一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗

技术领域

本发明专利申请涉及长输油气埋地管道外检测领域，尤其涉及一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗。

背景技术

现阶段我国油气管道正处于大规模建设时期，方兴未艾，不久的将来，我国的输油管道将会交织成网，从而带动我国经济的进一步发展，如何保障油气管道网的安全提到了日程上，其中，长输油气埋地管道是国家能源运输的“大动脉”。我国长输油气埋地管道在役约16万公里，因此保证管道安全运行有着深远的意义。

现有评价管道健康状况的二大手段，即内检测器与外检测设备，管道内检测器主要检测管道形变、腐蚀、裂纹等；管道外检测设备主要检测，保护管道的阴保电压，管道防腐层破损情况、管道的埋深与走向，管道杂散电流等情况，二者有着互为补充的作用，共同守护管道的安全运行。现有管道外检测设备有探管仪，GPS卫星定位，管道电压梯度(ACVG与DCVG)检测设备等。但这些设备在进行检测时均需要人工操作，人工(需要多人)手持相关设备在地面上检测，检测过程中受管道周围环境影响极大，例如：雨天、雪天等。且埋地管道周围地形变换较大，人工长时间工作会造成疲劳。这些条件都会限制检测人员的工作，降低工作效率，提高管道运行成本。同时，检测数据由于人为操作可能会造成各种检测信号(包括管道埋深，管道电流测绘，GPS定位、电压梯度等信号)未在同一地点检测，造成汇总后的数据偏差，不能对齐，这对管道健康评价有着很大的影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗。

一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗，包括感知系统、载体和交互系统，所述感知系统用于检测管道数据，所述交互系统用于采集所述感知系统检测的管道数据，控制所述载体运动，所述载体用于搭载所述感知系统和所述交互系统。

进一步的，所述感知系统包括探管仪、检测探仗、GPS卫星定位和多管道数据采集器，所述探管仪用于识别管道上的交流信号，测量管道的走向和埋深，所述检测探杖用于检测管道的电压梯度，所述GPS卫星定位用于确定管道检测信息的具体地理位置，所述多管道数据采集器分别与所述探管仪、所述检测探仗、所述GPS卫星定位相连，用于收集所述探管仪、所述检测探仗、所述GPS卫星定位中的数据。

进一步的，所述载体为自适应避障载体。

进一步的，所述检测探杖用于检测交流电压梯度和直流电压梯度。

由本技术方案可以看出：一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗，包括感知系统、载体和交互系统，所述感知系统用于检测管道数据，所述交互系统用于采集所述感知系统检测的管道数据，控制所述载体运动，所述载体用于搭载所述感知系统和所述交互系统。所述感知系统就是埋地管道检测所需的各种检测设备。智能巡逻狗是一套完整的智能检测系统，其包括感知系统、载体、交汇系统。感知系统是由探管仪、检测探仗、GPS、多通道数据采集器构成；载体是用来搭载感知系统与交汇系统的；交汇系统是一个控制单元，其根据实际检测需求而被设计。交互系统根据感知系统检测的管道数据来控制载体的运动，同时交互系统可根据载体的运动来控制检测设备在什么情况下获取管道信息。主要表现在，感知系统中的探管仪要实时检测管道信号，寻找管道走向，此信号通过交互系统传给载体，载体要根据此信号沿着管道上方进行运动，运行一定的距离，反馈给交互系统信号，交互系统控制感知系统中的检测探仗进行检测，并通过GPS卫星定位检测点，获取管道信息，并将信号传给多通道采集器进行关联存储。将埋地管道施加一个一定频率的交流信号，这个交流信号会沿着管道传输(防腐层是绝缘的)，探管仪可根据检测目标管道交流信号的大小来判断管道的位置，如果出现防腐层破损的情况，那么管道的交流电流会泄漏到土壤中，传播到地面上，通过探仗可以检测到泄漏的交流信号电压梯度，具体的，如该管道已施加阴极保护，那么在防腐层破损处，同样有直流信号泄露在地面，那么探仗可同时拾取交流电压梯度与直流电压梯度，如若在阴极保护间增加中断器，那么智能巡逻狗也可检测管道的阴极保护电位，判断防腐层破损位置，给出防腐层的评价信息。所述交互系统主要采集所述感知系统信号，来控制巡逻狗的行动方式、行走路线与各检测设备的检测工作。根据所述探管仪的信号来识别埋地管道的走向，检测探仗可等间距检测管道阴保电位与探测管道防腐层破损，确认防腐层破损位置、大小及管道活性，数据关联、存储。通过感知系统、载体和交互系统间的关系可替代人工检测，可工作在恶劣的环境中，不受时间上的限制，可全天候工作，提高了工作效率，保证在同一检测点检测各种管道信息，数据可对齐，更好地评价管道，降低管道运行风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的智能巡逻狗的系统框架图。

图2为本申请提供的感知系统框架图。

图3为本申请提供的智能巡逻狗的剖视图。

图4为本申请提供的智能逻辑狗的检测原理图。

具体实施方式

参见图1，为本申请提供的一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗的系统框架图。

一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗，包括感知系统、载体和交互系统，所述感知系统用于检测管道数据，所述交互系统用于采集所述感知系统检测的管道数据控制所述载体运动，所述载体用于搭载所述感知系统和所述交互系统。所述感知系统就是埋地管道检测所需的各种检测设备，例如：探管仪、GPS卫星定位、检测探杖等检测设备等。所述载体可为轮式，可为履带式，可为四足式，所述载体搭载交互系统、感知系统、以及外界的激光雷达、机械手等，性能上需要有一定的承重量、爬坡能力、可靠的工作电量，可在恶劣环境中工作。所述交互系统实现所述感知系统对所述载体的行为控制。

进一步的，所述感知系统包括探管仪、检测探仗、GPS卫星定位和多管道数据采集器，所述探管仪用于识别管道上的交流信号，具体的是，在检测前，通过外界发射机向检测管道施加一个定频的交流电信号，所述探管仪通过识别管道上的交流信号测量管道的走向和埋深，并通过检测管道向外辐射的电流，评价一段管道防腐层的健康情况。所述检测探杖用于检测管道的电压梯度，所述GPS卫星定位用于确定管道检测信息的具体地理位置，可画出管道的实际走向，为缺陷管道开挖验证提供保障，所述多管道数据采集器分别与所述探管仪、所述检测探仗、所述GPS卫星定位相连，用于收集所述探管仪、所述检测探仗、所述GPS卫星定位中的数据，配有与检测仪器相应的通讯接口，并有大容量存储功能，可按一定数据格式存储管道检测数据

进一步的，所述载体为自适应避障载体。自适应避障载体指激光雷达，模式识别等信号处理系统，可根据数据处理来实现载体对交互系统的信号反馈，交互系统感知载体发送的信号后再控制载体实行躲避障碍物。完成避障工作。

进一步的，所述检测探杖用于检测交流电压梯度和直流电压梯度。埋地管道通常设有阴极保护，同时采用智能巡逻狗检测时，需要在管道上施加一个定频的交流信号用于探管，此时的交流直流都施加在管道上。所述检测探仗用来检测管道通电有效范围内的直流电压梯度与交流电压梯度，进而获取管道防腐层破损的信息。

参见图3，为本申请提供的智能巡逻狗的剖视图。参见图4，为本申请提供的智能逻辑狗的检测原理图。载体每沿管道运行3-5m后需要将探杖伸出，探杖需要布置在感知系统载体两侧，并且可以围绕机器底盘旋转，旋转范围0-180°，探杖张开范围3000mm。当旋转到一定角度后，机械手展开，电机控制探杖垂直伸出与地面接触，采集信号。探杖可以独立张开，张开后可检测每根探杖与探杖中心转轴的距离。探杖垂直伸出需要独立电机控制，每根探杖需要设置独立的距离传感器，控制电机设置扭矩传感器。

由本技术方案可以看出：一种用于长输油气埋地管道外检测的智能巡逻狗，包括感知系统、载体和交互系统，所述感知系统用于检测管道数据，所述交互系统用于采集所述感知系统检测的管道数据控制所述载体运动，所述载体用于搭载所述感知系统和所述交互系统。所述感知系统就是埋地管道检测所需的各种检测设备。智能巡逻狗是一套完整的智能检测系统，其包括感知系统、载体、交汇系统。感知系统是由探管仪、检测探仗、GPS、多通道数据采集器构成；载体是用来搭载感知系统与交汇系统的；交汇系统是一个控制单元，其根据实际检测需求而被设计。交互系统根据感知系统检测的管道数据来控制载体的运动，同时交互系统可根据载体的运动来控制检测设备在什么情况下获取管道信息。主要表现在，感知系统中的探管仪要实时检测管道信号，寻找管道走向，此信号通过交互系统传给载体，载体要根据此信号沿着管道上方进行运动，运行一定的距离，反馈给交互系统信号，交互系统控制感知系统中的检测探仗进行检测，并通过GPS卫星定位检测点，获取管道信息，并将信号传给多通道采集器进行关联存储。将埋地管道施加一个一定频率的交流信号，这个交流信号会沿着管道传输(防腐层是绝缘的)，探管仪可根据检测目标管道交流信号的大小来判断管道的位置，如果出现防腐层破损的情况，那么管道的交流电流会泄漏到土壤中，传播到地面上，通过探仗可以检测到泄漏的交流信号电压梯度，具体的，如该管道已施加阴极保护，那么在防腐层破损处，同样有直流信号泄露在地面，那么探仗可同时拾取交流电压梯度与直流电压梯度，如若在阴极保护间增加中断器，那么智能巡逻狗也可检测管道的阴极保护电位，判断防腐层破损位置，给出防腐层的评价信息。所述交互系统主要采集所述感知系统信号，来控制巡逻狗的行动方式、行走路线与各检测设备的检测工作。根据所述探管仪的信号来识别埋地管道的走向，检测探仗可等间距检测管道阴保电位与探测管道防腐层破损，确认防腐层破损位置、大小及管道活性，数据关联、存储。通过感知系统、载体和交互系统间的关系可替代人工检测，可工作在恶劣的环境中，不受时间上的限制，可全天候工作，提高了工作效率，保证在同一检测点检测各种管道信息，数据可对齐，更好地评价管道，降低管道运行风险。