貴州省水利院設計出“小精靈”管道測量機器人,專門用于堆石壩的內部變形監測,可實時反饋監測數據,使大壩變形問題能夠早發現、早修復。
堆石壩是一種用于截河攔水的堤堰,大壩在施工期和運行期都會出現內部變形,是安全監測的重點和難點。在大壩修建初期,建設方可預先在壩體高程2/3處(壩體最容易變形的地方)埋入一種特殊材質的U型管道。后期測量時,只需在預設管道內放置管道機器人,通過測量管道的三維曲線而到大壩內部變形的數據。
該管道測量機器人由深圳大學牽頭,貴州省水利院參與設計,主要由行走單元、里程測量單元、慣性測量裝置和集成控制單元組成。行走單元采用同步對中結構,保證車體對中到管道軸線上;里程測量單元采用三個獨立伸縮測量輪,增強系統魯棒性;慣性測量單元測量車體運動加速度和角速度;集成控制單元對多傳感器數據進行集成采集。目前,管道機器人已申請發明專利,并準備在貴州省科技廳立項。
據管道測量機器人研發者——深圳大學校長、國際歐亞科學院院士李清泉介紹,過去監測水壩是采用水管式沉降儀測垂直位移、引張線式水平位移計測水平位移兩種方法,但是當供水線路較長時,水管式沉降儀容易造成管路堵塞,而引張線式水平位移計的銦鋼絲容易斷裂造成回彈,并且這2種傳感器采用的是點式測量,而不是連續觀測,無法得到內部的整體變形結果。
目前,該管道測量機器人已經用于貴州兩個新建大壩,其中,正在修建的夾巖水利樞紐及黔西北供水工程已預設管道,待工程竣工后即可開始實施監測;從江縣宰章水庫壩自2017年起開始實施監測,每月對壩體內部情況進行一次數據傳送,并將數據通過后臺程序處理生成成果報告,便于有關部門及時根據風險程度采取對應措施。