[發明專利]一種用于油氣管道內部檢測的漂浮球系統及方法

在審

• 申請號: 202210068565.8
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114352845A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 高杰;王開;廖明熙;陳露露;院金彪
• 申請（專利權）人: 西安萬飛控制科技有限公司
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/38;F16L55/40;G01N21/95;G01N29/04;B60F3/00;F16L101/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種用于油氣管道內部檢測的漂浮球系統及方法，漂浮球系統中：漂浮球機器人配備有傳感器系統以及能夠沿管道行走的動力子系統；漂浮球機器人能夠將自身的狀態數據和傳感器數據包發出，接收并執行控制指令；管道配套設施包括沿管道間隔分布的多個收發器，收發器用于接收漂浮球機器人發送的狀態數據和傳感器數據包并傳送給發射控制臺系統，以及接收控制臺系統發出的控制指令信息并發射給漂浮球機器人；控制臺系統用于接收收發器發射的狀態數據以及傳感器數據包，并根據狀態數據發出控制指令，收發器將控制指令發送給漂浮球機器人。本發明能夠使漂浮球機器人行進時不受線纜的約束，而且與控制臺系統之間實現實時有效高質量的通訊。

技術領域

本發明屬于機械設計與自動化控制領域，具體涉及一種用于油氣管道內部檢測的漂浮球系統及方法。

背景技術

目前城市管線建設規模與日俱增，城市地下管道網絡錯綜復雜，包括給水、排水、供熱、燃氣等管線在內，各種管道延伸至城市的各個角落，這一系列管道共同組成了城市的“毛細血管網絡”，提高了城市物資分配的效率，維持著城市各部分的正常運轉。然而，由于部分管線安裝位置位于地下，地下酸性土壤和管線內部的腐蝕性氣體和液體都會導致管壁遭到腐蝕等因素的威脅。此外，管道的地上部分由于常年暴露在野外環境下，這使得管線直接面臨著陽光暴曬、風沙侵蝕、動物破壞、災害天候和地震等不利因素，加之管道材料自身的老化、疲勞等因素都容易導致管線出現腐蝕、破損乃至斷裂的情況，對城市的正常運轉構成了一定程度上的隱患。當管道自身用于運輸腐蝕性氣體、液體或者有毒、易燃易爆的氣體與液體時，管道的損壞就會導致管道周邊環境遭到污染，資源遭到浪費，管道周邊居民的生命財產安全與重要設施運行安全受到威脅，因此，實現對管道的定期巡檢成為當下的迫切需求。

目前對管道巡檢主要存在兩種巡檢方式，一種為管道外部巡檢，另一種為管道內部巡檢。管道外部巡檢這類巡檢方式適用于長距離的地上管線巡檢，目前管道外部巡檢多為人工手持儀器逐段巡檢，檢測記錄由工作人員手動記錄并存檔。當前有通過無人機等方式對管線進行外部輔助巡檢的設計方案，針對于地下管線網絡的巡檢，該方法主要使用超聲波探測儀、地表穿透雷達、光纖傳感器以及壓力傳感器等手段進行檢測，上述手段能夠可以迅速的估算地下管道大致的泄漏區間。當采用人工巡檢時，其優勢在于失誤率、漏檢率低，能夠最大程度的保證檢測結果的準確性，避免使用機械無人巡檢過程中造成誤判的情況。然而當管線用途自身存在安全隱患，如高壓運輸、運輸易燃易爆氣體液體、運輸有毒或者腐蝕性氣體液體等情況下，采用人工巡檢的巡檢方式會將巡檢人員直接暴露在安全隱患之下，且由于巡檢人員自身更接近于泄露段管道，一旦操作不慎或者在泄露段引發靜電等危險因素，會對巡檢人員與巡檢設備的安全構成嚴重威脅。當采用無人設備進行巡檢時，由無人設備自行采集數據，交由計算機或者人工進行判斷是否泄漏，并且所收集的大量數據不經手動記錄即可直接存儲，實現了“無紙化”作業。采用無人設備進行巡檢時，其優勢在于其成本低廉，能夠大量裝備管道巡檢一線現場，且無人作業，在保障了操作人員生命安全的同時，節約了人力資源，提高了工作效率，能夠用更短的時間巡檢更大范圍的管道，其劣勢在于巡檢速度快，容易造成漏檢誤檢情況，檢測相較于人工檢測錯誤率相對較高。

針對地下管道的檢測任務，目前地下管道巡檢與維護主要面臨著以下兩個問題：其一、地下管道網絡管理較為復雜。分層管理與區域劃分管理相交雜，導致地下管道網絡巡檢和維護較為復雜混亂；其二、地下管道網絡數據失佚或者數據不準確。該問題成因如下：一、前期施工過程中存在偏差的紙質資料，及城市規劃變動所引起的數據不準確或缺失；二、以往用于地下管線測量的儀器(如探地雷達、管線儀等)獲取的檢測數據不可靠，其易于受到地下復雜電磁環境下的電磁干擾、對象管道的埋設深度和地質因素、管道使用材質等影響，導致管線的基礎數據位置數據的不準確。