一种基于复杂管道环境的柔性测径清管器及其使用方法技术

本申请公开了一种基于复杂管道环境的柔性测径清管器及其使用方法，应用于管道检测领域，所述柔性测径清管器包括柔性壳体、电子舱体、测量装置和清洗管，电子舱体设置于柔性壳体的内部，测量装置包括无源射频标签阵列、测量模块和控制模块，测量模块和控制模块设置在所述电子舱体内，无源射频标签阵列设置于柔性壳体和电子舱体之间，清洗管设置于所述柔性壳体内的贯穿孔中。柔性壳体与清洗管配合对管道内壁污垢进行清理，控制模块通过测量模块发出射频信号使无源射频标签阵列产生电磁场，进而通过电磁场信号进行管道形变测量。所述柔性测径清管器可以将清管和形变测量的过程结合，更稳定省时地进行在役管道内检测工作，避免传统设备的卡堵风险。设备的卡堵风险。设备的卡堵风险。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复杂管道环境的柔性测径清管器及其使用方法


[0001]本申请涉及管道检测
，特别涉及一种基于复杂管道环境的柔性测径清管器及其使用方法。

技术介绍

[0002]埋地管道的管道基础设施易受到结构缺陷、温度、环境及寿命等问题影响造成泄漏事故，因此需保证管道完整性来预防此类事故的发生。
[0003]管道内检测是检测管道完整性的重要手段，但由于在役管道内部情况不明，进行管道内检测前需要对管道内部进行清管和形变测量。清管和形变测量操作通常是分开进行的，典型的清管手段为应用泡沫清管器或钢骨架皮碗清管器对管道内部的蜡质等堵塞物进行清理；而常用的形变测量手段为应用钢骨架变形检测器对管道进行取样测量。
[0004]但泡沫清管器和钢骨架皮碗清管器都仅能进行清管操作，且由于钢骨架皮碗清管器的通过性受限，还会有卡堵的风险。而钢骨架变形检测器由于形变量小，在进行形变测量前为了保证通过性，必须对管道进行清管操作，同时钢骨架变形检测器在测量运行信息不明的在役管道时，由于无法通过管道有较大形变的位置，卡堵风险很大。总之，在管道内进行清管和形变测量的过程中存在的在役管道卡堵风险高以及整体检测费时的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种基于复杂管道环境的柔性测径清管器及其使用方法，以解决在管道内进行清管和形变测量过程中存在的在役管道卡堵风险高以及整体检测费时的问题。
[0006]根据本申请的第一方面，提供了一种基于复杂管道环境的柔性测径清管器，包括：柔性壳体、电子舱体、测量装置和清洗管，其中：所述柔性壳体为圆柱状壳体，所述柔性壳体包括首端和尾端；所述首端和尾端之间有贯穿孔，所述清洗管设置于所述贯穿孔内；所述电子舱体为圆柱状舱体，所述电子舱体设置于所述柔性壳体的所述尾端内部；所述测量装置包括无源射频标签阵列、测量模块、定位模块和控制模块；所述无源射频标签阵列设置于所述柔性壳体和所述电子舱体的外圆周面之间，所述无源射频标签阵列用于接收所述测量模块产生的射频信号并产生电磁场；所述测量模块设置于所述电子舱体内壁，所述测量模块用于发射射频信号和接收所述无源射频标签阵列产生的电磁场信号；所述定位模块和所述控制模块都设置于所述电子舱体内部；所述测量模块和所述定位模块分别与所述控制模块电连接；所述控制模块被配置为控制所述测量模块发出射频信号从而使所述无源射频标签阵列产生电磁场，所述控制模块再通过所述电磁场信号进行管道形变测量，获取管道形变数据并发送至所述定位模块。
[0007]在进行管道清管及形变测量时，所述柔性测径清管器被放置在管道内，所述柔性壳体在行进过程中可以刮蹭到附着在管道内壁的堵塞物，通过清洗管的辅助将管道的堵塞物清除从而使所述柔性测径清管器顺利通过。在运行到产生形变的管道时，所述柔性壳体会因管道的形状变化进而产生形变，分布在所述柔性壳体内的所述无源射频标签阵列的位
置也会产生变化，所述控制模块通过令所述测量模块产生射频信号从而使所述无源射频标签阵列产生电磁场信号，进而通过所述电磁场信号的位置变化获取管道形变数据。
[0008]可选的，所述首端为包括端面和侧面的圆台状结构，所述柔性壳体包括第一壳体、第二壳体和第三壳体，其中：所述第一壳体包裹所述第二壳体，所述第二壳体包裹所述第三壳体，所述第三壳体包裹所述电子舱体；所述第一壳体的厚度小于所述第二壳体的厚度，所述第一壳体的密度大于所述第二壳体的密度；所述第三壳体的厚度小于所述第二壳体的厚度，所述第三壳体的密度等于所述第一壳体的密度。
[0009]壳体为圆柱状能够更适应在管道内行动，圆台状结构的所述首端使所述柔性测径清管器的通过性更好，减少在管道内运行时所述柔性壳体的损坏。所述第一壳体包裹所述第二壳体，所述第二壳体包裹所述第三壳体，通过不同壳体之间的密度差异，既保证了所述柔性壳体与管道内壁接触面的基础强度，又提高了所述柔性壳体的可压缩程度，保证了所述柔性测径清管器的通过性。
[0010]可选的，所述电子舱体为密封金属制舱体，所述电子舱体的底面圆心与所述柔性壳体的底面圆心位于同一轴线。所述电子舱体用于安装电子器件，密封舱体可避免电子器件受管道内液体或气体的影响，金属制的舱体可保证电子器件的安全，所述电子舱体的底面圆心与所述柔性壳体的底面圆心位于同一水平面及圆柱状的舱体可保证整个所述柔性测径清管器的重心不发生偏移，避免所述柔性测径清管器在管道中产生额外的动作影响测量。
[0011]可选的，所述无源射频标签阵列包括多个无源射频标签，所述无源射频标签按所述电子舱体的中轴线周向等距排布于所述第二壳体和所述第三壳体之间。通过多个无源射频标签可以全方位的获取管道的形变数据。
[0012]可选的，所述测量模块包括激发线圈和接收传感器，其中：所述激发线圈用于发出射频信号激发所述无源射频标签阵列产生电磁场；所述接收传感器用于检测所述无源射频标签阵列产生的电磁场信号。所述激发线圈和所述接收传感器使所述测量模块的发射和接收分开进行，保证测量的持续性。
[0013]可选的，所述测量装置还包括滤波放大模块和陀螺仪，其中：所述滤波放大模块置于所述电子舱体内部，所述滤波放大模块一端与所述接收传感器电连接，另一端与所述控制模块电连接。通过所述滤波放大模块将所述接收传感器接收到的电磁场信号进行滤波放大操作，使所述电磁场信号便于分析；所述陀螺仪位于所述电子舱体内部，所述陀螺仪与所述控制模块电连接，所述陀螺仪被配置为获取所述柔性测径清管器的姿态信息并发送至所述控制模块。陀螺仪可以确定管道变形的周向点位，同时获取管道的方向、弯头等信息。
[0014]可选的，所述控制模块还包括存储组件，所述控制模块被进一步配置为控制所述激发线圈产生射频信号激发所述无源射频标签阵列产生电磁场，并通过所述滤波放大模块对所述接收传感器检测到的电磁场信号进行滤除杂波及放大操作，所述控制模块还被配置为根据得到的所述电磁场信号计算管道形变数据，分析所述管道形变数据得到管道形变结果，接收所述陀螺仪发送的姿态信息并将所述姿态信息和所述管道形变数据及所述管道形变结果传输至存储组件进行存储。所述控制模块能够通过所述无源射频标签阵列产生的电磁场信号的变化获取管道形变数据及管道形变结果，通过所述陀螺仪获取姿态信息，并将姿态信息和管道形变数据及管道形变结果存储，便于对管道形变进行定位。
[0015]可选的，所述控制模块还被配置为将所述姿态信息和所述管道形变数据及所述管道形变结果存储到所述存储组件后，将所述姿态信息和所述管道形变数据及所述管道形变结果发送至所述定位模块。定位模块获取所述柔性测径清管器的姿态信息同时对管道变形位置进行定位。
[0016]可选的，所述定位模块包括射频发射组件、地面接收组件和远端主机，其中：所述射频发射组件与所述地面接收组件通过低频电磁波无线连接，所述射频发射组件被配置为接收所述控制模块发送的由所述姿态信息和所述管道形变数据及所述管道形变结果组成的信息数据，并将所述信息数据和所述定位模块采集的所述柔性测径清管器位置信息通过低频电磁波发送至所述地面接收组件；所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂管道环境的柔性测径清管器，其特征在于，包括：柔性壳体（1）、电子舱体（2）、测量装置（3）和清洗管（4），其中：所述柔性壳体（1）为圆柱状壳体，所述柔性壳体（1）包括首端（14）和尾端（15）；所述首端（14）和尾端（15）之间有贯穿孔（5），所述清洗管（4）设置于所述贯穿孔（5）内；所述电子舱体（2）为圆柱状舱体，所述电子舱体（2）设置于所述柔性壳体（1）的所述尾端（15）内部；所述测量装置（3）包括无源射频标签阵列（31）、测量模块（32）、定位模块（33）和控制模块（34）；所述无源射频标签阵列（31）设置于所述柔性壳体（1）和所述电子舱体（2）的外圆周面之间，所述无源射频标签阵列（31）用于接收所述测量模块（32）产生的射频信号并产生电磁场；所述测量模块（32）设置于所述电子舱体（2）内壁，所述测量模块（32）用于发射射频信号和接收所述无源射频标签阵列（31）产生的电磁场信号；所述定位模块（33）和所述控制模块（34）都设置于所述电子舱体（2）内部；所述测量模块（32）和所述定位模块（33）分别与所述控制模块（34）电连接；所述控制模块（34）被配置为控制所述测量模块（32）发出射频信号从而使所述无源射频标签阵列（31）产生电磁场；所述控制模块（34）还被配置为通过所述电磁场信号进行管道形变测量，以获取管道形变数据并发送至所述定位模块（33）。2.根据权利要求1所述的基于复杂管道环境的柔性测径清管器，其特征在于，所述首端（14）为包括端面和侧面的圆台状结构，所述柔性壳体（1）包括第一壳体（11）、第二壳体（12）和第三壳体（13），其中：所述第一壳体（11）包裹所述第二壳体（12），所述第二壳体（12）包裹所述第三壳体（13），所述第三壳体（13）包裹所述电子舱体（2）；所述第一壳体（11）的厚度小于所述第二壳体（12）的厚度，所述第一壳体（11）的密度大于所述第二壳体（12）的密度；所述第三壳体（13）的厚度小于所述第二壳体（12）的厚度，所述第三壳体（13）的密度等于所述第一壳体（11）的密度。3.根据权利要求2所述的基于复杂管道环境的柔性测径清管器，其特征在于，所述电子舱体（2）为密封金属制舱体，所述电子舱体（2）的底面圆心与所述柔性壳体（1）的底面圆心位于同一轴线。4.根据权利要求3所述的基于复杂管道环境的柔性测径清管器，其特征在于，所述无源射频标签阵列（31）包括多个无源射频标签，所述无源射频标签按所述电子舱体（2）的中轴线周向等距排布于所述第二壳体（12）和所述第三壳体（13）之间。5.根据权利要求1所述的基于复杂管道环境的柔性测径清管器，其特征在于，所述测量模块（32）包括激发线圈（321）和接收传感器（322），其中：所述激发线圈（321）用于发出射频信号激发所述无源射频标签阵列（31）产生电磁场；所述接收传感器（322）用于检测所述无源射频标签阵列（31）产生的电磁场信号。6.根据权利要求5所述的基于复杂管道环境的柔性测径清管器，其特征在于，所述测量装置（3）还包括滤波放大模块（35）和陀螺仪（36），其中：所述滤波放大模块（35）设置于所述电子舱体（2）内部，所述滤波放大模块（35）一端与所述接收传感器（322）电连接，另一端与所述控制模块（34）电连接；所述陀螺仪（36）位于所述电子舱体（2）内部，所述陀螺仪（36）与所述控制模块（34）电
连接，所述陀螺仪（36）被配置为获取所述柔性测径清管器的姿态信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈麒如，刘金海，卢森骧，冯宇霖，王柄洋，张昊然，王阔，李拓儒，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：