CN107402233B - 一种海底管道的光电检测报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海底管道的光电检测报警装置，包括外壳、检测环和设置在外壳内的检测线路板，所述检测环设置在外部待检测管道内，并与检测线路板耦接，所述检测环由一根长杆弯曲形成，该长杆的两端分别与外壳的相对两侧固定连接，所述检测环上可旋转的连接有若干个沿着检测环呈圆周分布的电极轮，所述电极轮均与检测线路板耦接，并与待检测管道内壁相抵触，传输管道内壁的电流信号至检测线路板内，所述外壳内设有驱动电机和驱动轮。本发明的海底管道的光电检测报警装置，通过外壳和检测线路板以及电极轮的设置，便可以有效的实现一个检测管道腐蚀情况的效果，如此便不需要同现有技术中一样采用肉眼查看导致的一系列问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测报警装置，更具体的说是涉及一种海底管道的光电检测报警装置。
背景技术
油天然气的管道运输具有的运输过程投资少、运输周期短、运量大、效率高等特点使之被称为“能源血脉”，在五大运输产业中具有非常明显的优势，对经济的发展起着重要的作用。
目前，海底管线外腐蚀检测以潜水员目测或者携带水下摄像仪器检测为主，将采集到的视频或者图像信息通过精密仪器进行显示，通过图像处理技术来判断表面的腐蚀状况，这不仅对潜水员提出了很高的要求，而且无法实现对管线的实时检测。同时也受限于海况、水深、季节等条件限制。海底管道外腐蚀检测手段的缺乏已经成为影响海底管道运输的技术屏障。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够有效的检测到海底管道外腐蚀的海底管道的光电检测报警装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种海底管道的光电检测报警装置，包括外壳、检测环和设置在外壳内的检测线路板，所述检测环设置在外部待检测管道内，并与检测线路板耦接，以发送检测信号至检测线路板内，所述检测环由一根长杆弯曲形成，该长杆的两端分别与外壳的相对两侧固定连接，所述检测环上可旋转的连接有若干个沿着检测环呈圆周分布的电极轮，所述电极轮均与检测线路板耦接，并与待检测管道内壁相抵触，传输管道内壁的电流信号至检测线路板内，所述外壳内设有驱动电机和驱动轮，所述驱动电机与驱动轮通过齿轮箱连接，所述驱动轮的外侧壁与外部管道内壁相抵触，所述驱动电机与检测线路板连接，用于驱动驱动轮旋转，进而带着外壳和检测环在外部管道内来回移动，所述驱动轮的一端同轴固定有的编码器，所述编码器与检测线路板耦接，用于向检测线路板输入编码后的移动距离信号。
作为本发明的进一步改进，所述电极轮的两端均同轴固定有摩擦轮，当电极轮与外部管道内壁相抵触时，电极轮和摩擦轮的外侧壁均与外部管道内壁相抵触，其中电极轮通过导线与检测线路板耦接。
作为本发明的进一步改进，所述电极轮的轮心开设有供检测环穿过的轴孔，所述轴孔的内壁上固定有导电片，所述导电片与电极轮的外侧壁导电连接，所述检测环外侧面相对于电极轮的位置上设有通电片，所述通电片通过导线与检测线路板耦接，并与导电片相接触，其中，导线从检测环的内穿过至检测线路板与检测线路板耦接。
作为本发明的进一步改进，所述摩擦轮和驱动轮均由陶瓷材料制作而成。
作为本发明的进一步改进，所述检测环相对于靠近电极轮的位置上设有光检测装置，所述光检测装置包括检测套筒和设置在检测套筒内端部的光感应头以及与光感应头相邻设置的光发射头，所述光感应头与光发射头均与检测线路板耦接，当光感应头没有接收到光发射头发出的光信号时，光感应头发送穿孔信号至检测线路板，所述检测线路板耦接有与外部上位机通信的无线通信模块，当检测线路板接收到穿孔信号时，无线通信模块发送报警信号至外部上位机。
作为本发明的进一步改进，所述检测套筒的一端与检测环固定连接，所述光感应头和光发射头均设置在检测环上并通过导线与检测线路板耦接，所述检测套筒的内壁上设有反光镜面，该检测套筒背向检测环的一端的圆周边上设有与外部管道内壁相贴合的密封环。
作为本发明的进一步改进，所述外壳内可旋转的设有龙门架，所述驱动轮可旋转的设置在龙门架上，所述驱动电机设置在驱动轮一端的端面上，该驱动电机的转轴与驱动轮的圆心通过齿轮箱连接，驱动电机的机身与龙门架固定连接，所述外壳内设有用于驱动龙门架旋转的旋转电机，所述旋转电机与检测线路板耦接，所述检测线路板内具有移动距离阈值，当检测线路板接收编码后的移动距离信号内的移动距离等于移动距离阈值时，检测线路板控制驱动轮停止转动，旋转电机驱动龙门架转动，将驱动轮转向90度，后检测线路板驱动驱动轮旋转使得检测环旋转一周。
作为本发明的进一步改进，所述龙门架背向驱动轮的一侧固定连接有旋转轴，所述旋转轴的一端与龙门架固定连接，另一端与旋转电机的转轴同轴固定，所述旋转电机的机身与外壳密封固定连接，所述外壳内设有旋转支板，所述旋转支板的边沿与外壳固定连接，其内开设有供旋转轴穿过的旋转孔，所述旋转孔与旋转轴之间密封连接。
本发明的有益效果，通过外壳以及检测线路板的设置，便呢可以有效的实现一个移动式检测的效果，实现对管道内的某些点进行定点检测，而通过电极轮的设置，便可以通过与管道内壁相互接触的方式将管道内壁上的电压电位值传递到检测线路板内，然后检测线路板便可以通过判断电位值的大小来确定管道是否被腐蚀了，而通过驱动电机和驱动轮以及检测环的设置，便可以实现一个驱动电极轮在管道内运动的效果，同时通过检测环的设置，可以实现在电极轮运动的过程中，多个电极轮之间呈环形分布，可以有效的实现在移动检测的过程中，电极轮能够尽可能的接触管道内壁更多的点，能够实现管道腐蚀检测的更加的全面，而通过编码器的设置，便可以知道在检测的过程中，外壳在管道内移动了多少距离，如此在检测到某个位置的管道被腐蚀了，便可以快速有效的得知腐蚀点在管道内的位置。
附图说明
图1为海底管道的光电检测报警装置的实施例1整体结构图；
图2为图1中电极轮与检测环之间连接的整体结构图；
图3为图1中光检测装置的结构图
图4为海底管道的光电检测报警装置的实施例2整体结构图；
图5为图4中实施例2的外壳的内部结构图。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
参照图1至5所示，本实施例的一种海底管道的光电检测报警装置，包括外壳1、检测环3和设置在外壳1内的检测线路板2，所述检测环3设置在外部待检测管道内，并与检测线路板2耦接，以发送检测信号至检测线路板2内，所述检测环3由一根长杆弯曲形成，该长杆的两端分别与外壳1的相对两侧固定连接，所述检测环3上可旋转的连接有若干个沿着检测环3呈圆周分布的电极轮4，所述电极轮4均与检测线路板2耦接，并与待检测管道内壁相抵触，传输管道内壁的电流信号至检测线路板2内，所述外壳1内设有驱动电机5和驱动轮6，所述驱动电机5与驱动轮6通过齿轮箱连接，所述驱动轮6的外侧壁与外部管道内壁相抵触，所述驱动电机5与检测线路板2连接，用于驱动驱动轮6旋转，进而带着外壳1和检测环3在外部管道内来回移动，所述驱动轮6的一端同轴固定有的编码器，所述编码器与检测线路板2耦接，用于向检测线路板2输入编码后的移动距离信号，在使用本实施例的报警装置的过程中，首先将外壳1、检测环3设置到外部待检测管道内，然后外壳1内的检测线路板2就会发送驱动信号给驱动电机5，驱动轮6就会在驱动电机5的带动下旋转，继而带动检测环3在管道内壁上移动了，而检测环3在管道内壁运动的过程中，检测环3上的电极轮4就会与待检测的管道的内壁相接触运动，传递管道的内壁上的电压到检测线路板2内，检测线路板2便可以根据这个电压的电压值来判断此处的管道是否被腐蚀了，本实施例中的检测线路板2的判断原理是，因为现有的金属腐蚀的根本原因是金属原子上的电子被氧化带走导致的金属原子与氧气结合形成氧化物导致金属腐蚀的问题，而在电子被氧化带走的越多，即腐蚀越严重，那么就会导致金属上所产生的电位就会越高，如此检测线路板2内只需要设置一个比较器来将电极轮4所采集到的电位与基准电压相比较，只要电位大于基准电压时，就表示此段的管道已经被腐蚀了，而同时本实施例中还可以通过对检测环3上的电极轮4进行编号，并且一一对应分开比较的方式，便可以实现一个检测一段管道内壁上圆周的各个点是否被腐蚀了，如此便能够更为精确的判断管道的哪个位置是否被腐蚀了，相比于现有技术中采用肉眼观察和拍摄分析判断的方式，就不需要潜水员的存在，如此便不会出现现有技术中需要复杂的分析计算以及对潜水员的要求高的问题，同时可以实现随时随地检测以及实时检测的效果，而同时通过本实施例中的驱动电机5和驱动轮6的设置，便可以实现一个自动移动检测的效果，而通过编码器的设置，便可以得知检测到管道被腐蚀的位置，如此便不需要额外的在管道内设置检测头来检测此时的外壳1和检测环3具体移动到哪个位置了。
作为改进的一种具体实施方式，所述电极轮4的两端均同轴固定有摩擦轮41，当电极轮4与外部管道内壁相抵触时，电极轮4和摩擦轮41的外侧壁均与外部管道内壁相抵触，其中电极轮4通过导线与检测线路板2耦接，通过摩擦轮41的设置，便可以有效的增加电极轮4与管道内壁之间的摩擦力，避免管道内液体流动的过程中冲击外壳1和检测环3导致的外壳1和检测环3无法很好的在管道内壁移动的问题。
作为改进的一种具体实施方式，所述电极轮4的轮心开设有供检测环3穿过的轴孔42，所述轴孔42的内壁上固定有导电片421，所述导电片421与电极轮4的外侧壁导电连接，所述检测环3外侧面相对于电极轮4的位置上设有通电片31，所述通电片31通过导线与检测线路板2耦接，并与导电片421相接触，其中，导线从检测环3的内穿过至检测线路板2与检测线路板2耦接，通过轴孔42的设置，可以供检测环3穿过，实现电极轮4可旋转的设置在检测环3上，而通过导电片421和通电片31的设置便可实现在电极轮4可以在检测环3上转动的前提下，还能够有效的保证电极轮4外侧面与检测线路板2之间的导电性，使得整个装置能够更好的检测管道的管道壁是否被腐蚀了。
作为改进的一种具体实施方式，所述摩擦轮41和驱动轮6均由陶瓷材料制作而成，由于现有的管道制作材料都是采用钢材料制作，而根据汽车刹车原理，陶瓷的刹车与钢制的刹车片之间摩擦力十分的大，因而在本实施例中采用将摩擦轮41和驱动轮6都用陶瓷材料制作的方式，可以保证摩擦轮41和驱动轮6与管道内壁之间的摩擦力达到尽可能的大，如此便能够很好的实现驱动检测环3和电极轮4在管道内壁上移动了。
作为改进的一种具体实施方式，所述检测环3相对于靠近电极轮4的位置上设有光检测装置7，所述光检测装置7包括检测套筒71和设置在检测套筒71内端部的光感应头72以及与光感应头72相邻设置的光发射头73，所述光感应头72与光发射头73均与检测线路板2耦接，当光感应头72没有接收到光发射头73发出的光信号时，光感应头72发送穿孔信号至检测线路板2，所述检测线路板2耦接有与外部上位机通信的无线通信模块，当检测线路板2接收到穿孔信号时，无线通信模块发送报警信号至外部上位机，当出现管道已经腐蚀穿孔的情况的时候，电极轮4输入到检测线路板2内就没有电位，因而此时便无法判定是出现管道穿孔还是说电极轮4与管道内壁之间有杂物的情况，因而通过光检测装置7的设置，便可以有效的检测出管道是否出现穿孔的情况，进一步的检测管道的腐蚀情况，而在光检测装置7检测的过程中，通过光发射头73发射光到管道的内壁上，然后因为管道的内壁是采用金属材质制作而成，因而在光照射到管道的内壁上的时候，管道的内壁就会反射光返回到光感应头72内，因此在光感应头72能够接收到光信号的时候，就表示此时的管道的内壁还是正常的，并未出现穿孔的情况，如此有效的首先一个检测管道的壁是否被腐蚀穿孔，而由于管道被腐蚀穿孔已经是达到十分严重的地步，需要马上进行处理，因此通过无线通信模块的设置，便可以有效的发送一个报警信号到外部上位机内，人们便可以通过外部上位机收到报警信号，并及时的对管道进行处理了，同时通过检测套筒的设置，可以将光发射头73和光感应头72设置在一个没有液体的空间内，如此便能够很好的避免管道内液体对于光传输的影响导致的光感应头72无法很好的感应光的问题。
作为改进的一种具体实施方式，所述检测套筒71的一端与检测环3固定连接，所述光感应头72和光发射头73均设置在检测环3上并通过导线与检测线路板2耦接，所述检测套筒71的内壁上设有反光镜面，该检测套筒71背向检测环3的一端的圆周边上设有与外部管道内壁相贴合的密封环711，而通过反光镜面的设置就可以便可以将光进一步的发射，使得光感应头72能够更好的接收到光，避免出现误判的问题，而通过密封环711的设置，可以进一步的避免管道内液体进入到套管71内导致的光感应头72无法很好的检测到光的问题。
作为改进的一种具体实施方式，所述外壳1内可旋转的设有龙门架11，所述驱动轮6可旋转的设置在龙门架11上，所述驱动电机5设置在驱动轮6一端的端面上，该驱动电机5的转轴与驱动轮6的圆心通过齿轮箱连接，驱动电机5的机身与龙门架11固定连接，所述外壳1内设有用于驱动龙门架11旋转的旋转电机8，所述旋转电机8与检测线路板2耦接，所述电极轮4均通过万向节与检测环3连接，所述检测线路板2内具有移动距离阈值，当检测线路板2接收编码后的移动距离信号内的移动距离等于移动距离阈值时，检测线路板2控制驱动轮6停止转动，旋转电机8驱动龙门架11转动，将驱动轮6转向90度，后检测线路板2驱动驱动轮6旋转使得检测环3旋转一周，若是电极轮4均在同一个位置上进行移动检测，由于现有的电极轮4不能够设置的非常的密，相互之间还是具有一定的间隙，因而在检测的过程中，还是会有一些遗漏，因而在本实施例中通过龙门架11的设置，可以实现驱动轮6转向90度，使得原来检测环3沿着管道移动，变成在管道内旋转，如此便可以将电极轮4之间的间隙进行有效的检测，避免遗漏的问题，而将电极轮4通过万向节与检测环3，便可以有效的配合驱动轮6的转向，能够实现检测环3的旋转，其中在本实施例中的电极轮4与检测线路板2之间的连接方式采用导线直接连接，电极轮4为整个导电，导线的一端连接到电极轮4的万向节内，通过万向节内的一个接触片与电极轮4的外侧面相接触的方式来实现导电，如此实现了一个既可以保证电极轮4的旋转和转向的同时，还能够保证其与检测线路板2的导电性。
作为改进的一种具体实施方式，所述龙门架11背向驱动轮6的一侧固定连接有旋转轴111，所述旋转轴111的一端与龙门架11固定连接，另一端与旋转电机8的转轴同轴固定，所述旋转电机8的机身与外壳1密封固定连接，所述外壳1内设有旋转支板12，所述旋转支板12的边沿与外壳1固定连接，其内开设有供旋转轴111穿过的旋转孔121，所述旋转孔121与旋转轴111之间密封连接，通过旋转支板12设置，便可以实现在保持了龙门架11可旋转的前提下，外壳1内部与外部管道之间的密封性，避免外部管道内的液体进入到外壳1内导致外壳1内检测线路板2损坏的问题，而本实施例中的旋转孔121与旋转轴111之间的连接方式采用机械密封件的连接方式，可以很好的保持两者之间的密封性。
综上所述，通过外壳1和检测线路板2的设置，就可以有效的实现一个在管道内边移动边检测的效果，而通过电极轮4和检测环3的设置，便可以实现检测管道内电位的方式来实现检测管道是否被腐蚀的效果，因而相比于现有技术中采用人工肉眼查看或是摄像头拍摄的方式，检测的精准度更高，检测起来更加的方便。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种海底管道的光电检测报警装置，其特征在于：包括外壳(1)、检测环(3)和设置在外壳(1)内的检测线路板(2)，所述检测环(3)设置在外部待检测管道内，并与检测线路板(2)耦接，以发送检测信号至检测线路板(2)内，所述检测环(3)由一根长杆弯曲形成，该长杆的两端分别与外壳(1)的相对两侧固定连接，所述检测环(3)上旋转的连接有若干个沿着检测环(3)呈圆周分布的电极轮(4)，所述电极轮(4)均与检测线路板(2)耦接，并与待检测管道内壁相抵触，传输管道内壁的电流信号至检测线路板(2)内，所述外壳(1)内设有驱动电机(5)和驱动轮(6)，所述驱动电机(5)与驱动轮(6)通过齿轮箱连接，所述驱动轮(6)的外侧壁与外部管道内壁相抵触，所述驱动电机(5)与检测线路板(2)连接，用于驱动驱动轮(6)旋转，进而带着外壳(1)和检测环(3)在外部管道内来回移动，所述驱动轮(6)的一端同轴固定有编码器，所述编码器与检测线路板(2)耦接，用于向检测线路板(2)输入编码后的移动距离信号；
所述电极轮(4)的两端均同轴固定有摩擦轮(41)，当电极轮(4)与外部管道内壁相抵触时，电极轮(4)和摩擦轮(41)的外侧壁均与外部管道内壁相抵触，其中电极轮(4)通过导线与检测线路板(2)耦接；
所述外壳(1)内旋转的设有龙门架(11)，所述驱动轮(6)旋转的设置在龙门架(11)上，所述驱动电机(5)设置在驱动轮(6)一端的端面上，该驱动电机(5)的转轴与驱动轮(6)的圆心通过齿轮箱连接，驱动电机(5)的机身与龙门架(11)固定连接，所述外壳(1)内设有用于驱动龙门架(11)旋转的旋转电机(8)，所述旋转电机(8)与检测线路板(2)耦接，所述电极轮(4)均通过万向节与检测环(3)连接，所述检测线路板(2)内具有移动距离阈值，当检测线路板(2)接收编码后的移动距离信号内的移动距离等于移动距离阈值时，检测线路板(2)控制驱动轮(6)停止转动，旋转电机(8)驱动龙门架(11)转动，将驱动轮(6)转向90度后，检测线路板(2)驱动驱动轮(6)旋转使得检测环(3)旋转一周。
2.根据权利要求1所述的海底管道的光电检测报警装置，其特征在于：所述电极轮(4)和摩擦轮(41)的轮心均开设有供检测环(3)穿过的轴孔(42)，所述轴孔(42)的内壁上固定有导电片(421)，所述导电片(421)与电极轮(4)的外侧壁导电连接，所述检测环(3)外侧面相对于电极轮(4)的位置上设有通电片(31)，所述通电片(31)通过导线与检测线路板(2)耦接，并与导电片(421)相接触，其中，导线从检测环(3)内穿过至检测线路板(2)与检测线路板(2)耦接。
3.根据权利要求1或2所述的海底管道的光电检测报警装置，其特征在于：所述摩擦轮(41)和驱动轮(6)均由陶瓷材料制作而成。
4.根据权利要求1或2所述的海底管道的光电检测报警装置，其特征在于：所述检测环(3)相对于靠近电极轮(4)的位置上设有光检测装置(7)，所述光检测装置(7)包括检测套筒(71)和设置在检测套筒(71)内端部的光感应头(72)以及与光感应头(72)相邻设置的光发射头(73)，所述光感应头(72)与光发射头(73)均与检测线路板(2)耦接，当光感应头(72)没有接收到光发射头(73)发出的光信号时，光感应头(72)发送穿孔信号至检测线路板(2)，所述检测线路板(2)耦接有与外部上位机通信的无线通信模块，当检测线路板(2)接收到穿孔信号时，无线通信模块发送报警信号至外部上位机。
5.根据权利要求4所述的海底管道的光电检测报警装置，其特征在于：所述检测套筒(71)的一端与检测环(3)固定连接，所述光感应头(72)和光发射头(73)均设置在检测环(3)上并通过导线与检测线路板(2)耦接，所述检测套筒(71)的内壁上设有反光镜面，该检测套筒(71)背向检测环(3)的一端的圆周边上设有与外部管道内壁相贴合的密封环(711)。
6.根据权利要求1所述的海底管道的光电检测报警装置，其特征在于：所述龙门架(11)背向驱动轮(6)的一侧固定连接有旋转轴(111)，所述旋转轴(111)的一端与龙门架(11)固定连接，另一端与旋转电机(8)的转轴同轴固定，所述旋转电机(8)的机身与外壳(1)密封固定连接，所述外壳(1)内设有旋转支板(12)，所述旋转支板(12)的边沿与外壳(1)固定连接，其内开设有供旋转轴(111)穿过的旋转孔(121)，所述旋转孔(121)与旋转轴(111)之间密封连接。
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