一种在役管道内壁探伤机器人系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种在役管道内壁探伤机器人系统，包括管道通信系统和探伤机器人组成，管道通信系统包括铺设在在役管道内的两根细缆，两根细缆之间并联设置有若干智能节点，探伤机器人与智能节点间采用无线短距通信，智能节点间进行驿站式有线通信，管道外沿线还依次设置有若干泵站，每个泵站内设置有PC机、电源、控制开关、接口板卡以及电流检测传感器，探伤机器人将管道沿线任一点的管道壁探伤信息通过驿站式通信链路传输给管道外泵站处PC机，本实用新型解决了现有技术中存在的在役管道内拖缆方式使移动终端探伤机器人与泵站控制终端之间通信距离有限，导致移动终端探伤机器人作业距离有限的问题。
【专利说明】
一种在役管道内壁探伤机器人系统
技术领域
[0001]本实用新型属于在役油气输送钢管道内探伤技术领域，具体涉及一种在役管道内壁探伤机器人系统。
【背景技术】
[0002]在役管道内探伤机器人与外界的通信有拖缆(电缆和光缆)，机器人进入管道通过拖曳电缆或光缆与管道外栗站处PC机通信。拖缆通信使机器人作业距离受限，为了使管道内机器人终端与管道外PC机远距离通讯，若采用布缆机构将细缆线布设于管道内壁，探伤机器人能够与管道内缆线中内嵌的节点进行无线短距通信，则探伤机器人在管道内任意位置均能将探伤数据传输给沿线栗站处PC机。如果采用铺设光缆，在沿线光缆上需要设置光缆接口，由于光接口设计困难及光能量泄露!无法满足探伤机器人在管道内任意位置均能将探伤数据传输给沿线栗站处PC机的需求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种在役管道内壁探伤机器人系统，解决了现有技术中存在的在役管道内拖缆方式使移动终端探伤机器人与栗站控制终端之间通信距离有限，导致移动终端探伤机器人作业距离有限的问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是，一种在役管道内壁探伤机器人系统，包括管道通信系统和探伤机器人组成，管道通信系统包括铺设在在役管道内的两根细缆，两根细缆分别为供电线缆V+和参考电位线缆Vr，两根细缆之间并联设置有若干智能节点，智能节点采用超级电容供电，探伤机器人与智能节点间采用无线短距通信，智能节点间进行驿站式有线通信，管道外沿线还依次设置有若干栗站。
[0005]本实用新型的特点还在于，
[0006]每个智能节点的具体内部电路结构为:包括控制器，控制器的第三i/o口与开关K2连接后连接至细缆的供电线缆V+上，开关K2为N沟道增强型mos管，控制器的电源端VC与充电芯片电能输出端Cout连接，控制器的第一 i/o 口与开关Kl连接后连接至细缆的供电线缆V+上，开关Kl为P沟道耗尽型mos管，开关Kl的漏极又与控制器的第二i/o 口连接，同时，开关Kl的漏极连接电阻R后又连接至充电芯片，充电芯片的电能输入端连接电容Cl后接地，充电芯片的C+和C-之间连接有电容C2，充电芯片的电能输出端Cout与接地端还连接带中间抽头的超级电容C，记作电容C3和电容C4。
[0007]控制器型号为MSP430。
[0008]充电芯片型号为Itc3225。
[0009]每个栗站内设置有PC机，PC机连接有电源，电源又与电流检测传感器连接，电流检测传感器又与总开关连接，PC机还与接口板卡连接，接口板卡同时也与总开关连接，总开关采用单刀双掷开关，探伤机器人将管道沿线任一点的管道壁探伤信息通过驿站式通信链路传输给管道外栗站处PC机。
[0010]每个智能节点间间隔距离为10?14m。
[0011]本实用新型的有益效果是，一种在役管道内壁探伤机器人系统，管道探伤机器人与外界实现远距离通讯，再结合探伤机器人中在线发电储能机构，使得探伤机器人无限续航成为可能。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型一种在役管道内壁探伤机器人系统的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型一种在役管道内壁探伤机器人系统中每个智能节点的结构示意图；
[0014]图3是本实用新型一种在役管道内壁探伤机器人系统中每个栗站的结构示意图。
[0015]图中，1.智能节点，2.管道，3.栗站，4.探伤机器人，5.细缆，6.电源，7.PC机，8.接口板卡，9.电流检测传感器，1.总开关。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0017]本实用新型一种在役管道内壁探伤机器人系统，结构具体如图1所示，包括管道通信系统和探伤机器人4组成，管道通信系统包括铺设在在役管道内的两根细缆5，两根细缆5分别为供电线缆V+和参考电位线缆Vr，两根细缆5之间并联设置有若干智能节点I，智能节点I采用超级电容供电，探伤机器人4与智能节点I间采用无线短距通信，智能节点I间进行驿站式有线通信，管道2外沿线还依次设置有若干栗站3，如图2所示，每个智能节点I的具体内部电路结构为:包括控制器，控制器的第三i/o口与开关K2连接后连接至细缆5的供电线缆V+上，开关K2为N沟道增强型mos管，控制器的电源端VC与充电芯片电能输出端Cout连接，控制器的第一i/o口与开关Kl连接后连接至细缆5的供电线缆V+上，开关Kl为P沟道耗尽型mos管，开关Kl的漏极又与控制器的第二 i/o 口连接，同时，开关Kl的漏极连接电阻R后又连接至充电芯片，充电芯片的电能输入端连接电容Cl后接地，充电芯片的C+和C-之间连接有电容C2，充电芯片的电能输出端Cout与接地端还连接带中间抽头的超级电容C，记作电容C3和电容C4，控制器型号为MSP430，充电芯片型号为Itc3225，如图3所示，每个栗站3内设置有PC机7，PC机连接有电源6，电源6又与电流检测传感器9连接，电流检测传感器9又与总开关10连接，PC机7还与接口板卡8连接，接口板卡8控制总开关10，总开关10采用单刀双掷开关，探伤机器人4将管道2沿线任一点的管道壁探伤信息通过驿站式通信链路传输给管道外栗站3处PC机，每个智能节点I间间隔距离为10?14m。
[0018]整个系统中，栗站间间隔近百公里左右，智能节点间间隔12.5米左右，栗站3中电源6是非恒压非恒流源，电源6提供给相邻两栗站3间智能节点I中超级电容充电，除此之外承担栗站3中PC机7及其它模块的供电工作。图3中电流检测传感器9为霍尔电流传感器，检测电缆线上充电电流，当充电电流小于一定值，PC机7控制开关10切断智能节点I充电回路，接通智能节点I和PC机7间的通信回路，霍尔电流传感器处线缆螺旋环绕，霍尔电流传感器置入螺旋管线内，这样提高了磁感应强度B，提高了检测灵敏度，在低频通信时，螺旋线管L对信息传输影响不大。
[0019]每个智能节点I的具体工作原理为:
[0020]图2中V+，Vr是两根细缆5，Vr作为参考电位线缆，电子开关Kl采用P沟道耗尽型mos管(常闭型)、开关K2采用N沟道增强型mos管(常开型)，栗站3中PC机7根据线路上电流检测传感器9采集的充电电流判断是否要控制总开关10切换线路到通信状态，当总开关10切换到充电状态，Kl闭合，K2断开，栗站3中电源6通过两根细电缆对智能节点I中的超级电容充电，其中LTC3225是充电芯片，LTC3225的输出Vout提供给节点内MSP430系列低功耗控制器电能。当Kl断开，K2闭合，总开关10切换到通信状态，栗站3中PC机7通过两根细电缆和智能节点I及探伤机器人4进行驿站式通信，链路上智能节点I内MSP430控制器板级间通过串口RX/TX—根线进行半双工通信，智能节点I与探伤机器人4通过无线短距收发模块无线短距通信。
[0021]本实用新型一种在役管道内壁探伤机器人系统，细缆5中每间隔一定距离嵌入智能节点I，链路上的智能节点I采用超级电容供电，超级电容通过细缆5充电，探伤机器人4与智能节点I间采用无线短距通信，智能节点间进行驿站式有线通信，探伤机器人4将管道2沿线任一点的管道壁探伤信息通过驿站式通信链路传输给管道外栗站3处PC机，通过智能节点驿站式通信实现栗站处PC机与机器人终端信息互传，整个系统功耗低。
【主权项】
1.一种在役管道内壁探伤机器人系统，其特征在于，包括管道通信系统和探伤机器人(4)组成，所述管道通信系统包括铺设在在役管道内的两根细缆(5)，两根细缆(5)分别为供电线缆V+和参考电位线缆Vr，所述两根细缆(5)之间并联设置有若干智能节点(I)，所述智能节点(I)采用超级电容供电，所述探伤机器人(4)与智能节点(I)间采用无线短距通信，智能节点(I)间进行驿站式有线通信，所述管道(2)外沿线还依次设置有若干栗站(3)。2.根据权利要求1所述的一种在役管道内壁探伤机器人系统，其特征在于，所述每个智能节点(I)的具体内部电路结构为:包括控制器，所述控制器的第三i/o 口与开关K2连接后连接至细缆(5)的供电线缆V+上，所述开关K2为N沟道增强型mos管，所述控制器的电源端VC与充电芯片电能输出端Cout连接，控制器的第一 i/o 口与开关Kl连接后连接至细缆(5)的供电线缆V+上，所述开关Kl为P沟道耗尽型mos管，开关Kl的漏极又与控制器的第二 i/o 口连接，同时，开关Kl的漏极连接电阻R后又连接至充电芯片，所述充电芯片的电能输入端连接电容CI后接地，充电芯片的C+和C-之间连接有电容C2，充电芯片的电能输出端Cout与接地端还连接带中间抽头的超级电容C，记作电容C3和电容C4。3.根据权利要求1所述的一种在役管道内壁探伤机器人系统，其特征在于，所述每个栗站(3)内设置有PC机(7)，PC机连接有电源(6)，电源(6)又与电流检测传感器(9)连接，电流检测传感器(9)又与总开关(10)连接，所述PC机(7)还与接口板卡(8)连接，接口板卡(8)同时也与总开关(10)连接，所述总开关(10)采用单刀双掷开关控制，所述探伤机器人(4)将管道(2)沿线任一点的管道壁探伤信息通过驿站式通信链路传输给管道外栗站(3)处PC机。
【文档编号】F16L101/30GK205689996SQ201620076468
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年1月26日 公开号201620076468.3, CN 201620076468, CN 205689996 U, CN 205689996U, CN-U-205689996, CN201620076468, CN201620076468.3, CN205689996 U, CN205689996U
【发明人】段颖妮, 韩佐军, 李国柱, 雷俊红, 杨森林
【申请人】西安文理学院