CN110848500A - 一种基于物联网技术的柔性管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网技术的柔性管道机器人，涉及管道巡检技术领域，包括内部控制模块，用于生成内部控制指令；传感模块，用于根据内部控制指令检测得到检测时刻及实时压力数据；定位模块，用于根据内部控制指令定位得到定位时刻及实时位置信息；处理模块，用于根据检测时刻和实时压力数据生成实时压力曲线，根据定位时刻和实时位置信息生成巡检轨迹；第一通信模块，用于将实时压力曲线和巡检轨迹按照第一发送频率发送至地面控制终端，按照第二发送频率发送至远程服务器；第二通信模块，用于在巡检结束后将检测时刻及实时压力数据，定位时刻及实时位置信息发送至地面控制端和远程服务器。本发明保证巡检数据完整性，有效提升数据传输效率。

Description

一种基于物联网技术的柔性管道机器人

技术领域

本发明涉及管道巡检技术领域，尤其涉及一种基于物联网技术的柔性管道机器人。

背景技术

随着我国经济的快速发展，城市规模的扩大以及乡村自来水供水普及率的迅速提高，随之而来的效应是供水公司的供水管网服务面积迅速扩大，规模呈井喷式增长，为提供良好的供水服务和确保供水管网的健康运行，开展供水管网全面的压力实时监测以及数据收集，及时准确地掌握管网各部位的真实压力数据，进行定时定量分析，为管理部门的供水调度、漏损率控制、水厂控制策略的制定都具有很重要的实际参考，因此，准确客观的监测评价管网供水运行效能进而改进，是当前各地供水部门的着力工作方向。

现有技术中，除了供水管网布设传感装置进行压力实时监测以及数据收集外，还包括对重点监测管道或存在安全隐患的管道采用管道机器人进行巡检，以进一步确定管道中存在的漏损情况。现有的管道机器人能够通过消防栓渗透进入供水管网，随后随着水的流动被动移动，并在被动移动过程中实现对供水管网的监测，并在巡检结束后，将管道机器人从供水管道中取出，将该管道机器人连接电脑端读出监测数据，无法实现在巡检过程中实时监测数据的传输，数据分析具有延时性，且被动移动的方式无法根据需求调整巡回路线。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于物联网技术的柔性管道机器人，应用于供水管道的巡检过程，所述柔性管道机器人连接至少一地面控制终端和一远程服务器，所述柔性管道机器人具体包括：

内部控制模块，用于在所述巡检过程中按照预设频率生成相应的内部控制指令并输出；

传感模块，连接所述内部控制模块，用于根据所述内部控制指令检测所述供水管道的压力，得到所述柔性管道机器人的检测时刻以及所述检测时刻对应的实时压力数据；

定位模块，连接所述内部控制模块，用于根据所述内部控制指令对所述柔性管道机器人进行定位，得到所述柔性管道机器人的定位时刻以及所述定位时刻对应的实时位置信息；

存储模块，分别连接所述传感模块和所述定位模块，用于保存所述检测时刻及对应的所述实时压力数据，所述定位时刻及对应的所述实时位置信息；

处理模块，连接所述存储模块，所述处理模块具体包括：

第一处理单元，用于根据所述检测时刻和所述实时压力数据生成以所述检测时刻为横坐标，以所述实时压力数据为纵坐标的所述供水管道的实时压力曲线；

第二处理单元，用于根据所述定位时刻和所述实时位置信息生成以所述定位时刻为横坐标，以所述实时位置信息为纵坐标的所述柔性管道机器人的巡检轨迹；

第一通信模块，连接所述处理模块，所述第一通信模块包括：

第一通信单元，用于将所述实时压力曲线和所述巡检轨迹按照第一发送频率发送至所述地面控制终端；

第二通信单元，用于将所述实时压力曲线和所述巡检轨迹按照第二发送频率发送至所述远程服务器；

第二通信模块，连接所述存储模块，用于在所述巡检过程结束后将所述检测时刻及对应的所述实时压力数据，所述定位时刻及对应的所述实时位置信息分别发送至所述地面控制端和所述远程服务器，以供所述地面控制端和所述远程服务器进一步分析使用。

优选的，所述柔性管道机器人还包括远程控制模块，分别连接所述内部控制模块、所述传感模块和所述定位模块，所述远程控制模块具体包括：

指令检测单元，用于实时检测所述地面控制终端和所述远程服务器发送的外部控制指令，并在检测到所述外部控制指令时生成相应的检测结果；

指令生成模块，连接所述指令检测单元，用于根据所述检测结果生成一停止指令，以控制所述内部控制模块停止生成所述内部控制指令；

指令传输模块，连接所述指令检测单元，用于根据所述检测结果将所述外部控制指令发送至所述传感模块和所述定位模块，以控制所述传感模块和所述定位模块动作。

优选的，所述柔性管道机器人还包括驱动模块，连接所述远程控制模块，用于根据所述外部控制指令驱动所述柔性管道机器人按照预设路线进行巡检；

所述外部控制指令包括所述预设路线。

优选的，所述传感模块为多方向薄膜压力传感器。

优选的，所述地面控制终端为手机，和/或平板电脑，和/或计算机。

优选的，所述定位模块为GPS模块。

优选的，所述第一发送频率大于所述第二发送频率。

优选的，所述处理模块还包括第三处理单元，分别连接所述第一处理单元和所述第二处理单元，用于将所述实时压力曲线和所述巡检轨迹采用同一坐标系表示，得到所述柔性管道机器人的巡检结果图像，并将所述巡检结果图像分别发送至所述地面控制端和所述远程服务器。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)将检测时刻以及实时压力数据，定位时刻和实时位置信息进行存储，并在巡检过程结束后再将上述检测时刻以及实时压力数据，定位时刻和实时位置信息分别发送至地面控制端和远程服务器以供进一步分析，保证了巡检数据的完整性；

2)在巡检过程中将上述实时压力曲线和巡检轨迹按照不同的发送频率分别发送至地面控制终端和远程服务器，有效提升数据传输效率，节约能耗。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种基于物联网技术的柔性管道机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于物联网技术的柔性管道机器人，应用于供水管道的巡检过程，如图1所示，柔性管道机器人1连接至少一地面控制终端2和一远程服务器3，柔性管道机器人1具体包括：

内部控制模块11，用于在巡检过程中按照预设频率生成相应的内部控制指令并输出；

传感模块12，连接内部控制模块11，用于根据内部控制指令检测供水管道的压力，得到柔性管道机器人的检测时刻以及检测时刻对应的实时压力数据；

定位模块13，连接内部控制模块11，用于根据内部控制指令对柔性管道机器人进行定位，得到柔性管道机器人1的定位时刻以及定位时刻对应的实时位置信息；

存储模块14，分别连接传感模块12和定位模块13，用于保存检测时刻及对应的实时压力数据，定位时刻及对应的实时位置信息；

处理模块15，连接存储模块14，处理模块15具体包括：

第一处理单元151，用于根据检测时刻和实时压力数据生成以检测时刻为横坐标，以实时压力数据为纵坐标的供水管道的实时压力曲线；

第二处理单元152，用于根据定位时刻和实时位置信息生成以定位时刻为横坐标，以实时位置信息为纵坐标的柔性管道机器人的巡检轨迹；

第一通信模块16，连接处理模块15，第一通信模块16包括：

第一通信单元161，用于将实时压力曲线和巡检轨迹按照第一发送频率发送至地面控制终端2；

第二通信单元162，用于将实时压力曲线和巡检轨迹按照第二发送频率发送至远程服务器3；

第二通信模块17，连接存储模块14，用于在巡检过程结束后将检测时刻及对应的实时压力数据，定位时刻及对应的实时位置信息分别发送至地面控制端2和远程服务器3，以供地面控制端2和远程服务器3进一步分析使用。

具体地，本实施例中，柔性管道机器人1能够将巡检结果及时发送至地面控制终端2和远程服务器3，方便地面控制终端2和远程服务器3通过上述巡检结果及时获取供水管道内部的实时压力数据，并通过该实时压力数据及时定位供水管道中存在的漏损情况。上述巡检结果包括实时压力曲线和巡检轨迹。

进一步具体地，柔性管道机器人1中具有一内部控制模块11，该内部控制模块11根据预设频率生成内部控制指令，进一步控制传感模块12的压力检测频率以及定位模块13的定位频率。上述预设频率可以根据供水管道的巡检精准度以及内部环境复杂程度进行设置，优选在巡检精准度要求越高，内部环境越复杂时，设置较高的预设频率，在巡检精准度要求不高，内部环境简单时，设置较低的预设频率。传感模块12根据上述内部控制指令检测供水管道的压力数据，该压力数据包括检测时刻以及对应检测时刻的实时压力数据。定位模块13根据上述内部控制指令对柔性管道机器人进行定位得到柔性管道机器人的定位数据，该定位数据包括定位时刻以及对应定位时刻的实时位置信息。上述检测时刻以及实时压力数据，定位时刻和实时位置信息包含若干组对应的数据，数据量比较大，若直接将上述数据进行传输，传输速率慢的同时增加能耗。因此，本发明优选将上述检测时刻以及实时压力数据，定位时刻和实时位置信息进行存储，在巡检过程结束后再将上述检测时刻以及实时压力数据，定位时刻和实时位置信息分别发送至地面控制端2和远程服务器3，保证了巡检数据的完整性。而在巡检过程中，将检测时刻以及实时压力数据进行处理生成实时压力曲线，以及将定位时刻和实时位置信息进行处理生成巡检轨迹，并分别将上述实时压力曲线和巡检轨迹按照不同的发送频率分别发送至地面控制终端2和远程服务器3，有效提升数据传输效率，节约能耗。

本发明的较佳的实施例中，柔性管道机器人1还包括远程控制模块18，分别连接内部控制模块11、传感模块12和定位模块13，远程控制模块18具体包括：

指令检测单元181，用于实时检测地面控制终端2和远程服务器3发送的外部控制指令，并在检测到外部控制指令时生成相应的检测结果；

指令生成模块182，连接指令检测单元181，用于根据检测结果生成一停止指令，以控制内部控制模块11停止生成内部控制指令；

指令传输模块183，连接指令检测单元181，用于根据检测结果将外部控制指令发送至传感模块12和定位模块13，以控制传感模块12和定位模块13动作。

具体地，本实施例中，柔性管道机器人1还设有远程控制模块18，该远程控制模块18的设置方便了地面控制端2和远程服务器3在巡检过程中，能够实时对柔性管道机器人1的巡检过程进行外部干涉。地面控制端2和远程服务器3通过远程控制模块18对柔性管道机器人1的巡检过程进行外部干涉时，首先需要停止内部控制指令的生成，以免多条指令同时下发造成指令冲突。

本发明的较佳的实施例中，柔性管道机器人1还包括驱动模块19，连接远程控制模块18，用于根据外部控制指令驱动柔性管道机器人1按照预设路线进行巡检；

外部控制指令包括预设路线。

具体地，本实施例中，柔性管道机器人1正常巡检过程中无需驱动模块19的驱动作用，而是随着供水管道中的水流流向运动，若地面控制端2或远程服务器3需要对巡检路线进行控制，则通过远程控制模块下发外部控制指令以控制驱动模块带动柔性管道机器人1安装预设路线巡检。

本发明的较佳的实施例中，传感模块12为多方向薄膜压力传感器。

本发明的较佳的实施例中，地面控制终端2为手机，和/或平板电脑，和/或计算机。

本发明的较佳的实施例中，定位模块13为GPS模块。

本发明的较佳的实施例中，第一发送频率大于第二发送频率。

本发明的较佳的实施例中，处理模块15还包括第三处理单元153，分别连接第一处理单元151和第二处理单元152，用于将实时压力曲线和巡检轨迹采用同一坐标系表示，得到柔性管道机器人1的巡检结果图像，并将巡检结果图像分别发送至地面控制端2和远程服务器3。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于物联网技术的柔性管道机器人，应用于供水管道的巡检过程，其特征在于，所述柔性管道机器人连接至少一地面控制终端和一远程服务器，所述柔性管道机器人具体包括：

内部控制模块，用于在所述巡检过程中按照预设频率生成相应的内部控制指令并输出；

传感模块，连接所述内部控制模块，用于根据所述内部控制指令检测所述供水管道的压力，得到所述柔性管道机器人的检测时刻以及所述检测时刻对应的实时压力数据；

定位模块，连接所述内部控制模块，用于根据所述内部控制指令对所述柔性管道机器人进行定位，得到所述柔性管道机器人的定位时刻以及所述定位时刻对应的实时位置信息；

存储模块，分别连接所述传感模块和所述定位模块，用于保存所述检测时刻及对应的所述实时压力数据，所述定位时刻及对应的所述实时位置信息；

处理模块，连接所述存储模块，所述处理模块具体包括：

第一处理单元，用于根据所述检测时刻和所述实时压力数据生成以所述检测时刻为横坐标，以所述实时压力数据为纵坐标的所述供水管道的实时压力曲线；

第二处理单元，用于根据所述定位时刻和所述实时位置信息生成以所述定位时刻为横坐标，以所述实时位置信息为纵坐标的所述柔性管道机器人的巡检轨迹；

第一通信模块，连接所述处理模块，所述第一通信模块包括：

第一通信单元，用于将所述实时压力曲线和所述巡检轨迹按照第一发送频率发送至所述地面控制终端；

第二通信单元，用于将所述实时压力曲线和所述巡检轨迹按照第二发送频率发送至所述远程服务器；

第二通信模块，连接所述存储模块，用于在所述巡检过程结束后将所述检测时刻及对应的所述实时压力数据，所述定位时刻及对应的所述实时位置信息分别发送至所述地面控制端和所述远程服务器，以供所述地面控制端和所述远程服务器进一步分析使用。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的柔性管道机器人，其特征在于，所述柔性管道机器人还包括远程控制模块，分别连接所述内部控制模块、所述传感模块和所述定位模块，所述远程控制模块具体包括：

指令检测单元，用于实时检测所述地面控制终端和所述远程服务器发送的外部控制指令，并在检测到所述外部控制指令时生成相应的检测结果；

指令生成模块，连接所述指令检测单元，用于根据所述检测结果生成一停止指令，以控制所述内部控制模块停止生成所述内部控制指令；

指令传输模块，连接所述指令检测单元，用于根据所述检测结果将所述外部控制指令发送至所述传感模块和所述定位模块，以控制所述传感模块和所述定位模块动作。

3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的柔性管道机器人，其特征在于，所述柔性管道机器人还包括驱动模块，连接所述远程控制模块，用于根据所述外部控制指令驱动所述柔性管道机器人按照预设路线进行巡检；

所述外部控制指令包括所述预设路线。

4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的柔性管道机器人，其特征在于，所述传感模块为多方向薄膜压力传感器。

5.根据权利要求1所述的基于物联网技术的柔性管道机器人，其特征在于，所述地面控制终端为手机，和/或平板电脑，和/或计算机。

6.根据权利要求1所述的基于物联网技术的柔性管道机器人，其特征在于，所述定位模块为GPS模块。

7.根据权利要求1所述的基于物联网技术的柔性管道机器人，其特征在于，所述第一发送频率大于所述第二发送频率。

8.根据权利要求1所述的基于物联网技术的柔性管道机器人，其特征在于，所述处理模块还包括第三处理单元，分别连接所述第一处理单元和所述第二处理单元，用于将所述实时压力曲线和所述巡检轨迹采用同一坐标系表示，得到所述柔性管道机器人的巡检结果图像，并将所述巡检结果图像分别发送至所述地面控制端和所述远程服务器。