211service.com
Robo Crawler Monitorer underjordiske strømkabler
Før et strømkabel går, giver det ofte nogle få subtile tegn på nød. Desværre er mange kritiske distributionskabler under jorden, hvilket gør dem vanskelige for folk at få adgang til og overvåge. Men nu kunne en ny kabelkrybende robot, udviklet af forskere ved University of Washington (UW), Seattle, give tiltrængt indsigt i underjordiske energisystemers sundhed.
Billedet viser en del af en robot, der er designet til autonomt at krydse underjordiske strømkabler ved hjælp af indbyggede sensorer til at opdage skader. Ved at opdage dårligt kabel, før det svigter, kan robotten spare elselskaber tid og penge på vedligeholdelse og reparation af elnettet.
Overvågning af kabelsystemer er en af elindustriens hellige grale, siger Don Von Dollen, programleder for IntelliGrid-programmet på Electric Power Research Institute (EPRI), i Palo Alto, CA. Når du får en kabelfejl, er det en rigtig smerte at finde det, grave det op og reparere det. At komme med god diagnostik har været en lang udfordring, og det er en svær nød at knække.
I årtier har forskere og forsyningsselskaber arbejdet på forskellige måder at overvåge elnet på. En traditionel metode, som har været brugt i 50 år, kaldes en højpotentialetest, siger Von Dollen. Man afbryder stort set kablet og sender et stort spændingsspids hen over det, siger han. Hvis der er nogen problemer, vil dette få kablet til at svigte. Det er en brute-force-metode, siger han, men hvis kablet svigter, er det i det mindste i en kontrolleret indstilling. På det seneste har folk brugt radar til at opdage funktionsfejl.
Men disse metoder kræver en del menneskelig interaktion. UW-forskerne nærmede sig udfordringen ved at designe en robot, der selvstændigt kan krydse underjordiske kabler nedgravet i rør og tunneler. Robotten, som ruller sammen på små neoprenhjul og er drevet af en batteripakke, klemmer kablet stramt, mens dens tre indbyggede sensorer scanner for tegn på slid. Kun omkring 10 procent af jordkabler findes i rør eller tunneler (resten er begravet direkte i jorden). Men disse kabler er ofte dem, der oplever uventede forhold såsom vanddryp, siger Alexander Mamishev , professor i elektroteknik ved UW og projektleder, hvilket gør dem mere modtagelige for fejl.
Overvågning af disse underjordiske strømsystemer er et todelt problem, siger Mamishev. For det første er terrænet svært for en robot at navigere autonomt. Kilometervis af kabler består af snoninger, drejninger, beslag og udhæng, der kan hindre fremskridt. Disse overvejelser var en integreret del af designet, siger han. Robotten har et gyroskop, der hjælper med at bevare balancen, og stabiliserende arme, der hjælper med at rette den op, hvis den glider af sporet. Robotten er bygget i segmenter, lidt ligesom et tog med flere biler, og den sidder tre tommer over et kabel. Det ene segment er afsat til robotstyringen, og det andet rummer sensorer og databehandlingsenheder.
Den anden udfordring med overvågning af strømkabler involverer den type sensor, der bruges. Mamishev har mistanke om, at en kombination af sensorer kan finde problemer i kabler bedre, end en enkelt metode kan. Derfor inkluderer hans teams robot en termisk sensor til at lokalisere hot spots; en akustisk sensor til at lokalisere det stille snap, knitren og gnister fra en delvis elektrisk udladning; og en dielektrisk sensor til at måle tilstedeværelsen af fugt, der kan være sivet ind i isoleringen. Derudover har robotten et videokamera, så dens fremskridt kan fjernovervåges.
Mamishev og hans team tog for nylig robotten til New Orleans for at teste den på Lockheed Martins Michoud NASA Assembly Facility. Målet var at finde skader, der kunne være forårsaget af orkanen Katrina, da saltvand fra oversvømmelserne kan sive ind i kabelisolering. De fandt ikke skader i anlæggets ledninger. Men denne første felttest var et godt bevis på konceptet, siger Mamishev, og robotten navigerede med succes tre miles af kabel.
Forskernes teknologi ser meget spændende og lovende ud, siger Dave Hawkins, projektleder for integration af vedvarende ressourcer hos Californien uafhængig systemoperatør , en nonprofit organisation, der administrerer størstedelen af statens højspændingsnet. Robotten kunne forbedre den elektriske pålidelighed ved at identificere kabler, der har nået slutningen af deres levetid, siger han. Ved at forudsige potentielle fejl, kan kabler tages ud af drift på en planlagt måde, hvilket sparer tid og penge.
EPRIs Von Dollen siger, at forskningen er på rette vej til at tackle en del af industriens kabelovervågningsproblem. Det er en interessant tilgang, siger han. Men fordi robotten sidder et par centimeter højere end rørene, kan den have svært ved at navigere i de snævre rum i kanalerne og rørene, hvor nogle kabler er anbragt.
Mamishev siger, at robotten har potentialet til at skrumpe ned til en højde på omkring en tomme, men ikke tyndere. Men selv ved tre tommer kan den stadig kravle uhindret langs en række underjordiske kabelsystemer, siger han.
I de kommende måneder planlægger forskerne at erstatte de nuværende stive stabilisatorer med nye, der er fleksible og tilpasningsdygtige. Så, hvis robotten støder på et trangt rum, kan armene bøje sig af vejen; hvis den tipper, kan armene rette robotten mere præcist. Derudover vil Mamishev tilføje flere batterier, måske ved at tilføje flere segmenter til robottoget.
Robotterne har potentiale til at blive kommercialiseret relativt hurtigt, siger han. Tidslinjen vil dog helt afhænge af kommercielle partneres interesser. Hvis vi havde gode samarbejdspartnere, siger han, kunne vi på et år tilbyde en kabeltjekservice.