电力隧道无人巡检系统设计与施工标准（征求意见稿）

1T/YIIEE11—2026电力隧道无人巡检系统设计与施工标准本标准规定了电力隧道无人巡检系统（以下简称“系统”）的设计、施工、调试、验收、运行与维护的技术要求。系统涵盖巡检机器人、固定式监测装置、通信网络、监控平台及配套基础设施。本标准适用于城市地下电力电缆隧道、综合管廊电力舱等环境中，以实现设备状态自动监测、环境参数采集、安全预警及智能巡检为目标的新建、改建或扩建无人巡检系统的设计与施工。对于其他类似地下管廊或有限空间内的巡检系统可参照使用。本标准不适用于常规人工巡检方式，也不替代针对特定电力设备的专项检测与试验。下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本标准；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T28181公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB50168电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50169电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50217电力工程电缆设计标准GB50348安全防范工程技术标准GB/T50838城市综合管廊工程技术规范DL/T448电能计量装置技术管理规程DL/T860（所有部分）电力自动化通信网络和系统YD/T5037公用计算机互联网工程验收规范3.1电力隧道专门用于敷设电力电缆及其附属设施的地下构筑物，包括电缆隧道、综合管廊电力舱等。3.2无人巡检系统一种集成自主移动平台、传感设备、通信模块、数据管理平台及分析软件的智能化系统，能够在无人值守或少人干预的情况下，完成对电力隧道内设备状态、环境参数、外观情况的自动检测、数据采集与异常告警。3.3巡检机器人无人巡检系统中，具备自主或远程遥控移动能力，搭载多种传感器，用于执行巡检任务的移动装置。T/YIIEE11—202623.4固定式监测装置固定安装在隧道内特定位置，用于持续监测环境参数（如温湿度、有害气体、积水等）或设备状态（如局部放电、接头温度等）的传感设备集合。3.5监控与数据平台接收、存储、处理、分析、展示巡检数据，并提供设备管理、任务调度、告警管理、报表生成等功能的软件系统。3.6充电桩/续航站为巡检机器人提供自主充电或能源补充的固定设施。3.7通信骨干网沿隧道布设的，用于连接隧道内各监测节点、巡检机器人、网络交换机等设备，并与地面监控中心进行高速数据交换的主干通信网络。3.8全自主巡检巡检机器人在无远程实时操控的情况下，依据预设或动态规划路径，自主完成巡检任务并返回的状态。3.9智能识别与分析利用计算机视觉、模式识别、人工智能算法对采集的图像、视频、声学、热学等数据进行处理，自动识别设备外观异常、仪表读数、热点、异物等。4.1设计原则4.1.1系统性：系统设计应涵盖感知层、传输层、平台层、应用层，各层之间接口清晰，功能互补，构成统一整体。4.1.2可靠性：关键设备与链路应采用冗余设计，系统应具备高可用性，平均无故障时间（MTTF)应满足设计要求，通常不低于10000小时。4.1.3可扩展性：系统架构应支持传感设备、巡检单元及功能的平滑扩展，软硬件接口宜采用标准化、模块化设计。4.1.4兼容性：系统应能与现有电力监控系统（SCADA）、生产管理系统（PMS）、地理信息系统（GIS）等进行数据交互与集成。4.1.5安全性：应满足物理安全、电气安全、数据安全及网络安全要求，符合国家及行业相关安全规范。4.2系统架构4.2.1系统宜采用分层分布式架构，通常包括：a)现场层：由巡检机器人、固定式监测装置、充电桩、通信接入设备等构成。b)网络层：由有线（如工业以太网、光纤）或无线（如Wi-Fi6、5G专网、Mesh网络）通信网络构成，负责数据回传与控制指令下发。c)平台层：部署于地面监控中心或云端的监控与数据平台，实现数据汇聚、处理、存储、分析与展示。T/YIIEE11—20263d)应用层：面向运维人员的各类业务应用，如智能巡检、缺陷管理、预警处置、报表统计等。4.3核心功能要求4.3.1自主巡检与导航：系统应支持巡检机器人按计划或手动触发执行全自主巡检。机器人应具备精确定位（定位误差通常不大于±10cm）、路径规划、动态避障、自动充电能力。4.3.2多维数据采集：系统应能采集以下至少几类数据：a)视频图像：高清可见光视频与图像，用于设备外观、仪表盘、标识牌、隧道结构状态巡检。b)红外热像：用于检测电缆接头、开关柜、变压器等设备的温度分布与异常发热。c)环境参数：包括但不限于温度、湿度、氧气浓度、硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）、烟雾、水位d)声学与局放：采集设备运行噪声，检测电缆及附件局部放电信号。e)激光扫描：可选，用于隧道轮廓测量、变形监测、障碍物三维建模。4.3.3智能分析与预警：平台应具备对采集数据的自动分析能力，包括：a)视觉识别：自动识别设备指示灯状态、仪表读数、油位计位置、设备锈蚀、异物侵入、渗漏水b)热异常诊断：自动识别温度超标、相对温差过大的设备或部位。c)环境告警：当环境参数（如气体浓度、水位）超过阈值时自动报警。d)趋势分析：对环境参数、设备温度等进行长期趋势分析，预测潜在风险。4.3.4实时监控与远程操控：监控中心应能实时显示机器人位置、状态、视频画面、环境数据及告警信息。支持在通信良好情况下对机器人进行远程遥控操作。4.3.5任务管理与报表：支持巡检计划的制定、编辑、下发与执行状态跟踪。自动生成巡检报告、缺陷统计报告、设备状态趋势报告等。4.3.6系统管理：包括用户权限管理、设备资产管理、日志管理、系统配置管理等功能。5.1巡检机器人5.1.1移动平台：a)行走机构：应根据隧道地面条件（平整度、材质、有无轨道）选择合适的移动方式，如轮式、履带式或轨道式。轮式/履带式应具备良好的越障能力（越障高度通常不低于5cm），爬坡能力不低于b)驱动方式：宜采用电机驱动，具备调速、制动功能。c)防护等级：整体防护等级不低于IP65，适应隧道内潮湿、多尘环境。d)材质：外壳应采用防腐蚀、阻燃材料。5.1.2感知与载荷单元：a)视觉传感器：至少配备一台高清可见光摄像头（分辨率不低于1920×1080）和一台红外热成像仪（热灵敏度NETD通常不大于50mK）。摄像头应具备云台，支持俯仰、旋转。b)环境传感器：集成温湿度、气体（O2,H2S,CH4等）、烟雾、超声波水位等传感器中的多种。T/YIIEE11—20264c)定位与避障：集成激光雷达（LiDAR）、超声传感器、深度摄像头、防撞条等中的至少两种，实现精准定位与实时避障。d)声学传感器：可选，用于采集设备异响。e)照明：配备高亮度LED照明灯，适应隧道内无光照或低照度环境。5.1.3控制与通信单元：a)主控制器：具备实时数据处理、路径规划、任务调度能力。b)通信模块：支持无线局域网（Wi-Fi）及有线网络接口，用于与后台通信。在无线信号盲区应支持缓存数据、断点续传。5.1.4能源与续航：a)电池：采用安全、高能量密度的锂电池组。b)续航：单次充电后，在典型巡检任务负载下，续航时间T_r应不小于4小时。c)充电：支持自动对接充电桩进行充电，充电接口应具备防水防尘与电气安全保护。5.2固定式监测装置5.2.1环境监测站：应能实时监测安装点附近的温度、湿度、氧气浓度、有害气体浓度（如H2S,CH4,CO）、烟雾浓度、水位等，并具备本地显示与超标报警（声光）功能。5.2.2视频监控点：固定安装的高清网络摄像机，用于监控关键设备区、出入口、交叉口等。应支持低照度环境成像，部分重点区域宜采用热成像摄像机。5.2.3在线测温装置：用于监测电缆接头、母线连接点等关键部位温度的在线监测设备，如光纤测温、无线测温传感器。5.2.4局部放电监测装置：用于监测电缆及附件的局部放电信号，宜采用高频电流传感器（HFCT)、超声波（AE）或特高频（UHF）传感技术。5.3充电桩/续航站5.3.1结构：应采用坚固外壳，防护等级不低于IP54，安装于隧道侧壁或专门壁龛内。5.3.2充电接口：机械接口应便于机器人自动对接与分离，电气接口应具备防反接、过流、过压、短路保护及通信握手功能。5.3.3供电：由隧道内低压配电系统供电，输入电压范围应适应隧道配电波动。6.1总体要求6.1.1通信网络应满足巡检数据（高清视频、热像、传感数据）、控制指令实时、可靠传输的要6.1.2应保证隧道内各点，尤其是巡检机器人移动路径上的无线信号覆盖连续、稳定，无通信盲区或弱区。6.1.3网络应具备抗干扰能力，适应隧道内复杂的电磁环境。6.2网络架构6.2.1宜采用有线骨干与无线接入相结合的方式。T/YIIEE11—202656.2.2骨干网络：沿隧道长度方向敷设光缆，构成环形或链形以太网。关键节点处设置工业以太网交换机。环形网络可提高可靠性。6.2.3无线接入网络：用于覆盖移动机器人及部分无线固定监测点。a)方案一：沿隧道部署多个工业级无线接入点（AP），采用Wi-Fi6（802.11ax）技术，实现无缝漫游。b)方案二：在具备条件的区域，可采用5G专网基站提供覆盖。c)方案三：对于结构复杂、拐弯多的隧道，可采用Mesh自组网技术。6.3性能指标6.3.1带宽：单个巡检机器人回传通道的有效带宽不应低于50Mbps（以支持高清视频流为主）。骨干网络带宽应根据接入点数量和数据量规划，通常不低于千兆。6.3.2时延：控制指令从监控中心到机器人的端到端通信时延应小于200ms。6.3.3覆盖与切换：无线信号覆盖强度在隧道内任何巡检可达点应不低于-75dBm。机器人在移动过程中，AP间切换时间应小于50ms，确保业务不中断。6.4网络安全6.4.1网络设备应支持VLAN划分、端口安全、访问控制列表（ACL）等功能。6.4.2无线网络应采用WPA3或更高级别的加密认证方式。6.4.3系统与外部网络连接处应部署防火墙、入侵检测等安全设备。6.4.4应符合GB/T22239中相应安全等级的要求。7.1平台架构7.1.1宜采用微服务架构，实现功能模块的解耦与独立部署。7.1.2应支持分布式部署，数据采集与边缘计算节点可部署于隧道入口或内部，核心平台部署于监控中心或云端。7.2数据处理与存储7.2.1应具备海量异构数据（视频、图像、传感数据、日志）的接入、解析、清洗与标准化能力。7.2.2原始数据与处理结果应分层存储：a)实时库：存储近期高频变化数据，支持快速查询与展示。b)历史库：存储所有历史数据，采用时序数据库或关系型数据库，支持长期趋势分析与报表生成。c)文件库：存储视频、图片等非结构化数据。7.2.3数据存储时间应满足运维管理要求，视频数据通常不少于30天，关键图片及传感数据通常不少于2年。7.3核心功能模块7.3.1地图与可视化：集成隧道二维/三维地图，实时显示机器人位置、轨迹、固定监测点数据、告警点位。T/YIIEE11—202667.3.2设备管理：对系统内所有机器人、固定装置、网络设备等进行全生命周期管理，包括状态监控、远程配置、软件升级、故障告警等。7.3.3任务调度引擎：支持定期、即时、事件触发等多种任务生成方式，优化多机器人任务分配与路径规划。7.3.4智能分析引擎：集成计算机视觉、机器学习算法，实现对采集数据的自动分析，并输出结构化结果（如仪表读数、缺陷类型、温度值）及告警。7.3.5告警中心：集中管理所有告警信息，支持分级（如紧急、重要、一般）、分类、过滤、确认、派单、闭环处理流程。告警方式应包括平台弹窗、声音、短信、移动App推送等。7.3.6报表中心：提供可定制的报表模板，自动生成巡检报告、设备健康报告、缺陷统计报告、系统运行报告等。7.4接口要求7.4.1应提供标准数据接口（如RESTfulAPI、WebSocket、MQTT），支持与外部系统（如PMS、SCADA、GIS）进行数据共享与业务联动。7.4.2视频流宜支持GB/T28181或RTSP/ONVIF等标准协议，便于接入上级视频监控平台。8.1供电要求8.1.1隧道内应为无人巡检系统设备提供独立、可靠的配电回路。8.1.2供电电源宜从隧道变电所或配电箱引接，电压等级通常为AC220V/380V。8.1.3对于关键设备（如核心网络交换机、监控平台服务器），应考虑采用不间断电源（UPS）供电，后备时间根据系统重要性确定，通常不低于2小时。8.1.4沿隧道敷设的供电电缆应符合GB50217的规定，并考虑与通信电缆的隔离。8.2配电设计8.2.1应根据设备布局和功耗，合理划分配电区域，设置分配电箱。8.2.2每个配电回路应设置独立的短路、过载及剩余电流保护装置。8.2.3充电桩的供电回路应单独设置，容量应满足多台机器人同时充电的需求，并留有裕量。8.3接地系统8.3.1系统的接地应符合GB50169的要求。8.3.2所有电气设备金属外壳、电缆屏蔽层、金属线槽、机柜等均应可靠接地。8.3.3接地电阻值应满足设计要求，通常不大于4Ω。在土壤电阻率较高地区，应采取有效措施降低接地电阻。8.3.4工作接地、保护接地、防雷接地宜采用联合接地方式。9.1环境适应性9.1.1温度与湿度：所有隧道内安装的设备应能在隧道预期环境温度（如-5℃~45℃)和湿度（如5%~95%RH，非凝露）范围内正常工作。特殊环境要求应在设计时明确。T/YIIEE11—202679.1.2防护等级：隧道内设备外壳防护等级不应低于IP65，水下或可能浸水区域设备防护等级不应低于IP68。9.1.3防腐蚀：设备外壳及紧固件应耐腐蚀，适应隧道内可能存在的潮湿、化学气体环境。9.1.4抗震：设备及其安装支架应能承受隧道所在地的抗震设防烈度要求。9.2电气安全9.2.1所有设备的电气绝缘、安全间距、爬电距离应符合国家电气安全标准。9.2.2机器人的移动不应影响隧道内原有电力设备的正常运行与安全距离。9.2.3充电桩应具备完善的电气安全防护，包括漏电保护、过温保护、充满自停等。9.3机械安全9.3.1巡检机器人应设置急停按钮，在紧急情况下能立即停止所有动作。9.3.2机器人应具备碰撞检测与缓冲功能，在发生非预期接触时能减小冲击力。9.3.3所有设备安装应牢固可靠，防止坠落或倾倒。9.4防爆要求9.4.1在可能存在爆炸性气体环境的隧道区域（如燃气泄漏侵入风险），所有电气设备应符合该区域防爆等级要求（如ExdIICT4Gb），并取得相应认证。9.5电磁兼容性（EMC）9.5.1系统设备应具有良好的电磁兼容性，不影响隧道内其他敏感电力设备的正常运行，自身也能抵御隧道内电磁干扰。9.5.2设备发射干扰和抗扰度应符合相关国家标准。10.1施工前准备10.1.1应详细审查设计图纸，进行技术交底，明确施工范围、工程量、技术要点及安全措施。10.1.2应检查隧道土建、照明、通风、消防等工程是否具备安装条件。10.1.3对到场的设备、材料进行开箱检验，核查型号、规格、数量及合格证明。10.1.4编制详细的施工组织方案。10.2设备安装10.2.1安装位置：所有设备应严格按照设计图纸确定的位置安装，确保功能实现，且不影响隧道内交通（如有）、检修及原有设备操作。10.2.2固定式设备安装：a)支架安装：安装支架应牢固焊接或用高强度膨胀螺栓固定在隧道结构体上，保证水平与垂直。b)设备固定：设备与支架之间连接紧固，并采取防松措施。c)线缆引入：设备进线口应使用配套的防水接头，确保密封。10.2.3充电桩安装：应确保安装面平整，机器人对接机构与充电桩接口的轴线对正精度满足产品要求。10.2.4网络设备安装：交换机、无线AP等设备宜安装在防水防尘机箱内，机箱安装高度应便于维护。T/YIIEE11—2026810.3线缆敷设10.3.1通信光缆、电缆的敷设应符合GB50168的规定。10.3.2线缆宜沿隧道侧壁或专用桥架敷设，排列整齐，绑扎牢固，标识清晰。10.3.3电源线与信号线、通信线应分开敷设，平行敷设时间距不宜小于0.3m，交叉时宜成直角。必要时，信号线、通信线应穿金属管或采用屏蔽电缆。10.3.4所有线缆接头应连接可靠，做好绝缘和防水处理。10.4接地施工10.4.1接地体、接地线的规格及连接方式应符合设计要求及GB50169的规定。10.4.2接地线与设备、金属构架的连接处应去除油漆、氧化层，确保电气连接良好。10.4.3施工完成后应实测接地电阻，并记录。10.5安全文明施工10.5.1施工现场应设置安全警示标识，配备必要的安全防护用品。10.5.2在已带电的隧道内施工，必须严格执行电力安全工作规程，办理工作票，做好隔离、验电、接地等安全措施。10.5.3施工废弃物应及时清理，保持隧道内环境整洁。11.1单机调试11.1.1检查所有设备安装牢固，接线正确。11.1.2逐台上电，检查设备电源指示灯、自检状态是否正常。11.1.3测试巡检机器人的基本动作（前进、后退、转向、云台转动）、传感器数据采集、本地存储等功能。11.1.4测试固定式监测装置的数据采集与本地显示/报警功能。11.2子系统调试11.2.1通信网络调试：测试网络连通性、带宽、时延、无线覆盖强度及漫游切换性能。11.2.2供配电系统调试：测试各回路电压、电流是否正常，保护装置动作是否准确。11.3系统联调11.3.1平台接入调试：将所有设备接入监控与数据平台，检查平台能否正确识别设备、接收数据、下发控制指令。11.3.2核心功能验证：a)任务执行：下发巡检任务，验证机器人能否自主完成路径行走、数据采集并回传。b)视频监控：验证固定视频与机器人视频的实时浏览、录像回放功能。c)智能识别：在典型位置设置模拟缺陷（如贴发热片、放标识物），验证平台自动识别与告警功d)环境告警：触发固定式环境传感器报警阈值，验证平台告警接收与显示。e)充电测试：验证机器人自动寻找充电桩、对接充电功能。11.4验收T/YIIEE11—2026911.4.1系统调试完成并稳定运行一段时间后，方可组织验收。11.4.2验收应依据合同、设计文件、本标准及相关规范进行。11.4.3验收内容应包括：a)资料验收：检查竣工图纸、设备说明书、合格证、测试记录、调试报告等是否齐全、准确。b)现场验收：对照验收大纲，对系统各项功能、性能指标进行逐项测试，确认是否达到设计要求。c)