一种管道检测机器人系统的制作方法

本发明属于管道检测机器人领域，尤其涉及一种管道检测机器人系统。

背景技术

管道检测机器人主要应用于检测人员无法到达、或对检测人员有高危风险的特殊管道场合，替代检测人员完成对该特殊管道场合的环境数据的检测，例如，完成对图像、温度、湿度、气体成分含量、地理信息等环境数据的检测，并将检测获得的该环境数据存放至近端终端设备，便于调用和生成各行业所需的报告。

目前，现有的管道检测机器人系统对管道环境的检测通常是通过电力载波技术实现远端机器人和近端系统的通信，以到达长距离多芯线传输的目的。例如，通过电力载波技术将远端机器人检测得到的管道检测数据传输至近端线缆车。其中，所有的管道检测数据在远端时通过网络传输模块(如交换机)汇集后再通过系统主电力线传输至近端，而在近端时又通过交换机接入分发以实现通信。因此，可将现有的管道检测机器人系统称为交换机模式的检测系统。

虽然，现有的管道检测机器人系统对管道环境的检测实现了长距离多芯线的传输。但是，交换机模式的检测系统造成设备连线复杂、系统稳定性差及不利于机器系统扩展多个检测设备。

综上所述，现有的管道检测机器人系统存在设备线路复杂、系统稳定性差及不利于扩展多个检测设备的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种管道检测机器人系统，旨在解决现有的管道检测机器人系统存在的设备线路复杂、系统稳定性差及不利于扩展多个检测设备的技术问题。

为实现上述目的，在第一种可实现方案中，本发明提供一种管道检测机器人系统，包括第一电力线、第二电力线、用户终端、线缆车、远端机器人及1-n个检测设备，所述线缆车、所述远端机器人及所述1-n个检测设备均包括电力载波通信系统，所述线缆车还包括供电系统和网络模块；所述远端机器人还包括电力隔离通信模块和电源系统；

所述电力载波通信系统包括电力载波核心板和控制板，所述电力载波核心板包括电力载波传输端、以太网接口、多个gpio口、透明串口及电源接口，所述以太网接口、所述多个gpio口、所述透明串口及所述电源接口均与所述控制板连接；

所述供电系统连接所述第一电力线提供第一电力，所述电源系统连接所述第二电力线提供第二电力；所述电力隔离通信模块接于所述第一电力线和所述第二电力线之间，以隔断所述第一电力与所述第二电力；

所述线缆车通过其电力载波核心板的电力载波传输端连接所述第一电力线，并通过其控制板控制所述网络模块连接所述用户终端；

所述远端机器人通过其电力载波核心板的电力载波传输端连接所述第一电力线；

所述1-n个检测设备通过其各自的电力载波核心板的电力载波传输端连接所述第二电力线。

结合第一种可实现方案，在第二种可实现方案中，所述供电系统包括电池供电系统和市电供电系统；

所述电池供电系统和所述市电供电系统均包括切换控制器；

所述切换控制器通过所述线缆车的控制板的网络模块连接所述用户终端，以接收用户终端发出的同时供电或择一供电的控制指令，进而控制电池供电系统和市电供电系统同时供电或择一供电。

结合第一种可实现方案，在第三种可实现方案中，所述线缆车和所述远端机器人还分别包括升压抗干扰模块和降压抗干扰模块；

所述升压抗干扰模块接于所述第一电力线和所述供电系统之间，以对所述第一电力进行升压和干扰滤除；

所述降压抗干扰模块接于所述第一电力线和所述电源系统之间，以对所述第一电力进行降压和干扰滤除。

结合第三种可实现方案，在第四种可实现方案中，所述升压抗干扰模块包括直流升压器和第一滤波器，所述降压抗干扰模块包括直流降压系统和第二滤波器；

所述第一滤波器的输出端连接所述第一电力线，所述第一滤波器的输入端所述连接直流升压器的输出端，所述直流升压器的输入端连接所述供电系统的供电端；

所述第二滤波器的输入端连接所述第一电力线，所述第一滤波器的输出端所述连接直流降压器的输入端，所述直流升压器的输出端连接所述电源系统的取电端。

结合第一至第四任一种可实现方案，在第五种可实现方案中，所述远端机器人还包括外设拓展器；所述外设拓展器包括电力线接口和外设接口；

当外设连接所述外设接口，所述电力线接口连接所述第一电力线时，所述外设植入所述管道检测机器人系统。

结合第一至第四任一种可实现方案，在第六种可实现方案中，所述远端机器人还包括行走电机、温度传感器及姿态模块；

当所述用户终端发出控制所述远端机器人动作的机器人动作指令，所述机器人动作指令依次经过所述线缆车、所述第一电力线、所述第二电力线、所述远端机器人的电力载波核心板直至所述远端机器人的控制板；

所述远端机器人的控制板接到所述机器人动作指令，控制所述行走电机驱动所述远端机器人行走，和/或控制所述姿态模块驱动所述远端机器人作出预设检测姿态，和/或控制所述远端机器人通过其温度传感器进行机身温度检测以获取所述远端机器人的机身温度数据。

结合第一至第四任一种可实现方案，在第七种可实现方案中，所述1-n个检测设备中包括云台；所述云台包括相机、视角驱动电机、位置传感器及气压温度传感器；

当所述用户终端发出控制所述云台动作的云台动作指令，所述云台动作指令依次经过所述线缆车、所述第一电力线、所述第二电力线、所述云台的电力载波核心板直至所述云台的控制板；

所述云台的控制板接到所述云台动作指令，控制所述视角驱动电机以不同的拍摄视角驱动所述相机进行管道图像拍摄以获取管道图像数据，和/或控制所述位置传感器进行管道位置检测以获取管道位置数据，和/或控制所述气压温度传感器进行管道气压温度检测以获取管道气压温度数据。

结合第一至第四任一种可实现方案，在第八种可实现方案中，所述1-n个检测设备中包括升降架；所述升降架包括摄像机、升降驱动电机、光源、位置传感器及气压温度传感器；

当所述用户终端发出控制所述升降架动作的升降架动作指令，所述升降架动作指令依次经过所述线缆车、所述第一电力线、所述第二电力线、所述升降架的电力载波核心板直至所述升降架的控制板；

所述升降架的控制板接到所述升降架动作指令，控制所述光源发光并控制所述升降驱动电机以不同的拍摄高度驱动所述摄像机进行管道图像拍摄以获取管道图像数据，和/或控制所述位置传感器进行管道位置检测以获取管道位置数据，和/或控制所述气压温度传感器进行管道气压温度检测以获取管道气压温度数据。

结合第一种可实现方案，在第九种可实现方案中，所述第一电力线和所述第二电力线均为二芯电力线。

通过上述可实现方案获得的管道检测机器人系统，其系统线路简单、系统稳定性好且有利于扩展多个检测设备。其中，线缆车、远端机器人及1-n个检测设备因植入了包括电力载波核心板和控制板的电力载波通信系统，因而可以通过各自的电力载波核心板的电力载波传输端连接电力线以构成管道检测机器人系统，不仅系统线路简单，而且系统稳定性好且有利于扩展多个检测设备。同时，电力隔离通信模块将管道检测机器人系统隔离成由第一电力线和第二电力线分开供电，共同通信的两级供电通信系统，有效减少电力传输对通信的干扰，提高管道检测机器人系统的稳定性。

另外，通过第二种可实现方案获得的管道检测机器人系统，其电池供电系统和市电供电系统组成的双供电系统不仅提高系统供电的灵活性，而且该双供电系统通过切换控制器与用户终端连接，方便用户终端选择控制。

另外，通过第三种和第四种可实现方案获得的管道检测机器人系统，其升压抗干扰模块可以有效隔离第一电力线和供电系统之间的信号干扰，降压抗干扰模块可以有效隔离第一电力线和电源系统之间的信号干扰，从而提升管道检测机器人系统的稳定性。

另外，通过第五种可实现方案获得的管道检测机器人系统，其外设拓展器可以增强管道检测机器人系统的兼容性，从而丰富管道检测机器人系统的功能以应对复杂的检测环境。

附图说明

图1是本发明实施例提供的管道检测机器人系统的一架构示意图；

图2是电力载波通信系统的架构示意图；

图3是本发明实施例提供的管道检测机器人系统的一架构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决现有的管道检测机器人系统存在的控制设备线路复杂、系统稳定性差及不利于机器人挂接扩展多个控制设备的技术问题，本发明实施例提供了一种管道检测机器人系统，参见图1-3，详述如下：

图1示出了本发明实施例提供的管道检测机器人系统的一架构。

图2示出了电力载波通信系统的架构。

图3示出了本发明实施例提供的管道检测机器人系统的一架构。

参见图1-3，一种管道检测机器人系统，包括第一电力线、第二电力线、用户终端、线缆车、远端机器人及1-n个检测设备，线缆车、远端机器人及1-n个检测设备均包括电力载波通信系统，线缆车还包括供电系统和网络模块，远端机器人还包括电力隔离通信模块和电源系统。

参见图2-3，电力载波通信系统包括电力载波核心板和控制板，电力载波核心板包括电力载波传输端、以太网接口、多个gpio口、透明串口及电源接口，以太网接口、多个gpio口、透明串口及电源接口均与控制板连接。

参见图3，供电系统连接第一电力线提供第一电力，电源系统连接第二电力线提供第二电力。电力隔离通信模块接于第一电力线和第二电力线之间，以隔断第一电力与第二电力。

其中，第一电力线和第二电力线均可以为二芯电力线。

线缆车通过其电力载波核心板的电力载波传输端连接第一电力线，并通过其控制板控制网络模块连接用户终端。

远端机器人通过其电力载波核心板的电力载波传输端连接第一电力线。

1-n个检测设备通过其各自的电力载波核心板的电力载波传输端连接第二电力线。

需要说明的是，电力载波核心板可以用于进行电力传输和进行载波处理。

其中，进行电力传输时可以进行降压处理。

例如，远端机器人通过其电力载波核心板从第一电力线取电后，可以对所取电力进行降压处理以供远端机器人的控制板使用。

另外，进行载波处理包括对载波的调制解调处理。

例如，远端机器人通过其电力载波核心板从第一电力线获得来自用户终端的有关控制指令载波后，需要对该控制指令载波进行解调处理以获得解调后的控制指令，然后再通过透明串口传输至远端机器人的控制板进行有关控制。

还需要说明的是，控制板可以用于根据不同的检测需求写入相应的检测控制程序以控制相应的控制对象。

例如，参见图3，可以在远端机器人的控制板中写入实现预设功能的控制程序以控制远端机器人动作。其中，远端机器人包括行走电机、温度传感器及姿态模块和其他功能模块。

当用户终端发出控制远端机器人动作的机器人动作指令，机器人动作指令依次经过线缆车、第一电力线、第二电力线、远端机器人的电力载波核心板直至远端机器人的控制板。

远端机器人的控制板接到机器人动作指令，控制行走电机驱动远端机器人行走，和/或控制姿态模块驱动远端机器人作出预设检测姿态，和/或控制远端机器人通过其温度传感器进行机身温度检测以获取远端机器人的机身温度数据。

其中，行走电机、温度传感器及姿态模块仅仅是远端机器人的常规的功能模块，根据管道环境的具体检测需求，还可以设置其他功能模块并对其作出相应的控制。

再如，参见图3，可以在1-n个检测设备中包括的云台的控制板中写入实现预设功能的控制程序以控制云台动作。其中，云台包括相机、视角驱动电机、位置传感器、气压温度传感器及其他功能模块。

当用户终端发出控制云台动作的云台动作指令，云台动作指令依次经过线缆车、第一电力线、第二电力线、云台的电力载波核心板直至云台的控制板。

云台的控制板接到云台动作指令，控制视角驱动电机以不同的拍摄视角驱动相机进行管道图像拍摄以获取管道图像数据，和/或控制位置传感器进行管道位置检测以获取管道位置数据，和/或控制气压温度传感器进行管道气压温度检测以获取管道气压温度数据。

其中，相机、视角驱动电机、位置传感器及气压温度传感器仅仅是云台的常规的功能模块，根据管道环境的具体检测需求，还可以设置其他功能模块并对其作出相应的控制。

又如，参见图3，可以在1-n个检测设备中包括的升降架的控制板中写入实现预设功能的控制程序以控制升降架动作。

其中，升降架包括摄像机、升降驱动电机、光源、位置传感器、气压温度传感器及其他功能模块。

当用户终端发出控制升降架动作的升降架动作指令，升降架动作指令依次经过线缆车、第一电力线、第二电力线、升降架的电力载波核心板直至升降架的控制板。

升降架的控制板接到升降架动作指令，控制光源发光并控制升降驱动电机以不同的拍摄高度驱动摄像机进行管道图像拍摄以获取管道图像数据，和/或控制位置传感器进行管道位置检测以获取管道位置数据，和/或控制气压温度传感器进行管道气压温度检测以获取管道气压温度数据。

其中，摄像机、升降驱动电机、光源、位置传感器及气压温度传感器仅仅是升降架的常规的功能模块，根据管道环境的具体检测需求，还可以设置其他功能模块并对其作出相应的控制。

还需要说明的是，透明串口与太网接口、多个gpio口及电源接口使得控制板与电力载波传输板并行通信，互不干扰。

其中，透明串口可以用于传输用户终端发出的控制指令和用于传输管道检测机器人系统中的检测设备检测到的管道环境数据。透明串口可以根据具体的控制需要，支持不同控制功能的控制板与电力载波传输板进行通信，检测到的管道环境数据不需要先汇集到交换机，再由交换机分发，从而可简单化传输路线。

另外，以太网接口可以用于进行网络连接通信。

另外，多个gpio口中的gpio口是指普通输入输出口。

电源接口可以用于进行电力传输。

还需要说明的是，由于线缆车、远端机器人及1-n个检测设备植入了包括电力载波核心板的电力载波通信系统，所以使得线缆车、远端机器人及1-n个检测设备易于通过其各自的电力载波核心板挂接电力线(包括第一电力线和第二电力线)进行取电和进行载波通信，不但有效减少管道检测机器人系统的连线线路，增强管道检测机器人系统的稳定性，而且还可以根据具体的检测需要，对管道检测机器人系统扩展多个检测设备，以满足不同的检测需求。

例如，挂接拓展云台或升降架来进行管道图像采集。

另外，由于线缆车、远端机器人及1-n个检测设备植入了包括控制板的电力载波通信系统，所以使得线缆车、远端机器人及1-n个检测设备易于通过其各自的控制板控制各自的功能模块进行有关检测动作，以满足不同的检测需求。

例如，可以在远端机器人的控制板中写入行走控制的功能程序控制行走电机驱动远端机器人行走。

另外，由于电力隔离通信模块将管道检测机器人系统隔离成由第一电力线和第二电力线分开供电，共同通信的两级供电通信系统，因此，有效减少电力传输对通信的干扰，提高管道检测机器人系统的稳定性。

还需要说明的是，用户终端是控制端和管道环境数据获取端。

用户终端可以通过网络连接线缆车的网络模块后与线缆车进行通信，或者通过网络连接线缆车的网络模块后与机器人或1-n个检测设备进行通信。其中，通信的具体内容可以包括发出控制指令或接收管道环境数据。

首先，用户终端可以是包括上位机控制软件的手持式控制平板。

另外，网络可以是无线网或有线以太网，对应地，网络模块可以设置无线网桥或有线以太网接口来连接无线网或有线以太网。手持式控制平板通过无线网或有线以太网连接线缆车的无线网桥或有线以太网接口通信。无线网桥包括但不限于5.8g无线网桥。

例如，手持式控制平板的上位机控制软件发出控制线缆车收线的控制指令，该控制指令传输至线缆车的控制板，线缆车的控制板匹配解析该控制指令后控制线缆车动作。控制线缆车动作包括但不限于控制线缆车收线系统动作。

又如，手持式控制平板的上位机控制软件发出控制升降架升降的控制指令，该控制指令经线缆车的控制板传输至线缆车的电力载波核心板进行载波处理，进而传输至升降架的电力载波核心板进行对应载波处理后，传输至升降架的控制板，升降架的控制板匹配解析该控制指令后控制升降架动作。

又如，手持式控制平板的上位机控制软件发出控制指令控制1-n个检测设备中的某个检测设备将检测到的管道环境数据传输回用户终端。该检测设备根据该控制指令将检测到的管道环境数据传输至其电力载波核心板进行载波调制以获取调制后的管道环境数据后，通过电力线和线缆车传输回用户终端。

还需要说明的是，管道环境数据包括但不限于管道温度数据、管道湿度数据及管道图像数据。

还需要说明的是，1-n个检测设备可以是指能通过其电力载波通信系统挂接在第二电力线上，并根据实际检测需求由用户进行具体设计的设备。

其中，n为正整数。

改进地，参见图3，供电系统包括电池供电系统和市电供电系统，

电池供电系统连接第一电力线提供第一电力，市电供电系统连接第一电力线提供第一电力。

当市电供电系统接入市电时，市电供电系统提供第一电力，电池供电系统停止提供第一电力。

需要说明的是，电池供电系统和市电供电系统组成的双供电系统提高系统供电的灵活性。市电供电系统优先供电，市电供电系统不便使用或发生供电故障时，可以通过电池供电系统供电。

改进地，参见图3，线缆车和远端机器人还分别包括升压抗干扰模块和降压抗干扰模块。

升压抗干扰模块接于第一电力线和供电系统之间，以对第一电力进行升压和干扰滤除。

降压抗干扰模块接于第一电力线和电源系统之间，以对第一电力进行降压和干扰滤除。

具体地，升压抗干扰模块包括直流升压器和第一滤波器，降压抗干扰模块包括直流降压系统和第二滤波器。

第一滤波器的输出端连接第一电力线，第一滤波器的输入端连接连接直流升压器的输出端，直流升压器的输入端连接供电系统的供电端。

第二滤波器的输入端连接第一电力线，第二滤波器的输出端连接直流降压器的输入端，直流降压器的输出端连接电源系统的取电端。

需要说明的是，升压抗干扰模块可以有效隔离第一电力线和供电系统之间的信号干扰，降压抗干扰模块可以有效隔离第一电力线和电源系统之间的信号干扰，从而提升管道检测机器人系统的稳定性。

改进地，参见图3，远端机器人还包括外设拓展器，外设拓展器包括电力线接口和外设接口。

当外设连接外设接口，电力线接口连接第一电力线时，外设植入管道检测机器人系统。

需要说明的是，外设拓展器可以增强管道检测机器人系统的兼容性，从而丰富管道检测机器人系统的功能以应对复杂的检测环境。

上述实施例获得的管道检测机器人系统，其系统线路简单、系统稳定性好且有利于扩展多个检测设备。其中，线缆车、远端机器人及1-n个检测设备因植入了包括电力载波核心板和控制板的电力载波通信系统，因而可以通过各自的电力载波核心板的电力载波传输端连接电力线以构成管道检测机器人系统，不仅系统线路简单，而且系统稳定性好且有利于扩展多个检测设备。同时，电力隔离通信模块将管道检测机器人系统隔离成由第一电力线和第二电力线分开供电，共同通信的两级供电通信系统，有效减少电力传输对通信的干扰，提高管道检测机器人系统的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。