[發明專利]一種管道內超細纜驛站式通信系統及通信方法

有效

• 申請號: 201610052497.0
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105682005B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 段穎妮;韓佐軍;李國柱;雷俊紅;楊森林
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: H04W4/80
• 分類號: H04W4/80;H04B3/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

1.一種管道內超細纜驛站式通信系統，其特征在于，包括管道通信系統和探傷機器人(4)組成，所述管道通信系統包括鋪設在在役管道(2)內的兩根超細纜(5)，兩根超細纜(5)分別為線纜V+和參考電位線纜Vr，所述兩根超細纜(5)之間并聯設置有若干智能節點(1)，所述探傷機器人(4)與智能節點(1)間采用無線短距通信，智能節點(1)間進行驛站式有線通信，所述管道(2)外沿線還依次設置有若干泵站(3)，若干智能節點依次通過線纜V+和參考電位線纜Vr以及泵站處的控制終端機連接形成通信鏈路；

所述每個智能節點(1)的具體內部電路結構為：包括控制器，所述控制器的第三i/o口與開關K2連接后連接至超細纜(5)的線纜V+上，所述開關K2為N溝道增強型mos管，所述控制器的電源端VC與充電芯片電能輸出端Cout連接，控制器的第一i/o口與開關K1連接后連接至超細纜(5)的線纜V+上，所述開關K1為P溝道耗盡型mos管，開關K1的漏極又與控制器的第二i/o口連接，同時，開關K1的漏極連接電阻R后又連接至充電芯片，所述充電芯片的電能輸入端連接電容C1后接地，充電芯片的C+和C-之間連接有電容C2，充電芯片的電能輸出端Cout與接地端還連接帶中間抽頭的超級電容C，記作電容C3和電容C4；

所述智能節點(1)采用超級電容或儲能電池供電；

所述每個泵站(3)內設置有控制終端(7)，控制終端(7)連接有電源(6)，電源(6)又與電流檢測傳感器(9)連接，電流檢測傳感器(9)又與總開關(10)連接，所述控制終端(7)還與接口板卡(8)連接，接口板卡(8)同時也與總開關(10)連接，所述總開關(10)為單刀雙擲開關，所述探傷機器人(4)將管道(2)沿線任一點的管道內壁探傷信息通過驛站式通信鏈路傳輸給管道外泵站(3)處控制終端(7)。

2.一種管道內超細纜驛站式通信系統的通信方法，其特征在于，基于權利要求1所述的管道內超細纜驛站式通信系統，具體按照以下步驟實施：

步驟1、當探傷機器人(4)行走在管道(2)內任一智能節點(1)處時，所述智能節點(1)和探傷機器人(4)之間實現短距無線通信，由管道(2)外泵站(3)的控制終端(7)、接口板卡(8)、電源(6)、電流檢測傳感器(9)、總開關(10)、內嵌有智能節點(1)的細纜(5)、探傷機器人(4)終端構成驛站式通信鏈路的物理層，為驛站式通信做好準備；

步驟2、若所述步驟1中的智能節點(1)中超級電容C電量充足滿足通信需求，則實現通信：探傷機器人(4)檢測到管壁信息，當其行走到任一智能節點(1)處，該智能節點(1)和探傷機器人(4)短距無線通信，管壁探傷信息傳給該智能節點(1)，該智能節點(1)將信息傳給上行鏈路方向的下一節點，所述上行鏈路方向指探傷機器人(4)至控制終端(7)的傳遞方向，實現上行信息的驛站式傳輸，當控制終端(7)傳遞信息給智能節點(1)或探傷機器人(4)時，首先控制終端(7)傳遞信息給臨近的智能節點(1)，智能節點(1)間接續傳遞數據包，當需要傳給探傷機器人(4)時，距探傷機器人(4)最近的智能節點(1)和探傷機器人(4)間無線短距通信，實現下行鏈路方向信息的驛站式傳輸，所述下行鏈路方向是指控制終端至探傷機器人終端；

步驟3、當所述步驟2中管道內外信息長時間長距離傳輸時，智能節點(1)中超級電容C電能存在消耗，當出現智能節點(1)中超級電容C的電壓降低到設定閾值Q時，通過控制總開關(10)和開關K1及開關K2，智能節點(1)中控制器和總線線纜V+的串口通信連接斷開，智能節點(1)和電源(6)間充電鏈路形成，整個系統從通信狀態轉到充電狀態；

步驟4、當所述步驟3系統轉到充電狀態后，對電容C3、電容C4充電使超級電容電壓到一定閾值時，通過控制開關K1，若干智能節點(1)中的充電芯片和電容C3、電容C4依次從電源總線線纜V+上摘除，在此期間通過電流檢測傳感器(9)監測總線上充電電流，當總線上充電電流小于設定的閾值I_H時,控制總開關(10)使其切斷電源(6)與總線的連接，通過控制開關K2，使控制器和總線線纜V+的串口通信連路閉合，若干智能節點(1)依次通過線纜V+和參考電位線纜Vr和泵站處的控制終端連接形成通信鏈路。