一种基于Android系统的可视化管道故障定位系统的制作方法

本发明涉及管道故障定位，是一种可在远程移动终端观测的管道故障定位系统，属于故障探测领域。

背景技术：

管道运输是我国石油、天然气等资源的主要运输方式，在国家资源配置中起到重要作用。然而，由于我国管道长期深埋地下，部分管道甚至超出服役期，管道存在内外腐蚀及老化问题。同时管道内沉淀的杂质导致管道运输效率下降，甚至堵塞管道，导致安全隐患突出。此外，人为因素和自然灾害也对管道运输安全造成极大威胁，因此如何能够快速、精确定位管道的故障位置是保证管道安全运输的关键。

然而，由于管道对一般电磁信号具有屏蔽作用，传统的管道故障检测多依赖于现场挖掘，自动化水平不高，且工作效率低下，造成人力资源的极大浪费。近年来兴起的低频信号检测方法，由于在信号处理过程中需要电脑、服务器等大型机器的参与，检测装置体积较大，不便于携带，导致管道检测长度受限，工作人员使用不便，检测的灵活性不强，导致管道的检测效率和精度大大下降。针对传统检测方法的不足，本发明提出了一种利用可移动终端设备检测管道故障方法，信号的处理装置主要通过体积较小的微处理器代替，信号传递利用WiFi传输，可同时允许多个终端设备进行连接分析。通过可移动终端设备对检测电压曲线数据进行分析，生成故障位置报告，准确定位管道故障位置。该系统具有快速、精确、灵活、便携等优点，具有很大实用价值。

技术实现要素：

针对传统管道定位方法存在的自动化水平不高、检测机动性和灵活性不强等问题，本实用新型提出了一种基于Android系统的可视化管道故障定位系统。该系统具有灵活便携，互联有效，兼容性强等优点，同时可实现在线检测及线下检测，大大提高了管道故障定位的工作效率，有效减轻工作人员工作量，大大节省大量人力物力，保障管道正常安全运输。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于Android系统的可视化管道故障定位系统，其特征在于，包括管道机器人，信号发生发射装置、磁传感器装置、信号预处理模块、AD转换模块、SD卡存储模块、微处理器模块、WiFi传输模块及基于Android系统的可移动设备终端，管道机器人中含有信号发生器，发射信号为低频正弦信号；系统接收天线由磁传感器组成，将检测到的电磁信号转化为电压信号，信号预处理模块通过AD转化模块连接微处理器模块，微处理器模块分别连接按键、SD卡存储模块和WiFi传输模块，WiFi传输模块连接基于Android系统的可移动设备终端。

进一步的，信号预处理电路包括放大电路和滤波电路，放大电路由以LF353核心的反向放大电路组成；滤波电路主要由双T带通滤波电路组成。

进一步的，微处理器模块是由STM32F102芯片组成，实现对信号的采样，存储和处理。

进一步的，WiFi模块采用USR-WiFi232-T模块进行数据传输。

可移动设备终端可以用基于Android系统的手机等普遍的设备取代，通过WiFi模块与微处理器进行配合，快速显示电压曲线，生成故障报告实现快速精确定位。

本发明的有益效果在于：便携灵活，互联有效，兼容性强等优点，大大提高了管道故障定位的工作效率，有效减轻工作人员工作量，大大节省大量人力物力，保障管道正常安全运输。

附图说明

图1为本发明的总体效果图。

图2 为本发明系统工作流程图。

图3 为本发明管道机器人内部信号发生器原理图。

图4为本发明STM32处理电路。

图5为本发明中可移动终端的绘图过程。

具体实施方式

下边将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所述，本发明的整体结构包括信号发生发射装置、磁传感器、信号预处理电路、AD转换模块、STM32微处理器、信号存储模块、WiFi传输模块、可移动设备终端等。系统的整体实现主要包括：管内移动的信号发生器向管外发射电磁信号，工作人员运用磁传感器进行接收转化为电压信号，该信号经过一系列的预处理之后，通过STM32微处理器采样、编码、排序，经WiFi模块传输到可移动终端，检测人员可运用多部手机连接到系统，进行实施检测。可移动终端显示模块是基于Android平台上的应用程序实现了虚拟图示仪的显示。应用环境的方便性和通用性，使得图示仪即精准又方便。针对开源的Android平台发展的趋势，慢慢会趋于在智能设备上开发虚拟仪器。

如图2所述，系统开始工作前先进行自检，然后管道外部的磁传感器采集信号并且通过信号预处理电路对信号进行滤波放大处理。采集的电压信号经过AD转换，然后通过微处理器进行进一步的数据处理，通过按键选择是否在线检测。在线检测时，处理后的电压信号经过WiFi模块传输到可移动终端设备，可移动终端设备根据电压数据进行绘图，并且判断管道是否故障，当故障成立时，生成故障报告，进一步进行维修管道。当故障不成立时，继续进行实时检测。系统的线下检测是通过SD卡进行数据存储，然后进行回放，通过绘制电压信号曲线判定所有故障点位置，生成故障报告，然后进行进一步管道的维修维护。

如图3所述，系统信号发生装置利用AT89C2051单片机产生23.5Hz正弦信号编码，然后通过MAX541将数字信号转化为模拟电压信号，经过运算放大器放大后将电压信号发射出去，形成系统的测试电磁信号。正弦信号的频率以及系统的电源供电部分是信号发生装置的关键，直接影响到采集信号的优良以及工作时长。

如图4 所述，STM32模块在整个系统中充当信号处理的核心角色。首先通过按键选择是否在线检测，然后首先基于Ucos II系统的STM32对接收信号进行AD转换、编码。当处于在线检测状态下，微处理器直接将信号编码通过WiFi传输出去。当处于线下检测状态时，微处理器将信号编码转换为文本文件形式存储在SD卡中。然后通过回放来定位所有的故障点。

如图5所示，本系统可通过手机代替上位机，通过观察手机上电磁信号的变化规律，实现对管道机器人的精确定位。系统的通信板块主要是通过串口给WiFi数据，具体是运用GPIO接口将数据传输到WiFi模块，并且通过广播实现与Android系统终端进行连接，得到串口数据，进行绘图。Android系统绘制电压曲线流程如下：首先系统内部建立一定的数组，用于接收WiFi传输的电压信号数据，进而将数据存入DataSet中，通过Renderer描绘电压信号的折线图，然后运用getLineChartView插入绘制好的特性曲线，进而显示在Android手机上。Android系统中有内设的信号处理单元，可将参数和数据以矩阵和列表的形式进行存储，运用窗函数原理进行滤波处理，进而可以得到更加精确的电压信号曲线，以系统所得电压信号曲线为依据生成管道故障报告。