管道信息采集系统的制作方法

本发明涉及管道信息技术领域，特别涉及一种管道信息采集系统。

背景技术：

伴随管道建设的高速发展和社会生产生活对长输油气管道安全运行要求的日益提高，管道物联网技术得到了快速的发展。管道信息是管道自动化、智能化运行的前提，如何进行管道信息的采集成为管道物联网技术中的一个重要课题。

长输油气管道多数处于荒芜人烟的偏僻地带，管道沿线很多区域都是移动运营商网络信号较差或者移动运营商网络并未覆盖的区域，对于这种位置的管道信息采集工作，需要由工作人员开车到现场通过工具进行检测，然后带回去上传到服务器。

由于管道线路比较长，纵横一般几千公里，这种方案耗费人力物力，并且部分管道处于车辆难以到达的位置，很难采集到管道信息。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种管道信息采集系统，自动化信息化程度高。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种管道信息采集系统，所述系统包括：多个智能桩、无人机和服务器；所述多个智能桩沿管道间隔设置，且每个所述智能桩均设置在所述管道的上方，所述智能桩所在区域均为移动运营商网络低信号强度区域；所述智能桩，用于采集管道信息，并与所述无人机通信，将所述管道信息传输给所述无人机；所述无人机，用于沿所述管道飞行；在靠近所述智能桩时，与所述智能桩通信，并接收所述智能桩传输的管道信息；将所述管道信息传输给所述服务器。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述智能桩包括：采集模块，用于采集所述管道信息；第一存储模块，用于存储采集到的所述管道信息；第一通信模块，用于与所述无人机通信。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述无人机包括：gps定位模块，用于确定所述无人机所处的位置；第二通信模块，用于与所述智能桩通信；第二存储模块，用于存储获取到的所述管道信息；处理模块，用于根据所述无人机所处的位置确定在预设范围内是否存在智能桩；当在预设范围内存在智能桩时，控制所述第二通信模块向所述第一通信模块发送唤醒信号；相应地，所述第一通信模块，用于在接收到所述唤醒信号后，向所述第二通信模块传输所述管道信息。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述无人机还包括：视频监测模块，用于在所述无人机飞行过程中，拍摄视频画面。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述第一通信模块和所述第二通信模块通过lora通信协议进行通信。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述处理模块，还用于确定是否获取到所有智能桩传输的管道信息；当获取到所有智能桩传输的管道信息时，控制所述无人机返航。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述处理模块，用于确定所有智能桩的编号；当获取到智能桩传输的管道信息时，对相应的智能桩的编号进行标记。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述智能桩还包括：高风险监测模块，用于检测所述智能桩所在位置的环境信息。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述无人机，用于在到达移动运营商网络高信号强度区域时，将获取到的所述管道信息发送给所述服务器；或者，所述无人机，用于在返航后，将所有的所述管道信息发送给所述服务器。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述服务器包括：数据分析模块，用于对所述无人机获得的管道信息和通过其他方式获得的管道信息进行分析整理，得到数据索引、数据结果和文档；数据导入模块，用于将分析得到的数据索引、数据结果和文档存入数据库；决策支持模块，用于展示分析得到的数据结果。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在本发明实施例中，在移动运营商网络低信号强度区域通过设置智能桩进行管道信息采集，并通过无人机沿着管道飞行来收集这些智能桩采集到的管道信息，然后将无人机中收集到的管道信息传输给服务器，最终实现整个管道的管道信息的采集。该方案不仅能够解决移动信号缺失和难以到达的位置的管道信息采集问题，而且自动化信息化程度高，数据采集的准确性和及时性高，为管道智能化运行提供基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种管道信息采集系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的管道信息采集系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种管道信息采集系统的结构示意图，参见图1，该系统包括：多个智能桩100、无人机200和服务器300。其中，所述多个智能桩100沿管道400间隔设置，且每个所述智能桩100均设置在所述管道400的上方，所述智能桩100所在区域均为移动运营商网络低信号强度区域，也即这些智能桩100无法通过移动运营商提供的网络(如4g网络)与服务器300连接。

所述智能桩100用于采集管道信息，并与所述无人机200通信，将所述管道信息传输给所述无人机200。

所述无人机200用于沿所述管道400飞行；在靠近所述智能桩100时，与所述智能桩100通信，并接收所述智能桩100传输的管道信息；将所述管道信息传输给所述服务器300。

其中，移动运营商网络低信号强度区域可以包括移动运营商网络未覆盖区域和移动运营商网络信号强度低于信号强度阈值的区域。相应地，移动运营商网络高信号强度区域则未移动运营商网络信号强度等于或高于信号强度阈值的区域。该信号强度阈值可以根据管道信息传输的需要进行设定。

在本发明实施例中，在移动运营商网络低信号强度区域通过设置智能桩进行管道信息采集，并通过无人机沿着管道飞行来收集这些智能桩采集到的管道信息，然后将无人机中收集到的管道信息传输给服务器，最终实现整个管道的管道信息的采集。该方案不仅能够解决移动信号缺失和难以到达的位置的管道信息采集问题，而且自动化信息化程度高，数据采集的准确性和及时性高，为管道智能化运行提供基础。

在本发明实施例中，管道信息可以采用设定格式，采用设定格式时，管道信息长度固定，便于无人机接收时校验，也便于服务器进行处理。

在本发明实施例的一种实现方式中，在移动运营商网络高信号强度区域可以采用常规管道信息采集终端进行管道信息采集，即通过管道信息采集终端采集管道信息，然后通过移动运营商网络将采集到的管道信息传输给服务器300。

在本发明实施例的另一种实现方式中，在移动运营商网络高信号强度区域也可以采用智能桩100进行管道信息采集，即通过智能桩100采集管道信息，然后通过无人机200收集智能桩100采集到的管道信息，最后由无人机200将管道信息传输给服务器300。

在本发明实施例中，智能桩100的布置间距可以与现有的管道信息采集终端相近，例如每500m-1km设置一个。

在本发明实施例中，无人机200可以采用如下两种方式将收集到的管道信息传输给服务器300：

第一种方式：所述无人机200用于在到达移动运营商网络高信号强度区域时，将获取到的所述管道信息发送给所述服务器。如图1所示，无人机200在飞行的过程中，既会经过移动运营商网络低信号强度区域，也会经过移动运营商网络高信号强度区域，在无人机200经过移动运营商网络高信号强度区域时，可以将在前一段移动运营商网络低信号强度区域收集到的管道信息传输给服务器。这种实现方式，可以及时将管道信息传输给服务器300进行处理，保证了管道信息采集的时效性。

具体地，所述无人机200用于通过移动运营商网络将管道信息传输给服务器300。

在这种实现方式中，无人机200中可以记录已经发送过的管道信息，避免管道信息的重复发送，浪费网络资源。

第二种方式：所述无人机200用于在返航后，将所有的所述管道信息发送给所述服务器300。

由于无人机200返航后到达的位置可以设置在服务器300所在的位置，所以在无人机200返航后，可以通过有线传输、无限高保真(wifi)传输、蓝牙传输等方式将收集到的管道信息传给服务器300，不但能够节省采用移动网络费用，而且能够保证数据传输的准确性。

图2是本发明实施例提供的管道信息采集系统的结构框图，参见图2，所述智能桩100包括：采集模块101、第一存储模块102和第一通信模块103。

采集模块101用于采集所述管道信息；第一存储模块102用于存储采集到的所述管道信息；第一通信模块103用于与所述无人机通信。

在该实现方式中，通过采集模块进行管道信息的采集，然后将采集到的信息存储到第一存储模块中，在无人机200经过时，通过第一通信模块将第一存储模块中的管道信息传输给无人机200。

在本发明实施例中，管道信息可以包括阴极保护电位和阴极保护电流。具体地，为了防止管道被腐蚀，管道沿线均设置有阴极保护系统。相应地，该采集模块101包括电压传感器和电流传感器，电压传感器用于检测阴极保护系统的阴极保护电位，电流传感器电压传感器用于检测阴极保护系统的阴极保护电流。通过采集阴极保护电位和阴极保护电流，使得服务器可以根据阴极保护电位和阴极保护电流确定管道各个位置的腐蚀情况。

再次参见图2，所述无人机200包括：全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)定位模块201、第二通信模块202、第二存储模块203和处理模块204。

gps定位模块201用于确定所述无人机所处的位置；第二通信模块202用于与所述智能桩通信；第二存储模块203用于存储获取到的所述管道信息；处理模块204用于根据所述无人机所处的位置确定在预设范围内是否存在智能桩；当在预设范围内存在智能桩时，控制所述第二通信模块202向所述第一通信模块103发送唤醒信号。

相应地，所述第一通信模块103用于在接收到所述唤醒信号后，向所述第二通信模块202传输所述管道信息。

进一步地，第一通信模块103还可以在发送管道信息前，向第二通信模块发送响应信号。

在本发明实施例中，处理模块204用于在智能桩100未响应时，继续发送唤醒信号(一般发送2～3次)。如果2～3次后，智能桩100仍未响应，则生成该智能桩100故障信息，并在与服务器300通信时，将该故障信息传输给服务器300。这里，唤醒信号的重传次数和无人机200每到达一个智能桩100的停留时长相关。

进一步地，无人机200可以根据智能桩100所处的地理位置的地貌确定对应的停留时长。

更具体地，为了保证数据接收的稳定性，需要经过多次实验，确定在不同地理环境下无人机200的飞行速度、飞行高度和停留时长。需对林区、平原、丘陵、山区、城市等地区进行区分，并分别确定飞行速度、飞行高度和停留时长。这里停留时长是无人机200在智能桩100的预设范围内的停留时长，该停留时长和飞行速度相关。

在该实现方式中，在无人机200飞行的过程中，通过gps定位模块实时进行无人机的定位，得到无人机的经纬度，然后确定在无人机200所在位置的预设范围内是否存在智能桩100，如果预设范围内存在智能桩，则通过第二通信模块向智能桩100发送唤醒信号，从而唤醒智能桩100，进而进行管道信息的传输。

其中，预设范围根据第一通信模块103和第二通信模块202之间使用的无限通信协议的覆盖范围来确定，该预设范围小于第一通信模块103和第二通信模块202之间使用的无限通信协议的覆盖范围。

在无人机200中，第二存储模块203内存储有各个智能桩的位置信息，该位置信息具体可以未经纬度，这样处理模块204可以根据gps定位模块201确定出的无人机200的位置来确定预设范围内是否存在智能桩100。

需要说明的时，处理模块204在确定预设范围内是否存在智能桩100时，需要考虑无人机200的飞行高度。也即，处理模块204用于根据智能桩100的位置信息、无人机200所处的位置和无人机200的高度，确定预设范围内是否存在智能桩100。

其中，无人机200通常以预定高度进行飞行，此时，无人机200的飞行高度已知。或者，无人机200还可以包括高度传感器，用于检测无人机200的飞行高度，然后将测到的无人机200的飞行高度传输给处理模块204使用。

其中，无人机200的航线可以根据智能桩的位置确定，例如无人机200的航线为多个智能桩100的连线。或者，无人机200的航线还可以沿着管道的路线。

再次参见图2，所述无人机200还可以包括：视频监测模块205，用于在所述无人机飞行过程中，拍摄视频画面。

在该实现方式中，通过在无人机200上携带视频监测模块205来进行管道沿线的视频画面拍摄，有助于管道故障检测等工作。

在本发明实施例中，通过视频监测模块205拍摄的视频画面同样存储在第二存储模块203中。所述无人机200可以在到达移动运营商网络高信号强度区域时，将拍摄到的所述视频画面发送给所述服务器300。所述无人机200用于在返航后，将拍摄到的所述视频画面发送给所述服务器300。

在本发明实施例中，所述第一通信模块103和所述第二通信模块202通过远距离(longrange，lora)通信协议进行通信。

lora通信具有传输距离长、功耗低等特点，既能保证无人机200和智能桩100在相距较远的情况下进行数据传输，又能保证智能桩100的功耗较低，续航时间长。

在本发明实施例中，所述处理模块204还用于确定是否获取到所有智能桩传输的管道信息；当获取到所有智能桩传输的管道信息时，控制所述无人机返航。

如前所述，无人机200中记录了智能桩100的数据，在收集智能桩100采集的管道信息时，可以在确定所有智能桩100的管道信息均传输完成后返航，避免管道信息遗漏，或者无人机200飞行到未设置智能桩100的区域。

在本发明实施例中，所述处理模块204用于确定所有智能桩的编号；当获取到智能桩传输的管道信息时，对相应的智能桩的编号进行标记。

相应地，智能桩100的第一通信模块103在传输管道信息时携带智能桩100的编号。这样就使得处理模块204可以对所有智能桩100是否已经传输管道信息进行监控。保证所有智能桩100的管道信息被准确接收，避免数据遗漏、丢失、中断等。

在本发明实施例中，管道信息还可以包括智能桩所在位置的环境信息。

再次参见图2，所述智能桩100还包括：高风险监测模块104，用于检测所述智能桩所在位置的环境信息。

由于长输油气管道距离长，且在不同的地理位置环境也不同，为了减轻恶劣环境对管道的影响，需要对环境信息进行检测。该环境信息包括温度信息、湿度信息、应力信息等，高风险监测模块104可以包括温度传感器、湿度传感器、应力传感器等。

在本发明实施例中，通过高风险监测模块104检测到的环境信息同样存储在第一存储模块102中，在传输管道信息时，与阴极保护电位和阴极保护电流一起传输给无人机200。

再次参见图2，所述服务器300包括：数据分析模块301、数据导入模块302和决策支持模块303。

数据分析模块301用于对所述无人机获得的管道信息和通过其他方式获得的管道信息进行分析整理，得到数据索引、数据结果和文档；数据导入模块302用于将分析得到的数据索引、数据结果和文档存入数据库；决策支持模块303用于展示分析得到的数据结果。其中，其他方式获得的管道信息可以是通过管道信息采集终端直接传输给服务器的管道信息。

其中，数据结果可以包括每个智能桩对应的管道段的阴极保护电位和阴极保护电流的变化趋势，根据该变化趋势可以判断管道段是否需要更换。

数据结果按照智能桩编号或者按照时间可以生成文档，每个文档可以根据生成方式生成索引。例如，数据结果按照智能桩编号生成文档，每个文档对应一个智能桩编号，则在数据库检索时，可以通过智能桩编号作为索引来完成。决策支持模块303将数据结果在显示屏上进行展示，从而便于工作人员进行决策。

下面对本发明实施例提供的系统的搭建和工作过程进行简单说明：

工作人员开车沿管道线路行驶，采用手机确定出移动运营商网络低信号强度区域。然后在移动运营商网络低信号强度区域设置智能桩，并给每个智能桩编号(可沿管道路线编号)，检测每个智能桩的位置并记录，然后根据位置确定无人机的航线。

当无人机到达智能桩附近时，无人机发出唤醒信号，唤醒对应的智能桩。若智能桩响应则进行管道信息传输，若智能桩未响应，则继续发送唤醒信号(一般发送2～3次)。无人机将管道信息传送回服务器，由服务器进行管道信息的处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。