次声波管道机器人快速定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种次声波管道机器人快速定位系统，包括主站系统和分站系统；分站系统包括次声波传感器、前置放大器、数据采集系统；主站系统包括数据分析系统、显示终端；次声波传感器与被监测管道连接，数据采集系统与数据分析系统连接；次声波传感器实时接收管道内的次声波信号并转换为电信号；前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；数据采集系统将电信号转换为数据，并把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；数据分析系统通过分析处理数据，来判断管道机器人的位置。本发明专利技术还公开了一种次声波管道机器人快速定位方法，本系统能及时快速的提示管道机器人的位置，减少管道机器人卡住时，盲目开挖导致的损失。

Fast positioning system and method for sub wave pipeline robot

The invention discloses a sound fast positioning system for pipeline robot, including the master system and the substation system; substation system including infrasonic wave sensor, pre amplifier, data acquisition system; data analysis system, the display terminal comprises a master system; infrasound sensor and monitoring pipeline connection, is connected with a data acquisition system and data analysis system; time acoustic sensor real-time receiving pipeline infrasonic signal is converted to electrical signals; preamplifier the electrical signal after amplifying and filtering processing to the transmission data acquisition system; data acquisition system converts electrical signals into data, and the collected data is sent to the acoustic data analysis system; data analysis system through data analysis and processing. To determine the location of pipeline robot. The invention also discloses a method for quickly positioning the sub wave pipeline robot, which can prompt the position of the pipeline robot in time and quickly, and reduce the loss caused by the blind excavation when the pipeline robot is stuck.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种次声波管道机器人快速定位系统及方法，技术可用于油、气等多种输送介质管道的通球作业过程。
技术介绍
目前，我国管道里程达到10万公里以上，随着时间的推移，管道可能发生腐蚀穿孔、泄漏污染、堵塞爆管等恶性事故，造成生命与财产的重大损失。为防止事故发生，需要定期使用管道机器人对其进行检测与清理。但是，在管道机器人清理管道的过程中，容易发生管道机器人卡在管道中的情况，受现有通讯设备与定位技术的制约，管道状况多数不明，管道机器人无法精确定位，往往造成模糊开挖、盲目报废等，资源浪费严重。目前，国际上关于管道检测机器人定位方法有很多，主要有：里程轮定位法、视觉CCD定位法、北斗/GPS定位法、基于低频电磁波定位法等，受管道长度、环境和埋深的影响，这些方法受到很大的限制，定位效果较差，且往往对已经卡住的管道机器人的定位无能为力。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种能快速对管道机器人进行定位的系统。本专利技术的再一目的是提供一种能快速对管道机器人进行定位的方法。为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：次声波管道机器人快速定位系统，包括主站系统和分站系统：所述分站系统包括依次连接的次声波传感器、前置放大器、数据采集系统；所述主站系统包括相互连接的数据分析系统、显示终端；所述次声波传感器与被监测管道连接，所述数据采集系统与所述数据分析系统通过数据通讯模块连接；所述次声波传感器实施接收管道内的次声波信号并转换为电信号；所述前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；所述数据采集系统将电信号转换为数据，并通过数据通讯模块把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；所述数据分析系统通过分析处理数据采集系统发送的数据集，来判断管道机器人的位置。进一步的，所述次声波传感器接收声波的频率为0Hz～20Hz。进一步的，所述数据通讯模块包括冗余设计，所述的冗余设计包括无线和有线通讯方式。进一步的，所述数据采集系统包含北斗/GPS授时模块，授时精度为纳秒级别。进一步的，在被监测两端分别设有所述分站系统，所述数据分析系统接收多个所述分站系统的数据采集系统发送的数据。本专利技术还公开了一种次声波管道机器人快速定位方法，利用如上所述的次声波管道机器人快速定位系统，实时监测管道内次声波信号进而判断管道机器人的实施位置。进一步的，具体包括如下步骤：安装在被监测管道两端的分站至少有一个次声波传感器，次声波传感器实施接收管道内的次声波信号并转换为电信号；前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；数据采集系统包括北斗/GPS授时模块和数据通讯模块，负责将电信号转换为数据并通过数据通讯模块，把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；数据分析系统通过分析处理采集系统发送的数据，来判断管道机器人的位置。进一步的，在实际监测过程中，被监测管道的两端设有多个分站系统，数据分析通接收多个分站系统的数据采集系统，运用信号处理和识别算法，对数据进行处理和综合分析，判断管道机器人的位置。进一步的，在信号处理和识别算法中采用包括专家数据库、模糊神经网络和小波变换、支持向量机的一种或几种信号处理方式进行综合的分析计算。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施案例提供的次声波管道机器人快速定位系统，由于包括主站系统和分站系统；分站系统包括依次连接的次声波传感器、前置放大器、数据采集系统；主站系统包括相互连接的数据分析系统、显示终端；次声波传感器与被监测管道连接，数据采集系统与所述数据分析系统通过数据通讯模块连接；次声波传感器实时接收管道内的次声波信号并转换为电信号；前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；数据采集系统将电信号转换为数据，并通过数据通讯模块把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；数据分析系统通过分析处理数据采集系统发送的数据，实时判断管道机器人的位置。在管道机器人停止移动时，能及时快速的发出报警提示，使得相关部门能够及时采取措施。附图说明图1为本专利技术实例提供的次声波管道机器人快速定位系统的结构示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种次声波管道机器人快速定位系统及方法，以便于及时快速的对管道机器人的位置进行描述，当管道机器人停止移动时，可以及时提示工作人员，使相关部门能够及时采取措施。请参见图1。次声波管道机器人快速定位系统，包括主站系统和分站系统：所述分站系统包括依次连接的次声波传感器、前置放大器、数据采集系统；所述主站系统包括相互连接的数据分析系统、显示终端等。所述次声波传感器与被监测管道连接，所述数据采集系统与所述数据分析系统通过数据通讯模块连接；所述次声波传感器实施接收管道内的次声波信号并转换为电信号；所述前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；所述数据采集系统将电信号转换为数据，并通过数据通讯模块把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；所述数据分析系统通过分析处理数据采集系统发送的数据集，来判断管道机器人的位置。本专利技术与现有技术相比具有明显的优势。由以上技术方案可知，管道机器人在移动时，会引起介质的扰动，进而产生连续的次声波束信号，本系统通过实时监测管道内次声波信号判断管道机器人的实时位置，本系统提出了一种新型的管道机器人快速定位方式。与现有技术相比，本方案报警及时准确，受管道周围和自身环境影响较小。本实施例中，所述次声波传感器接收声波的频率为0Hz～20Hz。所述数据通讯模块包括冗余设计，所述的冗余设计包括无线和有线通讯方式。所述数据采集系统包含北斗/GPS授时模块，授时精度为纳秒级别。在被监测两端分别设有所述分站系统，所述数据分析系统接收多个所述分站系统的数据采集系统发送的数据。一种次声波管道机器人快速定位方法，利用次声波管道机器人快速定位系统，实时监测管道内次声波信号进而判断管道机器人的实施位置。具体包括如下步骤：安装在被监测管道两端的分站至少有一个次声波传感器，次声波传感器实施接收管道内的次声波信号并转换为电信号；前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；数据采集系统包括北斗/GPS授时模块和数据通讯模块，负责将电信号转换为数据并通过数据通讯模块，把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；数据分析系统通过分析处理采集系统发送的数据，来判断管道机器人的位置。本实施例中，在实际监测过程中，被监测管道的两端设有多个分站系统，数据分析通接收多个分站系统的数据采集系统，运用信号处理和识别算法，对数据进行处理和综合分析，判断管道机器人的位置。在信号处理和识别算法中采用包括专家数据库、模糊神经网络和小波变换、支持向量机的一种或几种信号处理方式进行综合的分析计算。本专利技术进行距离测定时，采用如下公式进行计算：其中，X为图1中管道左端传感器到管道机器人之间的距离，L为管道两端所布置传感器的间距，T1-T2位次声波信号到达两端传感器的时间差，C为次声波在管道介质内传播的速度。本专利技术采用高灵敏度次声波传感器，系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
次声波管道机器人快速定位系统，其特征在于，包括主站系统和分站系统：所述分站系统包括依次连接的次声波传感器、前置放大器、数据采集系统；所述主站系统包括相互连接的数据分析系统、显示终端；所述次声波传感器与被监测管道连接，所述数据采集系统与所述数据分析系统通过数据通讯模块连接；所述次声波传感器实施接收管道内的次声波信号并转换为电信号；所述前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；所述数据采集系统将电信号转换为数据，并通过数据通讯模块把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；所述数据分析系统通过分析处理数据采集系统发送的数据集，来判断管道机器人的位置。

【技术特征摘要】
1.次声波管道机器人快速定位系统，其特征在于，包括主站系统和分站系统：所述分站系统包括依次连接的次声波传感器、前置放大器、数据采集系统；所述主站系统包括相互连接的数据分析系统、显示终端；所述次声波传感器与被监测管道连接，所述数据采集系统与所述数据分析系统通过数据通讯模块连接；所述次声波传感器实施接收管道内的次声波信号并转换为电信号；所述前置放大器把电信号经过放大滤波处理之后传输到数据采集系统；所述数据采集系统将电信号转换为数据，并通过数据通讯模块把采集到的次声波数据发送到数据分析系统；所述数据分析系统通过分析处理数据采集系统发送的数据集，来判断管道机器人的位置。2.根据权利要求1所述的次声波管道机器人快速定位系统，其特征在于，所述次声波传感器接收声波的频率为0Hz～20Hz。3.根据权利要求1所述的次声波管道机器人快速定位系统，其特征在于，所述数据通讯模块包括冗余设计，所述的冗余设计包括无线和有线通讯方式。4.根据权利要求1所述的次声波管道机器人快速定位系统，其特征在于，所述数据采集系统包含北斗/GPS授时模块，授时精度为纳秒级别。5.根据权利要求1所述的次声波管道机器人快速定位系统，其特征在于，在被监测两端分别设有所述分站系统，所述数据分析系统接收多个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨霄锋，王良风，宋植林，阮晓辉，
申请(专利权)人：北京科创三思科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11