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水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评估

发布时间:2021-06-29 人浏览

国际小水电联合会“云上小水电讲堂”邀请到王皓冉副所长作《水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评估》的演讲。演讲分为“‘空天地水’一体化机器人装备”、“泄洪消能设施智能巡检技术及应用”、“结构损伤识别与评估”三个部分。


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复杂泄洪消能建筑物结构特点和检测需求

泄洪消能建筑物作为水电枢纽的重要构筑物,在防洪工程体系中发挥重要作用,其安全可控是保障水电枢纽运行和电力生产的基础。泄洪消能建筑物直接承担高流速过流或承受高水头水流冲击,各类荷载作用复杂,结构安全风险隐患大。泄洪消能建筑物不可达、不易达的复杂、密闭、水下区域多,增加了人工巡检难度与成本。发挥特种机器人的性能优势,应用智能机器人系统开展大坝建筑物检查工作,辅助甚至逐步取代人工巡检,并基于巡检成果开展专业性、针对性的评估分析工作,可有效解决上述安全检测难题。


水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评估(图1)


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智能巡检评价乐橙亚洲亚洲电子的解决方案及工作步骤


水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评估工作采用“需求分析→巡检集成与技术突破→数据处理→安全评估→现场应用→运维建议”的总体思路。

水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评估(图2)

首先,对泄洪消能建筑物的结构特性和检测需求进行分析。泄水消能建筑物的结构特性分析决定了巡检机器人的结构形式和收放布置;检测需求即判定巡检目标,包括裂缝、脱落、渗水、磨损、露筋等典型水工混凝土过流面缺陷类型,目标决定了传感类型和巡检策略,这些分析工作是巡检机器人的设计、研发的前提;
第二步,确定巡检载体形式,进行机器人载体结构设计以及定位、控制、收放等关键技术突破;
第三步,进行传感采集装置选型,研究声学、光学、激光的适用性,突破清淤、补光等检测技术瓶颈,进行样机集成与调试,与巡检机器人载体共同构成水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检关键技术;
第四步,水工混凝土损伤识别与量化关键技术研究,包括巡检数据的智能分类、图像分割、特征提取以及量化测量的算法研究、掌握基于图像或点云数据的三维重建技术;
第五步,泄洪消能结构安全分析评价关键技术研究,进行建筑物结构安全分级与风险评价;
第六步,典型工程现场应用,包括制定巡检方案,优化巡检路径;结合缺陷巡检分布与结构安全评价结果,提出枢纽运维建议,支撑消缺方案制定。


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 水下结构缺陷智能巡检与安全评估方案


水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评估(图3)


针对泄洪消能建筑物水下结构缺陷巡检难点,提出“一体化水下地形探查 水下机器人精细检测 结构健康状态量化评估”的智能检测与安全评估乐橙亚洲亚洲电子的解决方案,基于独有的主动检测技术,可在低能见度、浑浊、沉积附着等复杂水下环境中实施检测作业,安全、高效、精准的掌握消力池混凝土的缺陷状态和健康状况。


水电枢纽泄洪消能建筑物智能巡检与安全评估(图4)


结合工程数据、水下结构物损伤巡检数据,分析典型缺陷特征及分布规律,获取风险部位、性质及其影响因素相互关系,基于缺陷综合评价指标体系与分级标准,开展泄洪消能建筑物结构安全分析与评价,形成完整水下巡检分析报告,支撑运维决策。


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