廊、企業(yè)管廊和特殊管廊。綜合管廊內(nèi)兩側(cè)設(shè)置支架或管道時，檢修通道凈寬不宜小于1.0m；單側(cè)設(shè)置支架或管道時，檢修通道凈寬不宜小于0.9m。配備檢修車的綜合管廊檢修通道寬度不宜小于2.2m。

2.2管廊環(huán)境性質(zhì)分析2.2.1管廊環(huán)境的復雜性及管理現(xiàn)狀由于綜合管廊復雜的內(nèi)部環(huán)境特征，因此發(fā)生地震或材質(zhì)老化等因素極易發(fā)生電纜火災等安全事故導致不能及時尋找發(fā)生事故的關(guān)鍵點。并且當管道內(nèi)部出現(xiàn)氣體泄漏問題時所釋放的一定量有毒或可燃氣體同樣也會對巡檢人員的人身安全造成威脅REF_Ref25232\r\h[11]。而管廊施工開挖過程中，會影響周邊的不均勻沉降，在各類外部因素侵蝕下，影響整體結(jié)構(gòu)安全，更影響內(nèi)部水電氣管線的正常運輸功能。目前管廊安全管理方面已經(jīng)建立了一定的應急預案和響應機制，對管廊安全管理進行分級管控，如REF_Ref11671\h圖2-2所示。面對復雜多變的管廊安全事故時，快速、準確地啟動應急預案，組織有效的救援和處置行動，采取綜合應急預案，如REF_Ref12667\h圖2-3所示。針對管廊內(nèi)部環(huán)境的復雜性和潛在的安全風險，建立有效的監(jiān)測與預警系統(tǒng)至關(guān)重要。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2安全管理金字塔分級管控模式（圖片來源：作者自繪）圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3綜合應急預案體系示意（圖片來源：作者自繪）2.2.2管廊維護影響因素及巡檢要求針對管廊管理維護困難的影響因素進行研究，得出其具體的原因涵蓋著內(nèi)部環(huán)境、外部環(huán)境、時間演變以及技術(shù)應用多個方面。從內(nèi)部環(huán)境著眼進行分析可以得出管廊內(nèi)部管線密集且布局錯綜復雜，加之密閉空間內(nèi)安全隱患難以及時察覺，相應地就增加了管理和維護的難度。從外部環(huán)境方面的分析來看，地質(zhì)條件的復雜性和周邊施工活動的影響都可能對管廊結(jié)構(gòu)造成直接或間接的損害并對其穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成不小的威脅，如REF_Ref16105\h圖2-4所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC4管廊管理維護影響因素分析（圖片來源：作者自繪）但傳統(tǒng)人工巡檢方式在全面性和及時性上仍舊存在不足，其中包括但不限于缺乏有效的監(jiān)測和預警機制從而導致了維護管理效率低下。種種不同的因素經(jīng)過不斷地相互交織和共同作用構(gòu)成了管廊維護管理面臨的復雜問題，同時也為管廊維護管理提出新的要求和警醒。據(jù)以上統(tǒng)計和分析結(jié)果來看，目前管廊復雜環(huán)境下的巡檢要求具體體現(xiàn)在以下幾個方面：主要表現(xiàn)于安全事故預防與如何及時響應這一方面，針對管廊長期處于無人值守的密閉環(huán)境下運行的特點，更需要不斷加強安全事故的預防工作并在事故端倪前進行管廊壽命預測和故障診斷以及時發(fā)現(xiàn)和防止安全隱患的產(chǎn)生。第二點則主要針對的是有毒或可燃氣體泄漏的監(jiān)測與處理，正是由于管道內(nèi)部出現(xiàn)泄漏問題時可能會釋放一定量的有毒或可燃氣體這個原因，并且這些氣體同樣會對巡檢人員的人身安全構(gòu)成威脅，所以安裝可靠的氣體泄漏檢測系統(tǒng)并實時對管廊內(nèi)的氣體濃度進行檢測也是重中之重REF_Ref386\r\h[12]。一旦發(fā)現(xiàn)氣體泄漏的情況應立即啟動應急處理機制，與此同時也應立即通過關(guān)閉相關(guān)閥門、啟動通風系統(tǒng)等方式來進一步確保人員安全。第三點則針對結(jié)構(gòu)安全的監(jiān)測與報警方面，由于地下管廊復雜的環(huán)境特征導致它極易受外部因素影響，也正因此地下管廊更容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)病害的現(xiàn)象。要有效防止這些病害就需要通過對裂縫、變形等指標進行實時監(jiān)測的方式加強對管廊結(jié)構(gòu)安全的監(jiān)測REF_Ref25836\r\hREF_Ref25836\r\h[13]。隨著物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的更新迭代，智慧化管理系統(tǒng)的應用也是巡檢要求中的重要節(jié)點，因此結(jié)合新時代智慧城市建設(shè)運維的要求并實施智慧管廊系統(tǒng)理所當然地成為重中之重。通過智慧化管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對管廊內(nèi)各項運營指標的實時監(jiān)測，從而進一步提高運維管理的效率。綜合以上所有方面可以得出管廊環(huán)境檢查維護管理要求涉及多個維度，其中包括安全事故預防與及時響應、有毒或可燃氣體泄漏的監(jiān)測與處理、結(jié)構(gòu)安全的監(jiān)測與報警、智慧化管理系統(tǒng)的應用以及施工開挖過程中的安全監(jiān)測這五個方面。而這些要求在誕生之初就是旨在確保管廊在復雜環(huán)境下的安全穩(wěn)定運行能夠得到充分保障，并為城市的發(fā)展和居民的生活提供更加可靠的保障。2.3目前巡檢機器人分析綜合管廊管理工作要求的逐漸增多揭示出綜合管廊巡檢工作也要有更加嚴格準確的標準，而傳統(tǒng)的人工巡檢已經(jīng)越來越難以應對各種復雜的管廊環(huán)境，及時創(chuàng)新是改善這個弊端的重要節(jié)點，因此智能巡檢機器人及其監(jiān)測技術(shù)和遙感技術(shù)開始被廣泛應用在綜合管廊巡檢工作中。2.3.1巡檢機器人市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析巡檢機器人可以實現(xiàn)二十四小時不間斷工作替代人工在復雜、危險環(huán)境下執(zhí)行巡邏檢查、環(huán)境監(jiān)控、故障預警、圖像智能分析這些任務，伴隨著越來越廣泛地應用在廊道、隧道、地鐵、化工廠、電站、機場等場合REF_Ref26714\r\h[14]。最近這兩年發(fā)展得尤為迅速，因此很多研制機器人的企業(yè)取得了良好的發(fā)展。在科技發(fā)展的推動下，巡檢機器人的性能持續(xù)優(yōu)化，功能日益豐富。正因如此，這類機器人的應用范圍不斷拓展，市場需求也水漲船高。從REF_Ref16713\h圖2-5能夠看出，2023年中國智能巡檢機器人市場規(guī)模達到19.71億元。其中，電力智能巡檢機器人占據(jù)了18.27億元的份額，而其他類型的智能巡檢機器人規(guī)模則為1.44億元。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC5中國智能巡檢機器人行業(yè)規(guī)模（圖片來源：作者自繪）隨著巡檢機器人行業(yè)展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，越來越多企業(yè)紛紛涌入。這使得市場競爭愈發(fā)激烈，競爭維度涉及價格、品質(zhì)、服務以及市場細分等多個方面。當下中國智能巡檢機器人領(lǐng)域的主要企業(yè)包括國網(wǎng)智能、申昊科技、億嘉和科技等，如REF_Ref18244\h圖2-6所示。這些企業(yè)在市場中各展身手，推動行業(yè)持續(xù)發(fā)展?！吨袊悄苎矙z機器人行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景預測報告》中調(diào)研數(shù)據(jù)提到：巡檢機器人的應用越來越廣泛，市場需求也在不斷增長，如REF_Ref18620\h圖2-7所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC6巡檢機器人主要企業(yè)圖（圖片來源：作者自繪）圖2-SEQ圖2-\*ARABIC7中國智能巡檢機器人市場需求量（圖片來源：作者自繪）伴隨傳感器技術(shù)、智能控制技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及人工智能技術(shù)等學科知識和技術(shù)的積累和應用，智能巡航機器人與各種新技術(shù)的結(jié)合愈加緊密，產(chǎn)生出多種新的功能與應用REF_Ref27417\r\h[15]。在管廊巡檢維護管理領(lǐng)域中這個趨勢則出現(xiàn)更加明顯的現(xiàn)象，巡檢機器人與智慧化管理系統(tǒng)的結(jié)合正逐步成為未來發(fā)展的主流方向。而巡檢機器人也能憑借它強大的自主導航能力、高精度傳感器以及智能識別的技術(shù)實現(xiàn)對管廊內(nèi)部環(huán)境的全面且細致地監(jiān)測。如果這些技術(shù)與智慧化管理系統(tǒng)能進一步深度融合，那么管廊的巡檢維護管理也將邁向一個全新的高度。迄今為止越來越多的城市開始采用巡檢機器人智慧化管理的方式進行城市建設(shè)巡檢，通過使用機器人進入危險區(qū)域的方式以此提高安全性，通過使用自主導航和智能識別功能提升巡檢效率并實現(xiàn)高精度傳感器精準監(jiān)測這一結(jié)果。在此基礎(chǔ)上結(jié)合智慧城市建設(shè)運維的要求實施智慧管理系統(tǒng)，實現(xiàn)管廊與設(shè)備、系統(tǒng)的智能互聯(lián)互通可以為進一步提升管廊的運維管理水平打好基礎(chǔ)REF_Ref28102\r\h[16]。值得注意的是巡檢機器人智慧化管理還能夠為管廊的維護管理提供精準的數(shù)據(jù)支持，這一點優(yōu)勢也同樣能夠有助于優(yōu)化維護策略從而加快提高維護效率。管廊巡檢維護管理趨向巡檢機器人結(jié)合智慧化管理系統(tǒng)發(fā)展的趨勢將逐步推動管廊運維管理向更加智能化、高效化、安全化的方向發(fā)展并為城市的發(fā)展和居民的生活提供更加堅實可靠的保障。2.3.2巡檢機器人分類及功能分析(1)巡檢機器人分類根據(jù)工作地點可以分為陸地巡檢機器人、空中巡檢機器人及水下智能機器人；根據(jù)運行是否依靠軌道分為有軌與無軌機器人，越來越廣泛地應用在廊、隧道、地鐵、化工廠、電站、機場等場合，如REF_Ref32525\h表2-1所示。表2-SEQ表2-\*ARABIC1巡檢機器人分類（表格來源：作者自繪）產(chǎn)品品類圖片類型應用領(lǐng)域陸地巡檢機器輪式無軌巡檢石化，煤礦，變電站，配電站，發(fā)電廠等有軌/掛軌巡檢智能電網(wǎng)，智慧檔案館，地下管廊，隧道，輸電線路等空中巡檢機器固定翼，多旋翼無人機電力輸電線路巡檢、森林防火巡檢、交通應急巡檢等水下巡檢機器水下巡檢機器用于水下偵察環(huán)境，解決人體無法長時間下水的限制(2)巡檢機器人的功能技術(shù)分析目前市場上的巡檢機器人主要依靠自主導航技術(shù)與路徑規(guī)劃技術(shù)通過GPS系統(tǒng)、激光雷達、深度攝像頭以及多種傳感器實現(xiàn)自主規(guī)劃最優(yōu)路徑并在復雜環(huán)境中進行精確定位；而多傳感器融合技術(shù)上，主要包含機載傳感技術(shù)與數(shù)據(jù)融合與處理，搭載多種傳感器，如攝像頭、紅外線傳感器、激光雷達等，以實現(xiàn)對被巡檢對象的全方位、多角度探測REF_Ref29346\r\h[17]。而在針對采集的數(shù)據(jù)融合與處理上，大多采用信息管控智能化平臺實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)的自動化管理，幫助工作人員快速了解和掌握準確的巡檢數(shù)據(jù)，如REF_Ref1909\h表2-2所示。巡檢機器人功能在智能識別與判斷技術(shù)上，大多包括智能識別與異常檢測，通過技術(shù)識別，巡檢機器人能夠自動識別和判斷異常情況，如設(shè)備故障、環(huán)境異常等，并及時采取相應解決措施REF_Ref29732\r\h[18]。還有遠程監(jiān)控與管理技術(shù)可以通過無線傳輸技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_管理系統(tǒng)的方式實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理，使工作人員能夠?qū)崟r掌握巡檢情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。部分巡檢機器人還具備云端控制功能，用戶通過云端平臺實現(xiàn)對巡檢機器人的遠程控制和數(shù)據(jù)接收REF_Ref14558\r\h[19]。表2-SEQ表2-\*ARABIC2巡檢機器人市場分析（表格來源：作者自繪）產(chǎn)品類型產(chǎn)品圖片品牌功能尺寸(mm)巡檢方式輪式無軌巡檢國網(wǎng)智能設(shè)備紅外測溫；可見光檢測；環(huán)境狀態(tài)檢測；全自動多功能巡檢等855*615*900激光雷達，里程計，攝像頭＋60度全景云臺國自紅外精確測溫；實時數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)智能分析；三維激光導航等570*490*770激光雷達（3D）+慣導360度全景云臺有軌/掛軌巡檢機器人天創(chuàng)實時監(jiān)控；巡檢管理；表計識別，語音對講；數(shù)據(jù)統(tǒng)計；預警聯(lián)動；環(huán)境監(jiān)測等590*330*420激光雷達+視覺360度全景云臺申昊狀態(tài)異常告警；自主定位、自主導航；安全防護；表計識別；紅外測溫；智能運維等350*250*400激光雷達（3D）+慣導360度全景云臺而在針對極端復雜環(huán)境中巡檢機器人還需要具備特殊環(huán)境適應能力以及在各種復雜地形中穩(wěn)定移動的能力，如臺階、斜坡、石頭等。在石油化工這類特定行業(yè)中目前市場出現(xiàn)了一些具備檢測特定化學物質(zhì)濃度、有害氣體濃度等能力的巡檢機器，以確保巡檢過程的安全性和準確性。但針對復雜環(huán)境出現(xiàn)的問題預警與應急處理上，如管道水油泄漏，巡檢機器人的功能上還存在缺乏。2.4城市綜合管廊巡檢機器人概述2.4.1城市綜合管廊巡檢機器人定義。在科技持續(xù)進步的時代浪潮推動下計算機科學、人工智能與自動化技術(shù)更是深植于城市基礎(chǔ)設(shè)施的管理與維護環(huán)節(jié)。從全球城市發(fā)展的宏觀層面來看智慧城市建設(shè)與基礎(chǔ)設(shè)施智能化管理這二者都呈現(xiàn)出了強勁的發(fā)展勢頭。而對城市綜合管廊這個城市地下空間的關(guān)鍵脈絡開展高效、智能的運維管理愈發(fā)重要。?城市綜合管廊巡檢機器人是一個專為地下綜合管廊場景打造的創(chuàng)新性產(chǎn)品，機器人充分融合了人工智能、精密機械和自動化控制這些高端前沿技術(shù)，運用這個機器人產(chǎn)品能全方位地感知管廊狀態(tài)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集的效果。通過借助與智慧管理系統(tǒng)的無縫對接，巡檢機器人能夠?qū)⒈O(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)即時上傳并對于異常突發(fā)狀況能夠進行快速預警，為管廊運維決策提供了更精準的數(shù)據(jù)支撐。由此可見巡檢機器人不僅僅是智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施管理的重要一環(huán)，更是推動管廊運維向智能化、高效化和安全化邁進，為城市的平穩(wěn)運行與可持續(xù)發(fā)展筑牢根基的核心力量。2.4.2城市綜合管廊巡檢機器人功能分析目前綜合管廊巡檢機器人具有巡邏檢查、環(huán)境監(jiān)控、故障預警和圖像智能分析等功能REF_Ref31325\r\h[20]。它具備靈活的移動與精準的定位能力，能替代人工在復雜危險環(huán)境下自行行走，并自主調(diào)節(jié)路徑，及時匯報位置信息；擁有全方位監(jiān)測功能，可對管廊內(nèi)各類設(shè)備和空氣質(zhì)量進行監(jiān)測，檢測多種氣體并在危險時報警；具備強大的數(shù)據(jù)采集與傳輸功能，采集圖像、溫度等數(shù)據(jù)并及時上傳；支持遠程操控，工作人員可遠程下達指令，這些功能可以進一步提升巡檢工作的效率和質(zhì)量。2.4.3巡檢機器人在管廊中的應用方式目前巡檢機器人在綜合管廊中的應用主要通過多種特定方式實現(xiàn)高效巡檢，為管廊安全穩(wěn)定運行提供有力保障。進行管廊信息采集工作：在開展綜合管廊數(shù)據(jù)采集作業(yè)前清晰界定拍攝區(qū)域的邊界覆蓋范圍。通過借助軟件規(guī)劃航行方向與路徑這種方式的同時運用GPS系統(tǒng)對運行位置和路線進行實時監(jiān)測。有效地采集數(shù)據(jù)：智能巡檢機器人通過配套設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與存儲并對這一過程實施權(quán)限管理，這個管理大幅度提升了數(shù)據(jù)的精確性與安全性。目前數(shù)據(jù)采集主要采取的是支持自動和手動兩種模式，工作人員憑借GPS定位和導航系統(tǒng)操控獲取信息上傳或者機器人通過自身信息傳輸系統(tǒng)將信息傳送至系統(tǒng)。完成環(huán)境條件較差地區(qū)測繪工作：智能巡檢機器人在山區(qū)、高云層區(qū)域以及高海拔等地帶能夠高質(zhì)量地完成巡檢任務獲取準確的測繪數(shù)據(jù)，從而為綜合管廊巡檢結(jié)果的可靠性進一步提供有力支撐REF_Ref31678\r\h[21]。有效的信息處理：智能巡檢機器人所搭載的遙感信息處理系統(tǒng)通過對拍攝圖像進行預處理與校正進行并完成收集信息的初步整理和審核。此時總系統(tǒng)則會按照預設(shè)的標準篩選并刪除不合格信息，在這時再對剩余信息進行優(yōu)化從而提升信息處理的效率與質(zhì)量，以此來減輕工作人員的負擔并增強信息處理操作的便捷性。2.5本章小結(jié)在本文研究過程中為充分滿足管廊高效、智能的運維管理需求，通過從不同角度不斷分析管廊環(huán)境的復雜性，包括其內(nèi)部多樣的管線布局、可能存在的安全隱患以及結(jié)構(gòu)安全等問題市場逐漸應用巡檢機器人。研究針對目前市場上的巡檢機器人進行了分類和功能分析并指出了其核心技術(shù)要點，與此同時針對巡檢機器人的市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了分析。本文主要通過深入分析其產(chǎn)品功能并針對目前智能巡檢機器人在綜合管廊巡檢中的應用方式，發(fā)現(xiàn)巡檢機器人能夠讓管廊巡檢工作變得更加方便快捷的有效結(jié)論，這種結(jié)論也驗證了的確能夠通過有效獲取更多更加精確的數(shù)據(jù)信息，從而減少實際數(shù)據(jù)與巡檢數(shù)據(jù)差距和巡檢工作量并提高巡檢準確程度，有效減少巡檢成本。

第3章城市綜合管廊巡檢機器人調(diào)研分析3.1城市綜合管廊巡檢機器人需求研究3.1.1目標用戶群體城市綜合管廊巡檢機器人的目標用戶群體主要包括管廊管理人員、巡檢工作人員、維護技術(shù)人員三類人群，如REF_Ref20369\h圖3-1所示。對管廊管理人員而言，他們主要負責管廊的整體運維管理和制定巡檢計劃、監(jiān)控管廊運行狀態(tài)以及處理異常情況等方面。想要通過應用巡檢機器人實現(xiàn)遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和異常預警的這些功能，減輕管理人員的工作壓力、安全隱患并提高管理效率。對巡檢工作人員這類直接參與管廊巡檢并負責按照巡檢計劃對管廊內(nèi)部進行細致檢查的人來說，希望能夠替代他們在這些復雜、危險的環(huán)境中執(zhí)行巡檢任務，在工作中大大減少人員傷亡風險的同時有效提高巡檢的準確性和效率。維護技術(shù)人員這類用戶群體主要負責管廊內(nèi)部各類設(shè)備的日常維護和故障處理。巡檢機器人對于他們而言可以起到一定的輔助作用，實時監(jiān)測功能能夠幫助他們及時發(fā)現(xiàn)并報告潛在的故障，從而提高設(shè)備維護的效率和準確性。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1用戶需求畫像（圖片來源：作者自繪）3.1.2用戶調(diào)研方法及內(nèi)容用戶調(diào)研方法在開展用戶需求調(diào)研時，主要采用線上問卷調(diào)查方法。通過對不同行業(yè)的巡檢機器人用戶的問卷調(diào)查。在此調(diào)研過程中，有大量的巡檢機器人用戶為各大環(huán)境建設(shè)行業(yè)，可根據(jù)不同使用場景針對性問卷調(diào)查需求。調(diào)查內(nèi)容對城市綜合管廊巡檢機器人的調(diào)查內(nèi)容包括以下幾個方面：研究初期要充分收集目標用戶的基本信息，比如要從目標用戶實際從事的行業(yè)、所處的工作單位以及具體職務等作為重要抓手，以便對用戶群體進行細分和特征分析。深度調(diào)查目標用戶對巡檢機器人的功能需求，比如對環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、異常預警、自主導航、避障防撞、緊急排水、簡易清潔等功能的需求有何側(cè)重點，通過調(diào)查功能需求的方式深度了解用戶對各項功能的重視程度和優(yōu)先級，以便在產(chǎn)品設(shè)計和功能優(yōu)化時做出合理決策。調(diào)查目標用戶對巡檢機器人的性能需求，比如從移動性能、續(xù)航能力、穩(wěn)定性等各個方面進行分步研究。巡檢機器人能否在復雜的使用場景中穩(wěn)定移動，同時是否能適應不同的布局與環(huán)境是用戶關(guān)注的焦點所在。綜合來看通過問卷調(diào)查的方法對城市綜合管廊巡檢機器人的目標用戶群體進行調(diào)研時，可以全面了解用戶對產(chǎn)品的功能、性能、使用體驗等方面的需求和期望，如表3-1所示。這些調(diào)研的信息對于產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、優(yōu)化和改進具有重要意義，也同樣有助于提升產(chǎn)品的市場競爭力和用戶滿意度。表3-SEQ表3-\*ARABIC1個人調(diào)研問卷主要信息（表格來源：作者自繪）調(diào)研內(nèi)容具體信息用戶基本信息行業(yè)、工作單位、職務存在的問題城市綜合管廊巡檢工作面臨的主要挑戰(zhàn)功能需求基本功能，應急功能性能與外觀需求移動性能，環(huán)境適應性，外觀結(jié)構(gòu)改進建議功能優(yōu)化、性能提升、外觀設(shè)計等方面的建議3.2用戶調(diào)研分析3.2.1用戶調(diào)研數(shù)據(jù)分析本文針對用戶實際調(diào)研數(shù)據(jù)進行了詳細的分析，通過線上問卷的方式廣泛收集了全國各地的管廊巡檢行業(yè)人員的意見數(shù)據(jù)。本次調(diào)研共回收了126份調(diào)查問卷，經(jīng)過篩選排除了24份無效問卷，并最終得到了102份真實有效的反饋。調(diào)研對象覆蓋城市綜合管廊相關(guān)的多個行業(yè)，主要集中在管廊運維管理的關(guān)鍵崗位，如REF_Ref20476\h圖3-2所示。職務或角色都分別涉及了管廊管理、運維、安全等多個方面，這也進一步確保了調(diào)研結(jié)果的全面性和代表性，如REF_Ref20506\h圖3-3所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC2調(diào)研對象行業(yè)（圖片來源：作者自繪）圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3調(diào)研對象崗位（圖片來源：作者自繪）調(diào)查中發(fā)現(xiàn)目前管廊巡檢存在的一些問題，69.7%的調(diào)查用戶認為管廊內(nèi)部環(huán)境復雜，安全隱患多。78.79%的調(diào)查用戶反映巡檢效率低。69.7%的用戶表示巡檢數(shù)據(jù)不全面，難以做出準確判斷。84.85%的調(diào)查用戶指出應急響應速度慢，事故處理不及時,如REF_Ref20610\h圖3-4所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC4管廊巡檢問題（圖片來源：作者自繪）3.2.2用戶需求總結(jié)分析通過對調(diào)查問卷的分析得出用戶對巡檢機器人的需求主要集中在提高巡檢效率、全面檢測數(shù)據(jù)、管廊事故處理等這幾方面。根據(jù)所得的需求數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)的歸納與整理，得出管廊巡檢機器人的功能需求清單,如表3-2所示。表3-SEQ表3-\*ARABIC2從業(yè)人員需求列表（表格來源：作者自繪）需求類別需求簡述檢測數(shù)據(jù)需求環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運行需求自主導航、避障防撞應急處理需求緊急排水封堵功能、簡易清潔，緊急引導人機交互需求簡便操作方式、安全性強化、保養(yǎng)的高效性、維修友好性、智能化特性其他價格合理性、電量提示功能、故障報警系統(tǒng)經(jīng)過對用戶意向的細致數(shù)據(jù)分析，結(jié)合問卷調(diào)查，清晰地認識到，絕大多數(shù)調(diào)查對象都對管廊巡檢機器人的主要功能需求方面有如下需求，用戶普遍期望機器人能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境參數(shù)（81.82%）、實現(xiàn)自主導航與定位（72.73%）、進行紅外測溫與可見光檢測（90.91%），以及提供環(huán)境智能監(jiān)控與安防報警功能（81.82%），如REF_Ref20699\h圖3-5所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC5主要必備功能需求（圖片來源：作者自繪）圖3-SEQ圖3-\*ARABIC6特殊應急功能需求（圖片來源：作者自繪）在管廊巡檢機器人性能方面，如REF_Ref20963\h圖3-7所示，69.7%的用戶要求機器人在復雜地形中穩(wěn)定移動；93.94%的用戶希望機器人能將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至現(xiàn)有管理系統(tǒng)，并關(guān)注設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、巡檢軌跡與位置信息。在外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計上，如REF_Ref21103\h圖3-8所示用戶普遍要求機器人具備高安全性（87.88%）、指示燈（90.91%）、結(jié)構(gòu)維護簡單方便（93.94%），以及醒目的提示性色彩（54.55%）。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC7性能功能需求（圖片來源：作者自繪）圖3-SEQ圖3-\*ARABIC8外觀結(jié)構(gòu)需求（圖片來源：作者自繪）研究獲得用戶需求列表以后采用了對問卷數(shù)據(jù)進行梳理的方式得到巡檢機器人的功能列表。如REF_Ref10811\h表3-3所示：表3-SEQ表3-\*ARABIC3巡檢機器人功能需求總結(jié)（表格來源：作者自繪）需求點需求簡述環(huán)境信息采集需求實時監(jiān)測管廊內(nèi)部環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、氣體濃度等）移動性能需求各種復雜地形中穩(wěn)定移動，適應不同的管線布局與環(huán)境智能巡檢模式日常巡檢模式和檢測維修模式防撞與避障需求對管廊環(huán)境識別進行避障防撞結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測需求立體動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合管廊內(nèi)部狀況分析，進行使用壽命的預測應急處理與引導功能需求緊急排水輔助，輕微泄漏的初步處理，緊急引導撤離結(jié)構(gòu)需求簡便操作方式、維修方便3.3本章小結(jié)本章圍繞城市綜合管廊巡檢機器人展開深入調(diào)研與分析。通過明確目標用戶群體的不同需求，運用線上問卷調(diào)查法收集多方面信息，對問卷進行詳細分析后發(fā)現(xiàn)目前管廊巡檢工作存在諸多難題，基于此，用戶對巡檢機器人在功能、性能和外觀結(jié)構(gòu)等方面提出了明確需求。這些調(diào)研成果系統(tǒng)地歸納出巡檢機器人的功能需求清單，為后續(xù)巡檢機器人的設(shè)計、研發(fā)和優(yōu)化提供了全面且關(guān)鍵的依據(jù)，有助于打造更貼合實際需求、高效實用的城市綜合管廊巡檢機器人產(chǎn)品，提升管廊運維管理水平。

第4章城市綜合管廊巡檢機器人設(shè)計實踐4.1設(shè)計概述4.1.1設(shè)計原則管廊環(huán)境的復雜性和不確定性在日常的作業(yè)中為運營人員帶來了極大的人身危險，因此，在以人為本的前提下，管廊巡檢機器必須同時擁有保證安全的相關(guān)功能，同時這也是設(shè)計巡檢機器首要考慮的因素，因此安全原則是本文設(shè)計原則中的第一個重點。而精準性原則也是巡檢機器的核心重點要求，它直接關(guān)乎產(chǎn)品功能的實現(xiàn)。這個原則要求巡檢機器人在不同的復雜管廊環(huán)境下都能夠?qū)崿F(xiàn)高效的巡檢檢測維護管理，管廊巡檢機器人的設(shè)計必須緊密結(jié)合管廊場景的特點和用戶的實際需求，而這恰恰需要對管廊巡檢機器人造型、結(jié)構(gòu)、移動方式以及作業(yè)范圍等進行深入的分析和優(yōu)化，以進一步確保管廊巡檢機器人在實際作業(yè)中能夠準確無誤地完成巡檢應急處理任務，從而有效地提高巡檢效率并降低人力成本。4.1.2產(chǎn)品功能與造型色彩分析深入解析用戶需求是產(chǎn)品設(shè)計的核心環(huán)節(jié)，針對如REF_Ref21815\h圖4-1所示的產(chǎn)品痛點問題，用戶產(chǎn)品功能需求包括了對巡檢機器功能上的需求以及性能方面的需求。對巡檢機器功能上的需求主要表現(xiàn)在如REF_Ref21884\h圖4-2所示：圖4-SEQ圖4-\*ARABIC1痛點問題總結(jié)（圖片來源：作者自繪）圖4-SEQ圖4-\*ARABIC2功能需求思維導圖（圖片來源：作者自繪）基本功能需求：針對環(huán)境因素監(jiān)測方面，采集溫濕度，氧氣，可燃氣體，沉降狀態(tài)，精選信息與數(shù)據(jù)處理分析，隨時對管廊環(huán)境進行健康監(jiān)測，將已有智慧管廊監(jiān)控系統(tǒng)中的信息接入管廊結(jié)構(gòu)的監(jiān)測系統(tǒng)，以便綜合評估影響管廊結(jié)構(gòu)性能的外界因素，管廊立體動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合管廊內(nèi)部自然損傷等狀況分析，進行使用壽命的預測。在系統(tǒng)控制功能中，自主防撞與避障系統(tǒng)讓智能巡檢機器人來辨別遇到的障礙物，再通過改變行駛方向進行躲避。而在智能控制系統(tǒng)中，它的側(cè)重點則是如何實現(xiàn)機器人智能巡檢的各種模式、怎樣對發(fā)現(xiàn)的問題進行預警告知以及對管廊內(nèi)的各項數(shù)據(jù)進行采集和分析，相當于巡檢機器人的“大腦”。地下綜合管廊智能巡檢機器人由核心動力與通信模塊、環(huán)境調(diào)控模塊、應急處置三大基礎(chǔ)的功能模塊組成。核心動力模塊即機器人自身攜帶高強度電池組和備用應急充電設(shè)備，保證在管廊異構(gòu)環(huán)境中的持續(xù)機動能力和應對突發(fā)狀況的能力。環(huán)境調(diào)控功能模塊主要是對周邊環(huán)境的動態(tài)變化進行捕捉，然后通過分布式傳感器陣列實時采集溫濕度、氣體濃度等數(shù)據(jù)，并且判斷是否有無異常情況。該模塊具備一定自主的環(huán)境適應能力和環(huán)境監(jiān)測能力，是監(jiān)測者了解內(nèi)部管廊的重要功能。應急模塊則是具體地針對管廊典型風險場景進行預設(shè)準備，機器人裝備了全方位的處置裝置：第一是配置排水模組，搭載小型吸水泵與智能水位感知裝置，可以對一定的積水量進行快速抽排；第二是清潔維護單元配備旋轉(zhuǎn)毛刷等工具對通風百葉及設(shè)備表面實施定點除塵作業(yè)；第三是泄漏應急處置裝置，可以針對非?；罚ㄈ缢?、油）的管道小面積的滲漏封堵問題；第四是突發(fā)情況聲光告警裝置，在面對突發(fā)情況時，可以及時發(fā)出預警，正確的指引逃生路徑。該功能架構(gòu)設(shè)計源于對既有巡檢設(shè)備的技術(shù)瓶頸分析，重點強化了復雜地下空間的自主決策能力與協(xié)同處置效能。通過構(gòu)建環(huán)境感知－智能分析－聯(lián)動控制的技術(shù)閉環(huán)，顯著提升了管廊機電設(shè)備的可靠性，同時將降低運維人員的人身危險。這種集成化解決方案有效推進了城市地下生命線工程的數(shù)字化運維轉(zhuǎn)型，為構(gòu)建人形城市基礎(chǔ)設(shè)施提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。管廊巡檢機器人的外觀色彩設(shè)計也是需要仔細考究的重要因素。這對于運行效能和人機交互體驗具有顯著影響。考慮到管廊內(nèi)部基本上都會存在溫濕度波動、粉塵積聚等復雜的作業(yè)狀況，設(shè)備外殼首要應該特別注重結(jié)構(gòu)牢固。在材質(zhì)選擇方面，需選用高機械強度與抗磨損抗銹蝕特性的復合材料，保障設(shè)備在陰暗的狹小空間內(nèi)長期穩(wěn)定運行。如REF_Ref22325\h圖4-3所示，現(xiàn)有的工業(yè)級巡檢機器人普遍采用低飽和度色系設(shè)計方案，如深灰、啞光黑等中性色調(diào)，這種視覺降噪處理可以有效地減少機器人自身對管廊內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)的光學干擾。部分高端型號的機器人還在機身四周集成2～4塊LED頻閃警示燈與反光標識條紋，一旦檢測到管廊內(nèi)氣體泄漏或者氣體成分異常時，可以及時地向監(jiān)測者提供相應的預警信息。（a.）材質(zhì)參考圖（b.）色彩質(zhì)感參考圖圖4-SEQ圖4-\*ARABIC3色彩材質(zhì)參考圖（圖片來源：網(wǎng)絡）

4.1.3設(shè)計草圖展示根據(jù)上文提到的設(shè)計原理以及功能的分析，筆者進行了如REF_Ref24862\h圖4-4所示一系列的草圖繪制。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC4初步設(shè)計草圖（圖片來源：作者自繪）4.2設(shè)計方案構(gòu)想與制定4.2.1設(shè)計方案構(gòu)想根據(jù)所需功能結(jié)合管廊環(huán)境考慮結(jié)構(gòu)，結(jié)合不同機器推敲形態(tài)，對機身指示燈、攝像頭和檢測掃描等功能位置進行設(shè)計，對功能進行分區(qū)設(shè)計，如REF_Ref25016\h圖4-5所示進行設(shè)計初步方案設(shè)計。巡視功能：子機器倉位于車身頂部，方便子機器出倉后通過管廊頂部軌道進行巡檢任務，子母機器均配有攝像頭通過攝像頭，對管道問題進行記錄，并通過機器手臂進行應急處理。檢測功能：設(shè)置激光雷達自動識別障礙物，視覺雷達檢測前方管道與設(shè)備的破損情況，環(huán)境監(jiān)測的空氣傳感器位于車頭位置，空氣由此進入內(nèi)部的各類傳感器，通過檢測系統(tǒng)檢測空氣中各種物質(zhì)含量。應急處理功能：設(shè)置存儲水箱位于車身底部，用于管道機器的簡易清潔與維護、緊急排水輔助，設(shè)計存儲應急堵塞材料的材料倉，通過簡易的封堵材料，對輕微泄漏進行初步封堵處理。清潔浮塵功能：采用高壓氣體噴口，伸縮式風管，優(yōu)化氣流路徑，高效清除表面浮塵，避免清理過程中意外刮擦物體圖4-SEQ圖4-\*ARABIC5初步設(shè)計方案（圖片來源：作者自繪）4.2.2設(shè)計方案制定針對上文的功能使用設(shè)計上對產(chǎn)品形態(tài)進行設(shè)計修改，生成如REF_Ref24653\h圖4-6、REF_Ref24663\h圖4-7所示三種形態(tài)機器設(shè)計方案，配備不同適配形態(tài)的子機器。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC6方案一設(shè)計圖（圖片來源：作者自繪）圖4-SEQ圖4-\*ARABIC7其他方案設(shè)計圖（圖片來源：作者自繪）如REF_Ref18308\hREF_Ref28660\h圖4-8主方案配色（圖片來源：作者自繪）所示對主方案產(chǎn)品進行配色選擇。一種為青綠色為主色，搭配黑色與亮黃色的車燈顏色，整體風格較為暗沉，符合地下管廊環(huán)境。一種以黑白色為主色，搭配橙色為車燈與檢測雷達的提示色，整體風格較為明亮。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC8主方案配色（圖片來源：作者自繪）方案二是偏直線的幾何造型設(shè)計，如REF_Ref29806\h圖4-9所示。整體呈現(xiàn)梯形切割面，車身上方的機械滑軌與主方案不同，整個車頂面皆是機械臂滑軌，車身留有車輛貨艙空間，幫助清障搬運東西，同時輪胎采用履帶式，便于在復雜環(huán)境里前行。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC9方案二（圖片來源：作者自繪）方案三是偏圓滑的造型設(shè)計，如REF_Ref30094\h圖4-10所示。采用多個切面對機器前臉進行切割，車身上方與方案二不同，留有子機器的車艙，車頭前方設(shè)有車燈與雷達掃描裝置，針對管廊的復雜環(huán)境，對車身底盤進行加固防震，采用并列的三輪輪轂架減輕機器在爬坡上樓梯時對機器車身的影響。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC10方案三（圖片來源：作者自繪）4.2.3尺寸結(jié)構(gòu)詳解根據(jù)管廊環(huán)境調(diào)研和產(chǎn)品功能需要，如REF_Ref30319\h圖4-11所示，設(shè)計得出產(chǎn)品尺寸，機器人高度經(jīng)特別設(shè)計，能夠避開管廊上方錯綜復雜的懸掛管線，防止碰撞，又能讓檢測設(shè)備順利采集管廊頂部及高處設(shè)備的數(shù)據(jù)，輪胎尺寸在遭遇爬梯、檢修平臺時也能順利通過。寬度上，能配合避障系統(tǒng)，使機器人在管廊狹窄通道和轉(zhuǎn)彎半徑小的區(qū)域，靈活穿梭于轉(zhuǎn)向，提升巡檢效率。在長度方面，既滿足了搭載大容量蓄電裝置，又為各類功能和儲存模塊預留空間。根據(jù)需要選擇適合的巡檢模式，包括日常模式和緊急模式，以適應不同的管廊環(huán)境需求。日常模式下，可選擇小子機器快速巡檢，發(fā)現(xiàn)問題發(fā)送定位，主機器出動針對問題緊急處理；或主機器（子母機器）巡檢。緊急模式下，出現(xiàn)極端情況如地震或洪澇等情況，系統(tǒng)針對管廊環(huán)境進行應急處理方案，機器快速出動處理，減少極端情況對管廊的傷害。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC11產(chǎn)品設(shè)計尺寸圖（圖片來源：作者自繪）巡檢過程中，通過車頭的視覺雷達與車兩側(cè)的激光雷達對管廊路況與管廊廊體結(jié)構(gòu)與設(shè)備進行記錄，檢測遇到障礙物，再通過改變行駛方向進行躲避或是通過機械手臂進行清障處理；針對管廊環(huán)境內(nèi)氣體，通過車頭傳感器進入車體內(nèi)部后對管廊氣體里各種物質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)泄漏問題，發(fā)送指令，推出機械手臂下方材料倉內(nèi)的堵塞材料通過機械手臂對泄漏處進行封堵，水泄漏情況機械臂封堵的同時采用機器儲藏倉內(nèi)的吸水設(shè)備，對積水進行快速抽取和排放，以防止積水擴大影響設(shè)備安全。日常模式包含針對管廊易積塵或需要定期清潔的區(qū)域?qū)芾葍?nèi)設(shè)備進行檢查，通過儲藏倉內(nèi)的清潔工具，在巡檢過程中進行簡易清潔和維護，減少因灰塵和污漬導致的設(shè)備故障和安全隱患。設(shè)備檢查時對于軟件故障或誤操作而停止工作的設(shè)備，通過遠程控制系統(tǒng)或點觸設(shè)備上按鈕進行重啟操作，恢復設(shè)備的正常運行。機械設(shè)備根據(jù)環(huán)境要求設(shè)置多種充電模式，巡檢過程中電量低可通過機器自帶的充電設(shè)備進行緊急充電，巡檢工作結(jié)束可通過機器充電口連接自主充電樁進行充電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如REF_Ref30773\h圖4-12所示，機器最上方是機械夾可用于抓取物品，其下方連接著補漏液體噴口，用于噴出針對管道泄漏的補漏材料，補漏液體輸送管道負責傳輸補漏材料；接著是機械臂移動軌道，給上方的機械臂提供移動路徑；軌道下方是材料儲存?zhèn)}，用于儲存補漏材料。主體部分有攝像頭用于拍攝畫面，多處設(shè)有散熱孔幫助散熱，還有NFC觸碰區(qū)域便于近距離非接觸式通信。前部有防撞保險杠起緩沖保護作用，然后底部旁邊是水箱。底部是避震裝置，輪轂支撐著輪胎，輪胎具備自動充放氣功能。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC12產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖（圖片來源：作者自繪）4.3設(shè)計展示4.3.1效果圖展示機械臂子倉口車燈及防撞裝置儲藏倉檢測雷達及氣體檢測傳感器充電口圖4-SEQ圖4-\*ARABIC13產(chǎn)品細節(jié)圖（圖片來源：作者自繪）4.3.2產(chǎn)品使用環(huán)境展示產(chǎn)品使用場景如REF_Ref31573\h圖4-14、REF_Ref31622\h圖4-15所示：圖4-SEQ圖4-\*ARABIC14場景圖（圖片來源：作者自繪）*圖4-SEQ圖4-\*ARABIC15產(chǎn)品使用場景圖（圖片來源：作者自繪）4.3.3產(chǎn)品工作方法與流程工作方式在REF_Ref31942\h圖4-16中展示的這個產(chǎn)品系統(tǒng)，支持完成極其完備繁復的巡檢管理需求，能夠依照需求靈活定制巡檢任務與智能化管理。系統(tǒng)不僅允許設(shè)定多樣化的路線和不同頻次的例行檢查，還能將包括設(shè)備信息在內(nèi)的所有檢查記錄存儲至數(shù)據(jù)庫中。與此同時，攝像頭拍攝的視頻監(jiān)控文件也被全部保存在系統(tǒng)里，由此可見，這些都為管理人員提供了便捷的方法查看相關(guān)記錄及詳細資料。異常警告的實時更新以及問題反饋上傳功能，也是實際情況表明效率提升的重要因素。同時，依據(jù)每周或每月的數(shù)據(jù)匯總進行分析，用于形成專業(yè)數(shù)據(jù)報告。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC16巡檢管理系統(tǒng)（圖片來源：作者自繪）分析系統(tǒng)作為管廊運維的核心技術(shù)智慧中樞，如REF_Ref32213\h圖4-17示通過管廊巡檢機器上傳的信息進行統(tǒng)計分析，守住了管廊安全的大門。設(shè)備狀態(tài)反饋實時更新，使得任何潛在問題都難以逃過這一層檢查。廊道障礙物阻礙或泄露等場景會被迅捷鎖定引發(fā)警報，對異常信息統(tǒng)一處理，巡檢設(shè)置、錄像管理、大量冗余數(shù)據(jù)管理合作整合，從任務規(guī)劃細化到數(shù)據(jù)長期存儲，以及事件追溯功能，形成巡檢機器－巡檢任務發(fā)布系統(tǒng)－巡檢管理分析系統(tǒng)相當嚴密與高度智慧確保的信息安全保障網(wǎng)絡。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC17巡檢管理分析系統(tǒng)（圖片來源：作者自繪）同時可以如REF_Ref32487\h圖4-18所示手機端設(shè)定巡檢記錄的巡檢方式，查看設(shè)備巡檢視頻記錄與數(shù)據(jù)記錄，發(fā)現(xiàn)問題第一時間通知管理人員，最大化地降低損失和設(shè)備的運行成本，并保證巡檢數(shù)據(jù)的可靠和真實性。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC18巡檢管理系統(tǒng)手機端（圖片來源：作者自繪）圖4-SEQ圖4-\*ARABIC19手機端功能界面（圖片來源：作者自繪）工作流程如REF_Ref10084\h圖4-20所示機器工作程序的流程如下：通過巡檢系統(tǒng)設(shè)備對巡檢任務進行設(shè)置，并選擇相對應的巡檢模式后開始巡檢工作。如REF_Ref18033\h圖4-21所示通過攝像頭巡查管道，管道情況正常則對管道信息進行記錄并上傳視頻至系統(tǒng)后臺，巡檢工作完成后對信息進行統(tǒng)計分析；情況緊急時通知上傳系統(tǒng)并提供燈光指示引導管廊內(nèi)工作人員撤離；巡檢過程中由檢測傳感器檢測環(huán)境數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)正常則上傳空氣物質(zhì)含量數(shù)據(jù)至系統(tǒng)分析，若出現(xiàn)空氣流通不暢等情況則操作環(huán)境控制設(shè)備調(diào)節(jié)參數(shù)，存在泄漏情況則先初步封堵并同步上傳定位通知搶修；巡檢同時對管廊廊體廊道與設(shè)備進行檢查，對不清晰的管道標識進行更換或修復，檢查管道設(shè)備積塵臟污情況并清潔，對機械管道進行清障處理。最后巡檢工作完成后上傳巡檢記錄報告。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC20工作流程圖（圖片來源：作者自繪）圖4-SEQ圖4-\*ARABIC21操作流程圖（圖片來源：作者自繪）

4.3.4展板展示圖4-SEQ圖4-\*ARABIC21展板1展示（圖片來源：作者自繪）圖4-SEQ圖4-\*ARABIC22展板2展示（圖片來源：作者自繪）4.4本章小結(jié)本章介紹了綜合管廊巡檢機器人的設(shè)計過程，通過前期的用戶調(diào)研，獲取了用戶對城市綜合管廊巡檢機器人的具體需求列表，這些需求涵蓋了巡檢數(shù)據(jù)、緊急情況處理、準確性以及對管廊運行的安全等多個方面。基于這些需求數(shù)據(jù)和使用場景，分析并總結(jié)了產(chǎn)品功能點，通過對設(shè)計要素和設(shè)計原則的分析與總結(jié)，歸納出了一套切實可行的設(shè)計策略。展示了設(shè)計草圖、細化方案、建模效果和最終方案的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作流程設(shè)計和版式設(shè)計等方面的內(nèi)容。該設(shè)計采用子母結(jié)構(gòu)通過不同巡檢模式滿足了管廊日常與緊急情況的不同需要，整個設(shè)計流程貫穿注重安全性的設(shè)計思想，注重用戶需求，深刻考慮產(chǎn)品的功能性、多樣化和智能化，為應對管廊復雜環(huán)境下巡檢問題提供了更加便捷和高效的解決方案。

第5章研究總結(jié)與展望5.1研究總結(jié)本研究提出了一種面向城市地下綜合管廊的智能巡檢裝備的設(shè)計思路，深入地對管廊運維的痛點難點以及預設(shè)的用戶場景需求進行了合理分析，創(chuàng)新性提出了模塊化子母機器人的架構(gòu)。針對不同需要采取不同巡檢模式，優(yōu)化了針對管廊環(huán)境的檢測模式與突發(fā)情況的應急處理方案設(shè)計，集成了緊急排水、輕微泄漏處理等應急功能，期待提高管廊巡檢的數(shù)據(jù)準確性，保證管廊的巡檢效率與信息數(shù)據(jù)的完整性。5.2展望本研究針對巡檢機器人的具體設(shè)計思路提出了一些理論性、可操作性的設(shè)計思路，研究巡檢機器人的道路仍任重道遠。未來可進一步優(yōu)化機器人的感知系統(tǒng)、導航算法和應急處理能力，提升其在復雜管廊環(huán)境中的適應性和穩(wěn)定性。在現(xiàn)有設(shè)計基礎(chǔ)上，拓展完善智能巡檢裝備在隧道工程、地下倉儲等密閉空間的場景可適應性；在此基礎(chǔ)上，要建立響應迅速的人機協(xié)同智能運維平臺，開發(fā)可控可用的遠程協(xié)作模式；針對機器人推進配套技術(shù)標準的研制，努力將巡檢機器人制造打造成一條涵蓋設(shè)備制造、系統(tǒng)集成、運維服務的完整產(chǎn)業(yè)鏈。或許在不久的將來，相信隨著AI云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷與巡檢機器人深度融合，巡檢機器人會如預期中的那樣運用自己的“智慧”為新型美麗城市建設(shè)提供更加智能、人性化、多樣化的基礎(chǔ)設(shè)施運維。

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