一种轮式气井巡检机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种轮式气井巡检机器人，包括用自主的方式对气井进行巡检，数据采集分析和异常检查，最终通过互联网将数据传送到终端上位机，对紧急状况报警和处理。所述的装置包括中央控制模块，电源管理模块，同步时钟模块，以太网模块，数字摄像头模块，数据采集模块，运动传感器模块。运动传感器模块可实现自动循迹避障，数据采集模块通过传感器采集气井管道数据，数字摄像头采集管道及管道数据的图片，并发送到Labview上位机和Onenet云平台。Labview上位机，利用芯片IO、SPI、I2C、UART等接口实现对摄像头模块、数据采集模块、时钟模块、以太网模块的控制和数据传输，并送到Onenet云平台进行数据的分析储存与共享；同时用布尔开关对甲烷天然气的浓度过量进行报警。
【专利说明】
一种轮式气井巡检机器人
技术领域
[0001]本发明涉及一种轮式气井巡检机器人，包括以自主的方式对气井进行巡检，进行数据采集分析和异常检查，最终通过互联网将数据传送到终端上位机，对紧急状况报警和处理。避免了危险情况的发生，提高了工作效率，降低人工成本。
【背景技术】
[0002]石油、天然气资源关系到国民经济的正常运行，所以石油、天然气长输管道的安全运行就尤为重要，随着电子科学技术的不断发展，对气井进行智能数字化监控也开始提上议程。目前大多数气井还是需要人工进行抄表巡检，而且是24小时全时段巡查。需要至少2-3人进行轮班检查，到了晚上漏检漏查的情况也是经常发生，如果出了安全事故将会给国家带来极大的经济损失和人员损失。
[0003]将机器人用到巡检工作上，代替人工对现场设备运行情况进行及时了解，并对仪表数据进行录像。若发生紧急情况，机器人能向监控室发出警报，技术人员随即赶往气井进行针对处理。机器人替代人工巡检将不会发生漏检漏查情况，携带上精确地传感器使采集数据更可靠，灵敏的传感器也比人工更能感知异常状况如气体泄漏等问题。而且减少了人工费用和培训费用，增加了经济效益。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的是，提供一种轮式气井巡检机器人，用以对气井进行自主巡检，进行数据采集分析和异常检查，最终通过互联网将数据传送到终端上位机，对紧急状况报警和处理。
[0005]本发明采用的技术方案是:一种轮式气井巡检机器人，系统采用模块化设计，主要包括中央控制模块，电源管理模块，同步时钟模块，以太网模块，数字摄像头模块，数据采集模块，运动传感器模块，其特征在于中央控制模块分别与电源管理模块，同步时钟模块，以太网模块，数字摄像头模块，数据采集模块，运动传感器模块相连，所述的数据采集模块由温度传感器，气体传感器，火焰传感器组成，用来检测气井管道的温度及是否有着火漏气现象;所述的数字摄像头模块用来采集管道及管道数据的图片;所述的运动传感器模块包括红外传感器，超声波测距模块，可以实现机器人自动循迹避障；Labview上位机，利用芯片1、SP1、12C、UART等接口实现对摄像头模块、温度传感器、气体传感器、时钟模块、以太网模块的控制和数据传输，并送到Onenet云平台进行数据的分析储存与共享；同时用布尔开关对甲烷天然气的浓度过量进行报警。
[0006]本发明由于采用上述结构，可以实现在人们不需耗费太多精力时间和金钱的前提下便可以以自主的方式对气井进行巡检，机器比人有更高的灵敏性，避免了危险情况的发生，提高了工作效率，降低人工成本为公司创造价值，最终实现经济最大化。
【附图说明】
[0007]图1是系统总体模块图
[0008]图2是系统软件流程图
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明是如何实现的。
[0010]如图1所示，一种轮式气井巡检机器人，系统采用模块化设计，主要包括中央控制模块，电源管理模块，同步时钟模块，以太网模块，数字摄像头模块，数据采集模块，运动传感器模块，其特征在于中央控制模块分别与电源管理模块，同步时钟模块，以太网模块，数字摄像头模块，数据采集模块，运动传感器模块相连，所述的数据采集模块由温度传感器，气体传感器，火焰传感器组成，用来检测气井管道的温度及是否有着火漏气现象;所述的数字摄像头模块用来采集管道及管道数据的图片;所述的运动传感器模块包括红外传感器，超声波测距模块，可以实现机器人自动循迹避障；Labview上位机，利用芯片10、SP1、I2C、UART等接口实现对摄像头模块、温度传感器、气体传感器、时钟模块、以太网模块的控制和数据传输，并送到Onenet云平台进行数据的分析储存与共享；同时用布尔开关对甲烷天然气的浓度过量进行报警。
[0011]红外传感器是由红外发射管和接收管构成，检测到黑线时吸收红外线，接收管不能接收到红外线信号则向单片机发射高电平信号，单片机进行相应的运动系统控制，运动系统通过红外传感器完成循迹与避障，灵活性高，稳定性高。超声波测距模块通过发射声波与接受声波之间的时间差检测距离位置，对气井巡检机器人进行定位。
[0012]摄像头将数据采集到单片机，单片机对采集的像素数据进行滤波等预处理，再将处理好的像素数据进行图片格式编码，图片也将暂存如SD卡中，等待数据集中打包发送，如此能远程在生产控制中心清晰看到现场流程情况并读出所有仪表数据，以便及时发现问题，并且摄像头具有夜视功能，可以保证夜间巡检正常有效进行。
[0013]天然气传感器内部有二氧化锡的材料制成的电阻，当可燃气体的浓度超过初始值时，阻值会变大，传送给单片机低电平，单片机将相应的信号通过WIFI发送给上位机。DS18620温度传感器，通过该传感器检测管道的温度值，将采集到的温度值通过WIFi模块发送给上位机。火焰传感器，检测是否有着火的现象，对其进行报警已经及时处理。
[0014]如图2所示，机器人寻找黑线进行自动循迹避障，检测到管道时通过各种传感器模块进行数据的采集与处理，并传送到Iabview上位机和onenet云平台以实时显示气井动态，供工作人员观察分析。智能充电屋带有太阳能电池板，做自动供电系统，完全实现无人控制，同时还可以节能减排。
[0015]本发明由于采用上述结构，提出了一种基于移动机器人的多功能气井巡检系统，实现完全自动化巡检，实时直观的掌控气井动态，灵活性高，稳定性高，提高经济效益，降低人工成本，高效环保，有广阔的市场前景和应用价值。
【主权项】
1.一种轮式气井巡检机器人，系统采用模块化设计，主要包括中央控制模块，电源管理模块，同步时钟模块，以太网模块，数字摄像头模块，数据采集模块，运动传感器模块，所述的中央控制模块分别与电源管理模块，同步时钟模块，以太网模块，数字摄像头模块，数据采集模块，运动传感器模块相连，所述的数据采集模块由温度传感器，气体传感器，火焰传感器组成，用来检测气井管道的温度及是否有着火漏气现象;所述的数字摄像头模块用来采集管道及管道数据的图片;所述的运动传感器模块包括红外传感器，超声波测距模块，可以实现机器人自动循迹避障。2.根据权利要求书I所述的一种轮式气井巡检机器人，其特征在于，可以基于红外传感器实现自我循迹避障，定点停止进行数据采集与分析，灵活性高，稳定性高。3.根据权利要求书I所述的一种轮式气井巡检机器人，其特征在于，以太网模块的Labvi ew上位机，利用芯片1、SP1、12C、UART等接口实现对摄像头模块、数据采集模块、时钟模块、以太网模块的控制和数据传输，并送到Onenet云平台进行数据的分析储存与共享，可以实现实时多人共享数据，也可以储存和分析数据，将各个数据做成图表的格式进行数据的直观显示，以便实时掌控气井状况。
【文档编号】B25J9/18GK106092201SQ201610546104
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】张亮, 张少将, 谭玥, 张鸣阳, 邓建强, 张淑敏
【申请人】天津工业大学