CN104777510B - 一种自主式多模复合管道定位勘探系统及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自主式多模复合管道定位勘探系统及其实施方法，所述定位勘探系统包括传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块、校准模块、离线轨迹生成模块、管线航迹定位显示模块、自主牵引及运动平台；所述传感模块包括声呐传感器、超声波传感器、MEMS传感器、测速测距模块；所述数据采集模块包括数据采集装置、数据打包装置、数据发送装置；所述多模复合处理模块包括数据接收及分包装置、ARM多功能处理器、数据打包装置、数据存储装置；所述的离线轨迹生成模块包括计算机、相关数据处理软件。本发明可实现对深埋地下的长距离管道的定位勘探要求，获得其铺设轨迹，并进行定位，解决当前的管道的勘探难题。

Description

一种自主式多模复合管道定位勘探系统及其实施方法

技术领域

本发明涉及管道勘探技术领域，特别是涉及一种长距离，深埋地下的燃油、燃气输送管道、污水排放管道、通讯管道的自主式多模复合管道定位勘探系统及其实施方法。

背景技术

目前随着管道技术的逐渐发展，管道在日常生活中的应用越来越普及，大量的燃油、燃气输送管道，污水排放管道，通讯管道开始深埋地下，管道铺设深度不断加大，输送距离不断增大；另一方面非金属管道在管道铺设的比例也在逐渐增加，这种趋势使得管道精确定位和管道铺设轨迹勘探出现前所未有的难度。传统雷达探测技术随着非金属管道的出现以及管道铺设的距离和深度的不断增加，在管道定位和勘探中渐渐失去了作用。在这种情况下，一种新型的实用的管道定位、勘探技术的研发刻不容缓。

用于管道勘探的自主式多模复合管道定位勘探系统就是这种技术，可实现深埋地下、河底的长距离输送的管道的定位勘探。不同以往采用雷达进行管道勘探使得自主式多模复合管道定位勘探系统可以不受管道材料的限制，可以对非金属管道进行勘探；另外增加了管道勘探的范围，不仅限于路面铺设的管道的勘测，还可以对深埋地下的管道进行勘探。该发面的出现将解决当前面临的管道勘探出现的难题，有效提升我国在管道勘探领域的技术水平和装备水平。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种自主式多模复合管道定位勘探系统及其实施方法，非常适用于长距离，深埋地下的燃油、燃气输送管道、污水排放管道、通讯管道的定位及勘探。

本发明的技术方案如下：

一种自主式多模复合管道定位勘探系统，包括传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块、校准模块、离线轨迹生成模块、管线航迹定位显示模块、自主牵引及运动平台；所述传感模块包括声呐传感器、超声波传感器、MEMS传感器、测速测距模块；所述数据采集模块包括数据采集装置、数据打包装置、数据发送装置；所述多模复合处理模块包括数据接收及分包装置、ARM多功能处理器、数据打包装置、数据存储装置；所述的离线轨迹生成模块包括计算机、相关数据处理软件。

进一步地，所述的MEMS传感器包括加速度计传感器、陀螺仪传感器、磁传感器。

进一步地，所述的传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块都还分别包括电源模块。

更进一步地，所述的电源模块包括可充电电池、电源电路。

所述的一种自主式多模复合管道定位勘探系统的实施方法为：

(1)启动：

将传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块分别连接各自的电源电路，并在电源电路的输入端链接可充电电池；自助牵引及运动平台利用自身特殊设计结构使得整个探测系统在管道内稳定前行；

(2)传感模块进行检测：

声呐传感器与超声波传感器根据声呐、超声波探测技术在管道内运行，检测管道内表面的不正常部位，如管道裂缝，管道变形，管道生锈等；MEMS传感模块在自主导航状态下依靠控制器对加速度计、陀螺计、磁力计等传感器的数据进行采集和存储；测速测距传感模块利用码盘计数的方法对管道距离进行测量；校准模块针对不同地理位置、环境等对声呐传感器、超声波传感器和MEMS传感器进行校准，减小工作环境对其精度带来的影响；

(3)数据采集与处理：

数据采集模块采集传感模块的姿态、位置数据，并将所采集的数据打包，再通过发送装置发送到多模复合处理模块；多模复合处理模块的数据接收及分包装置接收数据采集模块发送过来的位置、姿态数据并进行分包，ARM多功能处理器对数据进行处理，数据打包装置对数据进行打包，然后数据存储装置对数据进行存储处理；

(4)图像生成：

离线轨迹生成模块对多模复合处理模块存储的位置、姿态、特征点等信息进行进一步与处理，利用声呐传感器和超声波传感器探测到的特征点信息对往返航迹进行比对和纠正，获得高精度的管道轨迹图；管线航迹显示模块利用坐标变换方法，基于精确地离线轨迹图，计算转换到绝对地球坐标系下的真实航迹。

本发明的有益效果是：能够实现对深埋在地下、河底的长距离管道的定位勘探要求，通过勘探获得不可见的管道的铺设轨迹，实现不可见管道的定位，解决当前的管道的勘探难题，有效提升我国在管道勘探领域的技术水平和装备水平。

附图说明

图1为本发明的系统总框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种自主式多模复合管道定位勘探系统，包括传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块、校准模块、离线轨迹生成模块、管线航迹定位显示模块、自主牵引及运动平台；所述传感模块包括声呐传感器、超声波传感器、MEMS传感器、测速测距模块、可充电电池、电源电路，所述的MEMS传感器包括加速度计传感器、陀螺仪传感器、磁传感器；所述数据采集模块包括数据采集装置、数据打包装置、数据发送装置、可充电电池、电源电路；所述多模复合处理模块包括数据接收及分包装置、ARM多功能处理器、数据打包装置、数据存储装置、可充电电池、电源电路；所述的离线轨迹生成模块包括计算机、相关数据处理软件。

所述的一种自主式多模复合管道定位勘探系统的实施方法为：

(1)启动：

将传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块分别连接各自的电源电路，并在电源电路的输入端链接可充电电池；自助牵引及运动平台利用自身特殊设计结构使得整个探测系统在管道内稳定前行；

(2)传感模块进行检测：

声呐传感器与超声波传感器根据声呐、超声波探测技术在管道内运行，检测管道内表面的不正常部位，如管道裂缝，管道变形，管道生锈等；MEMS传感模块在自主导航状态下依靠控制器对加速度计、陀螺计、磁力计等传感器的数据进行采集和存储；测速测距传感模块利用码盘计数的方法对管道距离进行测量；校准模块针对不同地理位置、环境等对声呐传感器、超声波传感器和MEMS传感器进行校准，减小工作环境对其精度带来的影响；

(3)数据采集与处理：

数据采集模块采集传感模块的姿态、位置数据，并将所采集的数据打包，再通过发送装置发送到多模复合处理模块；多模复合处理模块的数据接收及分包装置接收数据采集模块发送过来的位置、姿态数据并进行分包，ARM多功能处理器对数据进行处理，数据打包装置对数据进行打包，然后数据存储装置对数据进行存储处理；

(4)图像生成：

离线轨迹生成模块对多模复合处理模块存储的位置、姿态、特征点等信息进行进一步与处理，利用声呐传感器和超声波传感器探测到的特征点信息对往返航迹进行比对和纠正，获得高精度的管道轨迹图；管线航迹显示模块利用坐标变换方法，基于精确地离线轨迹图，计算转换到绝对地球坐标系下的真实航迹。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种自主式多模复合管道定位勘探系统的实施方法，其特征在于：

自主式多模复合管道定位勘探系统，包括传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块、校准模块、离线轨迹生成模块、管线航迹定位显示模块、自主牵引及运动平台；所述传感模块包括声呐传感器、超声波传感器、MEMS传感器、测速测距模块；所述数据采集模块包括数据采集装置、第一数据打包装置、数据发送装置；所述多模复合处理模块包括数据接收及分包装置、ARM多功能处理器、第二数据打包装置、数据存储装置；所述的离线轨迹生成模块包括计算机、相关数据处理软件；

所述的MEMS传感器包括加速度计传感器、陀螺仪传感器或磁传感器；

所述的传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块都还分别包括电源模块；

所述的电源模块包括可充电电池、电源电路；

自主式多模复合管道定位勘探系统的实施方法包括以下步骤：

(1)启动：

将传感模块、数据采集模块、多模复合处理模块分别连接各自的电源电路，并在电源电路的输入端连接可充电电池；自主牵引及运动平台利用自身特殊设计结构使得整个探测系统在管道内稳定前行；

(2)传感模块进行检测：

声呐传感器与超声波传感器根据声呐、超声波探测技术在管道内运行，检测管道内表面的不正常部位，管道裂缝，管道变形，管道生锈；MEMS传感器在自主导航状态下依靠控制器对加速度计传感器、陀螺计传感器、磁传感器的数据进行采集和存储；测速测距模块利用码盘计数的方法对管道距离进行测量；校准模块针对不同地理位置、环境对声呐传感器、超声波传感器和MEMS传感器进行校准；

(3)数据采集与处理：

数据采集模块采集传感模块的姿态、位置数据，并将所采集的数据打包，再通过数据发送装置发送到多模复合处理模块；多模复合处理模块的数据接收及分包装置接收数据采集模块发送过来的位置、姿态数据并进行分包，ARM多功能处理器对数据进行处理，第二数据打包装置对数据进行打包，然后数据存储装置对数据进行存储处理；

(4)图像生成：

离线轨迹生成模块对多模复合处理模块存储的位置、姿态、特征点信息进行进一步处理，利用声呐传感器和超声波传感器探测到的特征点信息对往返航迹进行比对和纠正，获得高精度的管道轨迹图；管线航迹定位显示模块利用坐标变换方法，基于精确的离线轨迹图，计算转换到绝对地球坐标系下的真实航迹。