T-CAS 428-2020 综合管廊智能化巡检机器人通.用技术标准

ICS93.020P22T/CAS428—2020综合管廊智能化巡检机器人通用技术标准Generaltechnicalstandardforintelligentinspectionrobotofutilitytunnel2020-07-31发布2021-01-01实施中国标准化协会发布ⅡT/CAS428—2020前言 Ⅲ 12规范性引用文件 13术语和定义 14分类 25工作环境要求 26技术要求 27试验 8检验规则 9标志、包装、运输及贮存 ⅢT/CAS428—2020本标准依据T/CAS1.1—2017《团体标准的结构和编写指南》的有关要求编写。本标准起草单位：北京市市政工程研究院、大连世安科技股份有限公司、深圳市施罗德工业集团有限公司、北京隆科兴科技集团股份有限公司、深圳市瀚德智能机器人有限公司、上海波汇科技有限公司、中铁建设集团基础设施建设有限公司、北京城市管理科技协会、北京中质通标准技术服务有限公司。本标准主要起草人：姚嘉、宗延杰、吴洋、王远峰、雷鸣、宋有聚、孙楠、樊太岳、王勇、张晓忠、鞠彦波、钟智、王正祥、宗亚坤、曹泽长、韩锋、王强、赵亮、姜雨、祖彦方、张丽莉、王璠、高宇。考虑到本标准中的某些条款可能涉及专利，中国标准化协会不负责对任何该类专利的鉴别。T/CAS428—20201综合管廊智能化巡检机器人通用技术标准本标准规定了综合管廊智能化巡检机器人的定义、分类、工作环境要求、技术要求、试验与检验要本标准适用于城市地下综合管廊智能化巡检机器人，有特殊功能要求的巡检机器人另行设计。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB/T2423.4环境试验第2部分：试验方法试验Db:交变湿热(12h+12h循环)GB3836.1爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB3836.14爆炸性环境第14部分：场所分类爆炸性气体环境GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB50838城市综合管廊工程技术规范GB/T51274城镇综合管廊监控与报警系统工程技术标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1综合管廊utilitytunnel建于城市地下，用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。3.2由移动载体、通信设备和环境信息检测设备等组成，采用人工控制、半自主或全自主控制模式，用于综合管廊巡检作业的移动装置。3.3巡检机器人远程监控系统intelligentinspectionrobotremotecontrolandmonitoringsystem利用有线或无线方式对远端的巡检机器人进行监控操作的系统，由主机、通信设备、监控分析软件2T/CAS428—2020和数据库等组成，独立或集成于综合管廊监控报警系统统一管理平台。注：本标准简称为远程监控系统。3.4综合管廊统一管理平台unifiedmanagementplatformofutilitytunnel对综合管廊各组成系统进行集成，满足对内控制管理、对外通信协调等需求，具有综合处理能力的系统。注：本标准简称为统一管理平台。3.5巡检机器人在规定速度下的连续工作能力。3.6机器人充电站robotchargingstation巡检机器人完成自主充电的场所。3.7综合管廊环境信息传感系统environmentalinformationsensingsystemofutilitytunnel由温度传感器、湿度传感器、有害气体传感器、烟感设备等环境信息传感设备组成的系统。注：本标准简称为环境信息传感系统。4.1巡检机器人按行走运动轨迹可分为：a)有轨式；b)无轨式。4.2巡检机器人按控制方式可分为：a)人工控制；b)半自主控制；c)全自主控制。5工作环境要求5.1一般环境要求巡检机器人应能在如下环境条件中正常工作：a)环境温度：—20℃~+60℃;b)相对湿度：≤100%。5.2特殊环境要求对严苛于5.1规定环境中工作的巡检机器人，应另行提出要求。6技术要求6.1外观要求6.1.1巡检机器人应有保护涂层及防腐设计，其表面应光洁、均匀、无明显棱角凸起，不得有伤痕、毛刺T/CAS428—20203等其他缺陷，可更换部件应有对应的明显标识。6.1.2巡检机器人应外观坚固，内部设备不得外露，各连接件应固定牢靠，紧固件应有防松脱措施。6.1.3巡检机器人的内部电气线路应排列整齐、固定牢靠且不外露，并用醒目的颜色和标志加以区分。6.1.4巡检机器人结构尺寸及质量符合下列要求：a)结构尺寸及重量应满足管廊空间、运行路线、防火门穿越等要求；b)有轨式巡检机器人宽度不宜大于500mm,高度不宜大于700mm,质量不宜超过50kg;c)有特殊要求的巡检机器人应另行考虑。6.2.1巡检机器人防护等级应符合GB/T4208中IP65的要求，有涉水要求的巡检机器人应另行设计。6.2.2置于燃气舱内的巡检机器人及附属设备应符合GB3836.14规定的爆炸性气体环境为2区的电气设备要求。6.3运动性能要求巡检机器人的运行速度应可调且满足巡检功能要求，其最大运行速度应不高于1m/s。6.3.2直行偏移量无轨式巡检机器人的直行偏移量应不大于直行距离的5%。巡检机器人的爬坡能力应符合下列要求：a)满足巡检机器人的行走路径要求；b)满足巡检功能要求；c)爬坡能力不应小于20°。巡检机器人的最小转弯半径应符合下列要求：a)巡检机器人的最小转弯半径应满足作业空间要求；b)有轨式巡检机器人最小转弯半径应不大于自身长度的2倍；c)无轨式巡检机器人应具有原地自转能力且最小转弯半径应不大于自身长度的1倍。无轨式巡检机器人应具备越障能力，越障高度应不小于移动载体离地间隙的0.5倍且不少于50mm。在1m/s的运动速度下，巡检机器人的制动距离应不大于0.5m。6.4导航定位性能要求6.4.1巡检机器人应具有实时导航定位功能。6.4.2巡检机器人的定位精度应小于±100mm,重复定位误差应不大于±100mm,且在行进出现偏差T/CAS428—20204时应能自主纠正。6.5电气性能要求巡检机器人应采用电池供电方式，供电电压允许幅值偏差±10%。在0.5m/s的行走速度下巡检机器人的续航时间应不小于4h,续航时间内，巡检机器人应能稳定、可靠工作。6.5.3.1巡检机器人应具有自主充电及手动充电功能，巡检任务完成后或电池电量不足时应能自动返回充电。6.5.3.2巡检机器人应能与充电装置配合完成充电，充电装置应满足下列要求：a)充电装置可采用分布式部署或单站式部署，应满足就近充电需求；b)充电方式可采用接触式充电或非接触式充电；c)充电装置应具有连接状态判断、延时供电保护、带载插拔保护的功能；d)充电装置应具备过压保护、过流保护、短路保护、漏电保护的功能；e)充电装置应采用智能启停充电方式，能自动检测机器人到来或离开，自动调整工作状态；f)处于非充电状态时和充满电后，充电装置应自动断电；g)充电装置的接头应可靠牢固，外壳应将端子完全封闭；h)充电装置及充电地点应做防火、防爆、防触电设计。6.6电磁兼容性能要求6.6.1静电放电抗扰度巡检机器人应满足GB/T17626.2规定的严酷等级为4级的静电放电抗扰度试验。6.6.2射频电磁场辐射抗扰度巡检机器人应满足GB/T17626.3规定的严酷等级为2级的射频电磁场辐射抗扰度。6.6.3工频磁场抗扰度巡检机器人应满足GB/T17626.8规定的严酷等级为4级的工频磁场抗扰度试验。6.7避撞功能要求巡检机器人应具备避撞功能，在自主行走过程中正面遇到障碍物时应距离障碍物2m停止或绕行，发出报警并上传至远程监控系统。对于停止的巡检机器人，障碍物移除后应能恢复行走。6.8环境信息传感系统要求巡检机器人的环境信息传感系统应包括视频检测模块、红外热成像检测模块、气体检测模块及温湿度检测模块，且应符合下列要求：T/CAS428—20205a)巡检机器人的环境信息反馈信号应能实时传送至远程监控系统；b)巡检机器人的环境信息传感终端应符合国家现行相应标准的规定；c)环境信息采集内容及报警阈值应符合GB50838及GB/T51274的有关规定；d)超出报警阈值时，应在远程监控系统发出报警，并自动生成记录；e)巡检机器人的环境传感系统宜具有自校准功能；f)采集的环境信息于本地存储记录时间不小于7d,且能自动更新。6.8.2云台性能要求巡检机器人的环境信息传感系统安装于云台之上，云台性能应符合下列要求：a)垂直范围：有轨式巡检机器人-90°~0°,无轨式巡检机器人-45°~90°;b)水平范围：±180°;c)云台定位精度应优于0.1°。巡检机器人应配备具有红外灯辅助光源的视频摄像机，能够对设备外观、设备分合状态及仪表指示等进行检测，并符合下列规定：a)视频摄像机应做防雾设计，上传视频分辨率应不低于高清1080P;b)视频摄像机应支持视频的播放、停止、抓图、录像及显示等功能。6.8.4红外线热成像检测巡检机器人应配备红外线热成像仪，能对综合管廊内出现的热量集中、烟雾、明火信息进行采集并反馈，且符合下列规定：a)红外摄像头应具备自动对焦功能，热成像仪分辨率应不低于384×288;b)红外图像应能显示影像中温度最高点位置及温度值，并具有热成像图数据；c)测温精度为读数的2%或2℃(取绝对值大者);d)测温范围不小于-20℃~+200℃。巡检机器人应能实时采集周围空气中的氧气及有毒有害气体含量并反馈，且符合下列规定：a)可同时检测氧气、有毒有害气体；b)氧气检测精度为0.1%(体积分数),响应时间不大于30s;c)有毒有害气体检测精度为1%(体积分数),响应时间不大于20s。巡检机器人应能实时感知周围环境温度及湿度并反馈，且符合下列规定：a)温度检测精度每25℃不低于±0.2℃,响应时间不大于5s,重复测量精度不小于±0.2℃;b)相对湿度检测精度要求为士2%,响应时间不大于5s,重复测量精度不小于±2%。6.9遥控性能要求巡检机器人应具有遥控功能且符合下列要求：a)在遥控状态下，巡检机器人动作应正确、稳定；b)遥控响应时间应不大于2s。T/CAS428—202066.10.1巡检机器人应具有通信功能且符合下列要求：a)巡检机器人在巡航和作业时，应能与远程监控系统实时传输通信，正确执行任务指令；b)应具备通信报警功能，在通信中断、接收内容异常等情况下自动报警；c)通信信号不应相互干扰；d)巡检机器人与监控系统间的通信传输应采用双冗余设计；e)因异常检修恢复后，通信系统应重新通过握手协议确认。6.10.2巡检机器人通信系统符合下列要求：a)无线通信宜采用WiFi通信、宽带低压电力线载波通信等方式；b)宜采用光纤主干网结构，在综合管廊内间隔布设通信基站，基站宜采用光交换机接入传输c)末端通信设备与移动载体、检测设备之间的通信宜采用串口通信，根据不同的速率可选用用TCP/IP标准通信接口。巡检机器人应具备自检功能且符合下列要求：a)自检内容应包括通信、电池、驱动及检测设备等模块的工作状态，发生异常时应报警提示并上传信息至远程监控系统；b)自检信息应具有本地存储功能；c)巡检机器人应能在开机后、停机前及发生异常时启动自检。6.12状态指示功能要求巡检机器人应具有状态指示功能，可指示并上传巡检机器人的工作状态、充电状态及报警状态至远程监控系统。6.13控制防火门功能要求巡检机器人应具有与防火门的联动控制功能。6.14系统硬件及软件要求6.14.1巡检机器人系统硬件符合下列要求：a)系统硬件应采用模块化设计，核心器件宜采用嵌入式微处理器；b)系统器件宜采用通用型集成芯片，且不应低于汽车级。6.14.2巡检机器人系统软件应符合下列要求：a)应建立软件功能组件框架，通过网络化实现软件功能组件化；b)应具备容错纠错机制，通过微重启实现组件子集的自恢复；c)应编制标准的通信开源协议，且具有二次开发功能。6.15与统一管理平台的对接要求巡检机器人应根据统一管理平台的要求，预留并设计兼容性可拓展功能模块，功能模块数据可通过TCP/IP标准通信接口供统一管理平台实时调用和读写。T/CAS428—202077.1工作环境适应性检测按GB/T2423.2中“试验Bb”的规定进行，温度：60℃,试验时间：2h。应符合5.1中a)的规定。按GB/T2423.1中“试验Ab”的规定进行，温度：—20℃,试验时间：2h。应符合5.1中a)的规定。7.1.3湿热交变试验按GB/T2423.4中“试验Db”的规定进行高温55℃、相对湿度95%、24h循环、原地恢复2h的交变湿热试验。应符合5.1中b)的规定。7.2外观检测在良好的光线条件下，检查巡检机器人外观结构、保护涂层、连接件、紧固件、电气部件、可更换部件指示标识等，测量巡检机器人尺寸及重量。应符合6.1.1～6.1.4的规定。7.3防护性能检测巡检机器人的防护等级试验应符合GB/T4208中规定的试验方法。T/CAS428—20208应符合6.2.1的规定。巡检机器人的防爆性能试验应符合GB3836.1中型式试验部分和相应防爆型式专用标准的规定。应符合6.2.2的规定。巡检机器人运行速度检测应按如下步骤进行试验：a)在试验场地划出50m的测量区间，预先设定导航轨迹，标出始端线和终端线；b)使巡检机器人自主导航行走，保持直线驶过始端线和终端线，记录其驶过始端线和终端线所用c)试验重复进行3次，取平均值。应符合6.3.1的规定。无轨式巡检机器人直行偏移量检测应按如下步骤进行试验：a)在平整的试验地面上取50m测量区间，划出横向始端线、终端线和纵向控制线，如图1所示；b)巡检机器人位于始端线处，并使巡检机器人运动中心线与纵向控制线平行；c)巡检机器人启动后，在不调整转向的情况下通过测量区间；d)在终端线处停止行走，以初始轨迹切线延长线为基准，测量50m距离内巡检机器人的直行偏移量e;e)试验重复进行3次；f)取各次实测值的平均值作为标准值，实测值的最大值和最小值的极差不得超过平均值的30%。图1无轨式巡检机器人直行偏移量试验T/CAS428—20209应符合6.3.2的规定。7.4.3爬坡能力7.4.3.1.1无轨式巡检机器人应按如下步骤进行试验：a)选择坡度为20°的坡面且长度不小于2m的斜坡进行爬坡能力试验，如图2所示，如需调整坡度，以h与a的比值确定；b)将巡检机器人正对试验装置的斜坡坡道，停在斜坡前沿；c)操作巡检机器人以不大于0.5m/s的速度直行，使其行走至坡道上，再从坡道行走至坡底；d)爬坡过程中应观察巡检机器人是否有停止、滑移的现象；h——斜坡高度。图2无轨式巡检机器人爬坡能力试验7.4.3.1.2有轨式巡检机器人应按如下步骤进行试验：a)有轨机器人应在轨道上进行爬坡能力试验，如图3所示，斜坡段坡度不应小于工作最大需求坡度；b)将巡检机器人停滞于坡底，正对试验装置的斜坡段轨道；c)操作巡检机器人以不大于0.5m/s的速度直行，使其行走至坡顶，再从坡顶行走至坡底；d)爬坡过程中应观察巡检机器人是否有停止、滑移的现象；e)试验重复进行3次。T/CAS428—2020图3有轨式巡检机器人爬坡能力试验各次试验结果均应符合6.3.3的规定。7.4.4.1.1无轨式巡检机器人原地自转能力检测应按如下步骤进行试验：a)将巡检机器人停放在试验场地的转弯性能测试区(测试区已画有不同转弯半径的同心圆);b)在转弯性能测试区进行巡检机器人原地转向试验，如图4所示；c)操作巡检机器人顺时针和逆时针各转动3次并测定；d)取各方向各次实测值的平均值作为标准值，实测值的最大值和最小值的极差不得超过平均值的30%。图4无轨式巡检机器人原地自转能力试验7.4.4.1.2无轨式巡检机器人转弯半径检测应按如下步骤进行试验：a)将巡检机器人停放在试验场地的转弯性能测试准备区，其大小应能允许巡检机器人做全圆周转弯动作；b)使巡检机器人处于连续转弯行走状态，画出巡检机器人离转向中心最远点形成的轨迹圆，在互相垂直的两个方向测量轨迹圆半径，如图5所示；c)操作巡检机器人顺时针和逆时针各转动3次并测定；T/CAS428—2020d)取各方向各次实测值的平均值作为标准值，实测值的最大值和最小值的极差不得超过平均值的30%。图5无轨式巡检机器人转弯半径试验7.4.4.1.3有轨式巡检机器人转弯半径检测应按如下步骤进行试验：a)按照6.3.4规定的最小转弯半径布设一半圆弧形试验轨道，如图6所示；b)使巡检机器人以0.5m/s的速度在试验轨道上行进；c)观察巡检机器人在试验轨道上能否连续行走，行走过程中有无与轨道摩擦的现象；d)操作巡检机器人正行和倒退各进行3次并测定。Rmin——最小转弯半径。图6有轨式巡检机器人转弯半径试验各次试验结果应符合6.3.4的规定。T/CAS428—2020无轨式巡检机器人应按如下步骤进行越障能力试验：a)在试验场地上布置越障试验装置，宽度应大于巡检机器人的宽度；b)越障试验装置的高度应不小于50mm;c)巡检机器人正对越障试验装置，停在越障试验装置前沿；d)操作巡检机器人直行，使其越过越障试验装置；e)试验重复进行3次，取各次实测值的平均值作为标准值，实测值的最大值和最小值的极差不得超过平均值的30%。各次试验结果应符合6.3.5的规定。7.4.6制动距离在1m/s的运动速度下，对巡检机器人下发制动指令，测量制动距离。试验重复进行3次，取各次实测值的平均值作为标准值，实测值的最大值和最小值的极差不得超过平均值的30%。试验结果标准值应符合6.3.6的规定。7.5导航定位性能检测7.5.1试验方法巡检机器人导航定位性能应按如下步骤进行试验：a)在测量区间上，预先标定导航轨迹，并标明预设点位置、始端线和终端线；b)设定巡检机器人自主行走路线、预设点位置和运动速度(1m/s);c)观察并记录巡检机器人的自主行走路线，并测量巡检机器人的自主导航定位误差；d)试验重复进行3次，记录行进方向上重复导航的定位误差，取各次实测值的平均值作为标准值，实测值的最大值和最小值的极差不得超过平均值的30%。7.5.2判定准则试验结果标准值应符合6.4.1～6.4.2的规定。7.6电气性能检测巡检机器人续航能力应按如下步骤进行试验：a)在模拟场地设置一个循环巡检任务；b)启动巡检机器人以0.5m/s的运动速度执行循环任务，连续进行，中间不准许补充能量；T/CAS428—2020c)巡检机器人在正常试验周期内若出现电量不足报警等情况，判定续航时间不满足要求。应符合6.5.2的规定。7.6.2充电性能检测在试验场地内任意选取不少于2个充电装置，在任意位置对巡检机器人发布自主充电命令，观察其是否停靠于最近的充电装置，并正确执行自主充电命令，试验次数不得少于3次。每次试验均应符合6.5.3的规定。7.7电磁兼容性检测7.7.1静电放电抗扰度试验巡检机器人静电放电抗扰度试验应符合GB/T17626.2的有关规定。试验结果评价应符合GB/T17626.2规定的a类。7.7.2射频电磁场抗扰度试验巡检机器人射频电磁场抗扰度试验应符合GB/T17626.3的有关规定。试验结果评价应符合GB/T17626.3规定的a类。7.7.3工频磁场抗扰度试验巡检机器人工频磁场抗扰度试验应符合GB/T17626.8的有关规定。试验结果评价应符合GB/T17626.8规定的a类或b类。7.8避撞功能检测巡检机器人避撞功能检测应按以下步骤进行试验：a)在巡检机器人行进路线上正向设置静止状态的非网状障碍物[200mm(高)×100mm(宽)];b)将巡检机器人按照预设路线行走，观察其行走过程中遇到障碍物是否及时停止并报警，测量安T/CAS428—2020全距离；c)将障碍物移除，观察巡检机器人是否恢复行走；d)上述试验不应少于3次，取各次实测值的平均值作为标准值，实测值的最大值和最小值的极差不得超过平均值的30%。试验结果标准值应符合6.7的规定。7.9环境传感系统功能检测7.9.1云台性能检测应分别测量云台水平方向和垂直方向旋转至终端时所旋转的角度，并记录试验结果。控制云台沿水平及垂直方向转动0.1°,通过视频观察云台有无明显转动。应符合6.8.2的规定。7.9.2视频及红外线热成像检测使巡检机器人模拟执行视频及红外巡检任务，检查其生成的视频、红外视频、照片及红外热成像图。应符合6.8.3～6.8.4的规定。巡检机器人气体检测功能应按以下步骤进行试验：a)将巡检机器人放置在试验区域，设置环境信息参数报警阈值；b)将已知浓度的标准气体分别输入巡检机器人的气体检测设备进气口，模拟检测环境参数到达报警阈值；c)观察巡检机器人是否在超过环境信息报警阈值时发出异常警报。应符合6.8.5的规定。使巡检机器人模拟执行温湿度检测任务，检查其生成的温湿度反馈信息。应符合6.8.6的规定。T/CAS428—20207.10遥控性能检测7.10.1试验方法巡检机器人遥控性能试验应按以下步骤进行：a)在试验场地上选取测量区间并划出控制端线和停车端线；b)将巡检机器人放置于控制端线，在远程监控系统切换不同的控制模式，遥控巡检机器人进行运应符合6.9的规定。7.11通信性能检测巡检机器人通信性能试验可与遥控性能试验同步进行，应按下列步骤进行：a)在试验场地上取50m试验区域，将巡检机器人放置在试验区域内，远程监控系统置于试验区域外；b)用远程监控系统下达任务指令，接收巡检机器人采集传输的任务信息。应符合6.10的规定。7.12自检功能检测7.12.1通信模块在巡检机器人与远程监控系统正常通信后，断开通信模块，观察远程监控系统是否有报警提示。报警提示应正确。将电池模块阈值设置不足电量，进行电池模块的自检，观察是否有报警提示，若有报警提示，根据报警提示辨别故障模块。报警提示应正确。巡检机器人与远程监控系统正常通信后，断开任一驱动模块电源(或信号线),观察是否有报警提T/CAS428—2020示，若有报警提示，应根据报警提示辨别故障模块。报警提示应正确。7.12.4检测设备模块巡检测机器人与远程监控系统正常通信后，断开任一检测设备电源(或信号线),观察是否有报警提示，若有报警提示，应根据报警提示辨别故障模块。报警提示应正确。使巡检机器人搭