抽水蓄能电站在电网中发挥重要作用,抽水蓄能电站水库库容一般在数百万方至千万方,水深数十米。抽水蓄能电站每日启停数十次,水库水位深度变化二三十米,大坝面板压力变化大,对大坝面板的质量考验严峻。所以抽水蓄能电站大坝的日常维护及检查工作频次高、要求严。目前抽水蓄能电站大坝巡检多采用检查人员系安全绳走下坡底检查的办法,非常落后和危险。大坝边坡陡峻、湿滑,高度数十米,不仅充满危险性,极易受天气等环境影响,通常一百米长的大坝巡检一次需要三天。或者采用无人机巡检方式,无人机对大坝边坡拍照,工作人员通过对照片进行对比来判断大坝安全性,而这又局限于无人机拍照的像素问题。这两种方法的检查效果大多依赖于工作人员的工作认真态度、技能水平等,不确定性太大。因此,为了确保大坝边坡的可靠有效检查,保证检查人员的安全及其工作的稳定快速进行,迫切需要研发大坝智能巡检平台。山东泰山抽水蓄能电站是目前山东省内唯一投运的蓄能电站,在山东电网中发挥着重要作用。泰山抽水蓄能电站投产十余年来,一直采用人工巡检的方式观测大坝。在2015年泰山公司大坝换证定检过程中,国家能源局大坝监察中心专家在现场检查中明确要求:大坝防浪墙开合缝、大坝面板消落区、大坝面板结合缝及止水带、面板横缝修补区等需纳入定期巡检观测范围,且频次应不低于每周一次。并提出要尽快开展自动巡检行走机构研究,为下一步开展大坝面板智能巡检观测工作提供技术支持。该项目对提高泰山抽水蓄能电站大坝的安全稳定运行具有重要意义,对新源公司同类其他抽水蓄能电站的大坝检测技术升级具有引领作用。为此,山东泰山抽水蓄能电站提出了研发大坝巡检载人自动行走装置的课题。该课题获得国网新源有限公司支持,以泰山抽水蓄能电站运维检修部为主体,采取与高校合作的方式进行研发,于国内首次提出利用大坝防浪墙作为导轨的巡检载人自动行走装置,历时约两年,投资约一百万,分别从巡检装置的机械层、电气层、图像控制层、控制计算层入手,发挥电站机械、电气一次、电气二次专业特长,按专业分部攻克难题。机械方面利用力学分析、有限元计算等方法论证了在不破坏坝体的前提下利用坝体作为导轨的可行性,研发了一套牢固、可靠、轻便、多功能的机械层结构。经有限元计算分析,所有部位受力安全系数均大于国标,因此整个机构在受力上自身是安全的,且对坝体也没有任何破坏,对坝体产生的推力可以忽略不计,坝顶仅承受部分压力,对坝体没有影响,且可增加整个系统的安全性;电气一次方面从装置负载、蓄电池性能考虑研发了一套动力充足可靠的电气层设备,满足装置的行走、拍照、数据处理能耗需求;电气二次方面发挥工业电视、控制专业的优势,研发了一套高清、稳定、全方位拍摄的图像采集层设备,作为装置的“慧眼”对大坝进行有效巡检;研发了一套精密先进的控制层设备,既能满足装置的运动控制要求,又能满足装置的图像处理需求。通过数十次的部件试验、整改、完善和样机整体调试,大坝巡检载人自动行走装置在泰山抽水蓄能电站上水库的实地应用达到了预期效果,实现了自动巡检并成功检测出裂缝的预期目标,成功应用于泰山抽水蓄能电站上水库。装置实现了自动巡检和载人巡检两种模式,既改变了传统人工巡检模式,又可满足人工复检的要求。样机电池动力充足,单次充电可满足两次全行程巡检需求。样机图像拍摄清晰全面,图像经去雾和拼接处理后可完整清晰的显示大坝面板真实景象。样机已成功发现了存在的对大坝可能产生危害的裂缝并报警,实现了大坝裂缝自动巡检的预期目标得到了新源公司的认可,并获得了 2018年科技进步奖。本文以山东泰山抽水蓄能电站上水库面板情况为基础,主要是研制大坝巡检载人自动行走装置的原理、安全可靠性和数据分析正确性。并依据研究成果,制作了一套试验验证机构,验证了大坝巡检载人自动行走装置的可行性。从而为解决大坝面板上人员工作存在溺水及巡检工作开展困难等问题提供了技术支撑。