CN110774290B - 同步移动的井筒巡检系统及其同步移动控制方法 - Google Patents

同步移动的井筒巡检系统及其同步移动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同步移动的井筒巡检系统及其同步移动控制方法。井筒巡检系统包括爬绳机器人、钢丝绳、地面钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动轨道、井底钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动轨道以及惯性传感器、控制装置。钢丝绳的上端与地面钢丝绳移动装置连接，下端则穿过爬绳机器人后与井底钢丝绳移动装置连接；控制装置控制井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置同步移动后，爬绳机器人上所搭载的惯性传感器检测到的反馈钢丝绳的姿态数据传输至控制装置。因此，本发明仅需要运用爬绳机器人上搭载的惯性传感器便可实时获得钢丝绳的姿态，从而判断钢丝绳是否发生偏移，继而对井筒巡检系统的轨道进行控制。

Description

同步移动的井筒巡检系统及其同步移动控制方法
技术领域
本发明涉及机械工程技术领域，具体涉及一种同步移动的井筒巡检系统及其同步移动控制方法。
背景技术
井筒巡检系统是由爬绳机器人和沿井筒壁移动的钢丝绳移动装置组成的，通过在井筒内布置一根钢丝绳，爬绳机器人布置在钢丝绳上作为移动节点，爬绳机器人可以沿着钢丝绳完成上升、下降、悬停等动作，同时钢丝绳移动装置可以沿着井筒壁进行移动，从而实现对整个井筒内部的巡检。由于位于地面和井底的钢丝绳移动装置之间的不同步，故在钢丝绳移动过程中会由于地面和井底的移动装置移动速度不同步造成钢丝绳的偏斜，甚至缠绕在井筒内的工作设备上。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种井筒巡检系统轨道同步移动控制方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种同步移动的井筒巡检系统，包括爬绳机器人、钢丝绳、地面钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动轨道、井底钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动轨道以及惯性传感器、控制装置，地面钢丝绳移动装置安装在地面钢丝绳移动轨道中，井底钢丝绳移动装置安装在井底钢丝绳移动轨道中，钢丝绳的上端与地面钢丝绳移动装置连接，下端则穿过爬绳机器人后与井底钢丝绳移动装置连接；控制装置控制井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置同步移动后，爬绳机器人上所搭载的惯性传感器检测到的反馈钢丝绳的姿态数据传输至控制装置，控制装置根据所接收到的钢丝绳的姿态数据，先计算局部坐标系X1 Y1 Z1的轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角θZ大小，然后根据夹角θZ来调整地面钢丝绳移动装置和井底钢丝绳移动装置的运行速度，直至轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0Z0中的X0O0Y0平面的夹角θZ为90°，此时，钢丝绳的轴线与井筒的轴线平行；自然坐标系X0 Y0 Z0是以钢丝绳在地面钢丝绳移动装置上的连接点为原点建立的三维坐标系，而局部坐标系X1 Y1 Z1是以钢丝绳与爬绳机器人的中心点对应的位点为原点建立的三维坐标系。
进一步地，所述井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，结构一致，均包括外壳、驱动电机以及若干个移动滚轮；所述外壳，设置有能够装夹钢丝绳的钢丝绳锁紧机构；所述移动滚轮，包括一个主动滚轮以及一个以上的从动滚轮；
各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑，且各滚轮轴均通过轴承安装于外壳中；驱动电机的机座固定安装在外壳上，而驱动电机的动力输出端则通过减速器与支撑主动滚轮的滚轮轴连接；控制装置根据夹角θZ来控制井底钢丝绳移动装置的驱动电机、地面钢丝绳移动装置的驱动电机的运行状态，促使井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置运行同步。
进一步地，所述井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，均配置有导向机构；导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构；横向导向机构包括横向导向支架以及横向导向滚轮；横向导向支架一端与外壳连接，另一端则与横向导向滚轮连接，横向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行；纵向导向机构包括纵向导向支架以及纵向导向滚轮；纵向导向支架一端与外壳连接，另一端则与纵向导向滚轮连接，纵向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直；
主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向，能够带动各从动滚轮始终沿着钢丝绳移动轨道移动。
进一步地，所述轨道本体上还包括横向导向面以及纵向导向面；滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面，另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽，该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽，竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直，且竖直槽的槽口与滚动面齐平，横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行，且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面；各移动滚轮均直接置于滚动面的上方；横向导向支架置于竖直槽内，而横向导向滚轮置于横向槽内，且横向导向支架的一端穿出竖直槽后与外壳连接，横向导向支架的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮连接，横向导向滚轮与横向导向面线连接；纵向导向滚轮与纵向导向面线连接；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，能够带动横向导向滚轮沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮沿着滚动面滚动。
进一步地，所述的外壳，呈环扇形设置；各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置；所述环扇形外壳的两径向截面端均设置有一个固定支架；每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构；纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端；而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端；分处于环扇形外壳的两径向截面端的两纵向导向机构对称设置，同时，分设在环扇形外壳的两径向截面端的两横向导向机构对称设置；纵向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直；横向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行；纵向导向支架、横向导向支架在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。
本发明的另一个技术目的是提供一种井筒巡检系统的同步移动控制方法，包括以下步骤：
第一步，准备阶段
首先，将爬绳机器人布置于钢丝绳上，并布置于预先规定处，测试检查爬绳机器人是否工作正常，调整地面钢丝绳移动装置在地面钢丝绳移动轨道上的位置、井底钢丝绳移动装置在井底钢丝绳移动轨道上的位置，使得钢丝绳与井筒的轴线平行；
第二步，运行阶段
启动井筒巡检系统，在开始运行时，以相同速度和方向驱动地面钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动装置带动钢丝绳绕井筒移动，此时爬绳机器人上搭载的惯性传感器检测的数据反馈至控制装置，经控制装置处理后，得到夹角θZ为0，表明地面钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动装置运行同步；
第三步，同步移动阶段
当爬绳机器人上搭载的惯性传感器检测的数据反馈至控制装置，经控制装置处理后，得到夹角θZ不为90°时，表明地面钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动装置运行不同步；此时需要根据夹角θZ和井筒深度两者之间的几何关系，对地面钢丝绳移动装置和井底钢丝绳移动装置进行控制，直至夹角θZ为90°，此时，钢丝绳的轴线与井筒的轴线平行；夹角θZ为轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角；自然坐标系X0 Y0 Z0是以钢丝绳在地面钢丝绳移动装置上的连接点为原点建立的三维坐标系，而局部坐标系X1 Y1 Z1是以钢丝绳与爬绳机器人的中心点对应的位点为原点建立的三维坐标系。
有益效果：
(1)本发明采用的井筒巡检系统轨道同步移动控制方法硬件成本低，仅需要运用爬绳机器人上搭载的惯性传感器便可实时获得钢丝绳的姿态，从而判断钢丝绳是否发生偏移，继而对井筒巡检系统的轨道进行控制；
(2)本发明采用的井筒巡检系统轨道同步移动控制方法采用软件控制方法，相对于机械装置控制，其技术上较为先进，可扩展性强，具有普适性。
(3)本发明的方法可适用于多种轨道，包括但不限于齿轮齿条以及光滑轨道等；
(4)本发明的方法可根据需求布置多个爬绳机器人，可根据爬绳机器人搭载的惯性传感器提供多个爬绳机器人的姿态，进一步提高井筒巡检系统轨道同步移动的准确性。
附图说明
构成本发明的一部分附图用来提高对本发明的理解，本发明的示意性实施例机器说明用来解释说明本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实例所述的一种同步移动的井筒巡检系统结构示意图。
图2是图1的剖视图；
其中，1、地面钢丝绳移动装置；2、钢丝绳；3、爬绳机器人；4、井筒；5、井底钢丝绳移动装置。
图3是图1中地面钢丝绳移动装置/井底钢丝绳移动装置的结构示意图；
图4是图1中地面钢丝绳移动装置/井底钢丝绳移动装置的俯视图；
图5是横向导向机构的结构示意图；
图6是钢丝绳移动装置配装在钢丝绳移动轨道中的剖视结构放大图；
2-1、上环扇板；2-2、外壳的径向截面端；2-3、钢丝绳锁紧机构；2-4、驱动电机；2-5、连接螺栓；2-6、减速器端盖；2-7、弹簧a；2-8、横杆；2-9、纵向导向支架；2-10、纵向导向滚轮；2-11、横向导向支架；2-12、横向导向滚轮；2-13、从动滚轮；2-14、减速器；2-15、主动滚轮；2-16、轴承；2-17、横向导向滚轮的限位螺母；2-18、套筒；8-钢丝绳移动轨道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1、2所示，本发明所述的一种同步移动的井筒巡检系统，包括爬绳机器人3、钢丝绳2、地面钢丝绳移动装置1、地面钢丝绳移动轨道、井底钢丝绳移动装置5、井底钢丝绳移动轨道以及惯性传感器、控制装置，地面钢丝绳移动装置1安装在地面钢丝绳移动轨道中，井底钢丝绳移动装置5安装在井底钢丝绳移动轨道中，钢丝绳2的上端与地面钢丝绳移动装置1连接，下端则穿过爬绳机器人3后与井底钢丝绳移动装置5连接；控制装置控制井底钢丝绳移动装置5、地面钢丝绳移动装置1同步移动后，爬绳机器人3上所搭载的惯性传感器检测到的反馈钢丝绳2的姿态数据传输至控制装置，控制装置根据所接收到的钢丝绳2的姿态数据，先计算局部坐标系X1 Y1 Z1的轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角θZ大小，然后根据夹角θZ来调整地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5的运行速度，直至轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角θZ为90°，此时，钢丝绳2的轴线与井筒4的轴线平行；自然坐标系X0 Y0 Z0是以钢丝绳2在地面钢丝绳移动装置1上的连接点为原点建立的三维坐标系，而局部坐标系X1 Y1 Z1是以钢丝绳2与爬绳机器人3的中心点对应的位点为原点建立的三维坐标系。
本发明实例所述的一种井筒4巡检系统轨道同步移动控制方法，爬绳机器人3布置于钢丝绳2上，爬绳机器人3自身的姿态可实时反映钢丝绳2的姿态，因而可通过爬绳机器人3的姿态对钢丝绳2是否发生偏移进行计算，进而通过钢丝绳2的偏移量对井筒4巡检系统轨道进行同步控制，以使得钢丝绳2与井筒4轴线平行。所述爬绳机器人3姿态可通过惯性传感器测得，同时测得爬绳机器人3三个轴方向的线加速度以及角加速度。
本发明工作过程如下：
第一步，准备阶段。首先，将爬绳机器人3布置于钢丝绳2上，并布置于预先规定处，测试检查爬绳机器人3是否工作正常，调整地面钢丝绳移动装置1在地面钢丝绳移动轨道上的位置、井底钢丝绳移动装置5在井底钢丝绳移动轨道上的位置，使得钢丝绳2与井筒4的轴线平行。最后，对无线通信系统进行测试，包括爬绳机器人3通信延迟与掉包问题等，以确保无线通信系统的稳定运行。
第二步，运行阶段。启动井筒4巡检系统，在开始运行时，地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5以相同速度和方向驱动钢丝绳2绕井筒4移动，此时自然坐标系X0 Y0Z0和局部坐标系X1 Y1 Z1重合，此时钢丝绳2与井筒4的轴线平行。当地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5移动不同步时，会导致钢丝绳2偏移，使得局部坐标系X1 Y1 Z1的轴Z1产生偏移，而轴X1和轴Y1则不发生偏移，设轴Z1和自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角为θZ，此时夹角θZ可根据爬绳机器人3搭载的惯性传感器测得，并通过无线通信系统将惯性传感器的数据信息发送到控制中心。自然坐标系X0 Y0 Z0是以钢丝绳2在地面钢丝绳移动装置1上的连接点为原点建立的三维坐标系，而局部坐标系X1 Y1 Z1是以钢丝绳2与爬绳机器人3的中心点对应的位点为原点建立的三维坐标系。
第三步，同步移动阶段。当控制中心接收到惯性传感器数据信息时，先对数据信息进行滤波处理，滤除由于钢丝绳2自身振动引起的数据信息干扰，然后可根据夹角θZ对钢丝绳2的姿态进行判断，再根据井筒4的深度对地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5进行调整。如果检测到夹角θZ为90°，则说明钢丝绳2与井筒4的轴线平行，此时不需要对地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5进行调整，仅需保持原有速度运行即可；反之，如果检测到夹角θZ不为90°，则说明钢丝绳2发生偏移，此时地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5移动不同步，需要根据夹角θZ和井筒4深度两者之间的几何关系对地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5进行控制，通过调整地面钢丝绳移动装置1和井底钢丝绳移动装置5两者的运行速度，最终使得钢丝绳2与井筒4的轴线平行，从而实现对井筒4巡检系统轨道同步移动控制。
如图3至6所示，本发明所述的地面钢丝绳移动装置1/井底钢丝绳移动装置5(为便于叙述，以下统称为钢丝绳移动装置)，包括外壳、驱动电机2-4以及若干个移动滚轮；移动滚轮的尺寸和数量可以由具体的负载所决定，移动滚轮的外缘可以包裹有聚氨酯或其他缓冲材料，以降低钢丝绳移动装置的振动对钢丝绳移动轨道8的冲击。附图中，移动滚轮具有两个。
所述外壳，设置有钢丝绳锁紧机构2-3，以通过钢丝绳锁紧机构2-3锁住供机器人攀爬的钢丝绳2；该钢丝绳锁紧机构2-3可以采用目前市售的钢丝绳卡绳器，当然也可以采用其它机构进行锁紧限位。钢丝绳卡绳器的数目可以为1个，也可以为2个以上。当钢丝绳移动轨道8只有一条时，钢丝绳卡绳器的数目至少具有两个，以便于能够携带着机器人攀爬的钢丝绳沿井筒4内移动。
所述移动滚轮，包括一个主动滚轮2-15以及一个以上的从动滚轮2-13(附图中从动滚轮2-13只有一个)；各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑，且各滚轮轴均通过轴承2-16安装于外壳中；驱动电机2-4的机座固定安装在外壳上，而驱动电机2-4的动力输出端则通过减速器2-14与支撑主动滚轮2-15的滚轮轴连接；主动滚轮2-15在驱动电机2-4的动力驱动下，能够带动各从动滚轮2-13沿着钢丝绳移动轨道8移动。
具体地，从动滚轮2-13由滚轮轴和圆柱滚子轴承2-16与外壳进行连接，两端依靠轴承端盖进行轴向限位；主动滚轮2-15由滚轮轴和圆柱滚子轴承2-16与外壳进行连接，一端依靠轴承端盖进行轴向限位，另一端与减速器2-14相连，驱动电机2-4的动力由驱动电机2-4经过减速器2-14传输到主动滚轮2-15上。
为确保钢丝绳移动装置能够按照预设的轨迹(井筒4壁周向)沿着钢丝绳移动轨道8移动，本发明所述钢丝绳移动装置配置有导向机构；导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构；其中，纵向导向机构用于实现钢丝绳移动装置与钢丝绳移动轨道8之间的纵向(井筒4的轴线方向)定位，能够防止钢丝绳移动装置发生侧偏；横向导向机构用于实现钢丝绳移动装置与钢丝绳移动轨道8之间的横向(与井筒4的轴向相垂直的方向)定位。
横向导向机构包括横向导向支架2-11以及横向导向滚轮2-12；横向导向支架2-11一端与外壳连接，另一端则与横向导向滚轮2-12连接，横向导向滚轮2-12的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行。具体地，如图5所示，横向导向支架2-11为呈L形设置的L形杆，包括竖直段(L形杆与井筒4的轴向相平行的一段)以及横直段(L形杆与井筒4的横向相平行的一段)，竖直段与外壳连接，横直段上设置有轴肩，轴肩外侧的横直段上配装有横向导向滚轮2-12，且横向导向滚轮2-12与横直段之间安装有轴承2-16，横向导向滚轮2-12外侧的横直段上螺纹配装有限位螺母2-17，由此可知，横向导向滚轮2-12的一侧通过轴肩定位，另一侧则依靠限位螺母2-17定位。纵向导向机构包括纵向导向支架2-9以及纵向导向滚轮2-10；纵向导向支架2-9一端与外壳连接，另一端则与纵向导向滚轮2-10连接，纵向导向滚轮2-10的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直；主动滚轮2-15在驱动电机2-4的动力驱动下，配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向，能够带动各从动滚轮2-13始终沿着钢丝绳移动轨道8移动。
为便于钢丝绳移动装置的各移动滚轮、导向机构的各导向滚轮(包括横向导向滚轮2-12、纵向导向滚轮2-10)的安装，如图6所示，本发明所述钢丝绳移动轨道8包括滚动面、横向导向面以及纵向导向面；滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面，另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽，该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽，竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直，且竖直槽的槽口与滚动面齐平，横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行，且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面；各移动滚轮均直接置于滚动面的上方；横向导向支架2-11置于竖直槽内，而横向导向滚轮2-12置于横向槽内，且横向导向支架2-11的一端穿出竖直槽后与外壳连接，横向导向支架2-11的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮2-12连接，横向导向滚轮2-12与横向导向面线连接；纵向导向滚轮2-10与纵向导向面线连接；主动滚轮2-15在驱动电机2-4的动力驱动下，能够带动横向导向滚轮2-12沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮2-10沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮2-13沿着滚动面滚动。本发明所述的钢丝绳移动轨道8所具有的这一结构形式，一方面可以为各导向滚轮提供导向工作面(横向导向面、纵向导向面)、为各移动滚轮提供移动工作面(滚动面)，另一方面，还可以为横向导向机构提供安装空间，并通过特定的安装方式，将钢丝绳移动装置的主体部分(外壳及分别安装在外壳的各移动滚轮、驱动电机2-4、滚轮轴)通过横向导向机构嵌装到钢丝绳移动轨道8。由此可知，本发明所述的横向导向机构不仅具有横向导向作用，同时还作为钢丝绳移动装置的主体部分与钢丝绳移动轨道8之间的连接桥梁。
为使得钢丝绳移动装置沿着井筒4壁周向运动，本发明将所述外壳设置成环扇形，该环扇形外壳，参考附图5，以图示方向为准，通过上环扇板2-1、左侧板、右侧板、前侧弧形板、后侧弧形板围接而成的一个下环扇形端面敞口的半封闭壳体。其中：左侧板、右侧板分别对应布置在环扇形外壳的左、右径向截面端2-2；前侧弧形板位于该环扇形外壳的外圆面，后侧弧形板位于该环扇形外壳的内圆面。此时，驱动电机2-4直接安装在上环扇板2-1的上表面，各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置；而各移动滚轮能够露出环扇形外壳的下环扇形敞口端面设置，以使得各移动滚轮能够直接接触钢丝绳移动轨道8的滚动面。
根据不同的负载选用不同的驱动电机2-4时，可以根据实际需要增加电机座、联轴器等设施进行固定。
为实现导向机构与外壳的连接，同时保证导向的平稳，本发明所述环扇形外壳的两径向截面端2-2均设置有一个固定支架；每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构；纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端；而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端；分处于环扇形外壳的两径向截面端2-2的两纵向导向机构对称设置，同时，分设在环扇形外壳的两径向截面端2-2的两横向导向机构对称设置；纵向导向滚轮2-10的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直；横向导向滚轮2-12的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行；纵向导向支架2-9、横向导向支架2-11在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。
具体地，所述固定支架包括一根以上的横杆2-8，各横杆2-8沿着环扇形外壳的径向截面端2-2的高度方向等距分布；所述环扇形外壳的径向截面端2-2设置有固定块；各横杆2-8通过固定块支撑固定并沿着环扇形外壳的径向设置，且横杆2-8的两端均螺纹配合连接有锁紧螺母；纵向导向支架2-9针对每一根横杆2-8均设置有一个安装孔a；纵向导向支架2-9通过各安装孔a套接在相应横杆2-8上，且纵向导向支架2-9与固定块之间的每一根横杆2-8外围均套接有一根弹簧a2-7，设置弹簧a2-7可以降低纵向导向机构运动时的振动对钢丝绳移动装置主体部分移动的干扰；横向导向支架2-11针对每一根横杆2-8均设置有一个安装孔b；横向导向支架2-11通过安装孔b套接在相应横杆2-8上，且横向导向支架2-11与固定块之间的每一根横杆2-8外围均套接有一根弹簧b，设置弹簧b可以降低横向导向机构运动时的振动对钢丝绳移动装置主体部分移动的干扰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种同步移动的井筒巡检系统，其特征在于，包括爬绳机器人、钢丝绳、地面钢丝绳移动装置、钢丝绳移动轨道、井底钢丝绳移动装置以及惯性传感器、控制装置，钢丝绳移动轨道包括地面钢丝绳移动轨道、井底钢丝绳移动轨道，地面钢丝绳移动装置安装在地面钢丝绳移动轨道中，井底钢丝绳移动装置安装在井底钢丝绳移动轨道中，钢丝绳的上端与地面钢丝绳移动装置连接，下端则穿过爬绳机器人后与井底钢丝绳移动装置连接；控制装置控制井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置同步移动后，爬绳机器人上所搭载的惯性传感器检测到的反馈钢丝绳的姿态数据传输至控制装置，控制装置根据所接收到的钢丝绳的姿态数据，先计算局部坐标系X1 Y1 Z1的轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角θZ大小，然后根据夹角θZ来调整地面钢丝绳移动装置和井底钢丝绳移动装置的运行速度，直至轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角θZ为90°，此时，钢丝绳的轴线与井筒的轴线平行；自然坐标系X0 Y0 Z0是以钢丝绳在地面钢丝绳移动装置上的连接点为原点建立的三维坐标系，而局部坐标系X1 Y1 Z1是以钢丝绳与爬绳机器人的中心点对应的位点为原点建立的三维坐标系。
2.根据权利要求1所述的同步移动的井筒巡检系统，其特征在于，所述井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，结构一致，均包括外壳、驱动电机以及若干个移动滚轮；所述外壳，设置有能够装夹钢丝绳的钢丝绳锁紧机构；所述移动滚轮，包括一个主动滚轮以及一个以上的从动滚轮；
各移动滚轮均通过一根滚轮轴定位支撑，且各滚轮轴均通过轴承安装于外壳中；驱动电机的机座固定安装在外壳上，而驱动电机的动力输出端则通过减速器与支撑主动滚轮的滚轮轴连接；控制装置根据夹角θZ来控制井底钢丝绳移动装置的驱动电机、地面钢丝绳移动装置的驱动电机的运行状态，促使井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置运行同步。
3.根据权利要求2所述的同步移动的井筒巡检系统，其特征在于，所述井底钢丝绳移动装置、地面钢丝绳移动装置，均配置有导向机构；导向机构包括横向导向机构以及纵向导向机构；横向导向机构包括横向导向支架以及横向导向滚轮；横向导向支架一端与外壳连接，另一端则与横向导向滚轮连接，横向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相平行；纵向导向机构包括纵向导向支架以及纵向导向滚轮；纵向导向支架一端与外壳连接，另一端则与纵向导向滚轮连接，纵向导向滚轮的轴向与移动滚轮所在的滚动面相垂直；
主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，配合横向导向机构、纵向导向机构的定位和导向，能够带动各从动滚轮始终沿着钢丝绳移动轨道移动。
4.根据权利要求3所述的同步移动的井筒巡检系统，其特征在于，所述钢丝绳移动轨道上还包括横向导向面以及纵向导向面；滚动面的一侧设置有与滚动面相垂直的纵向导向面，另一侧则设置有在转折位置处贯通的L形凹槽，该L形凹槽包括竖直槽以及横向槽，竖直槽的槽体延伸方向与滚动面相垂直，且竖直槽的槽口与滚动面齐平，横向槽的槽体延伸方向与滚动面相平行，且横向槽具有与滚动面相平行的横向导向面；各移动滚轮均直接置于滚动面的上方；横向导向支架置于竖直槽内，而横向导向滚轮置于横向槽内，且横向导向支架的一端穿出竖直槽后与外壳连接，横向导向支架的另一端则与勾拦住横向导向面的横向导向滚轮连接，横向导向滚轮与横向导向面线连接；纵向导向滚轮与纵向导向面线连接；主动滚轮在驱动电机的动力驱动下，能够带动横向导向滚轮沿着横向导向面滚动、带动纵向导向滚轮沿着纵向导向面滚动、带动各从动滚轮沿着滚动面滚动。
5.根据权利要求4所述的同步移动的井筒巡检系统，其特征在于，所述的外壳，呈环扇形设置；各滚轮轴均沿着环扇形外壳的径向布置；所述环扇形外壳的两径向截面端均设置有一个固定支架；每一个固定支架上均设置有一个纵向导向机构、一个横向导向机构；纵向导向机构设置在固定支架与环扇形外壳的内圆面相邻的一端；而横向导向机构则设置在固定支架与环扇形外壳的外圆面相邻的一端；分处于环扇形外壳的两径向截面端的两纵向导向机构对称设置，同时，分设在环扇形外壳的两径向截面端的两横向导向机构对称设置；纵向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相垂直；横向导向滚轮的轴线与环扇形外壳的环扇面相平行；纵向导向支架、横向导向支架在固定支架上的位置能够沿着环扇形外壳的径向调整。
6.一种井筒巡检系统的同步移动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，准备阶段
首先，将爬绳机器人布置于钢丝绳上，并布置于预先规定处，测试检查爬绳机器人是否工作正常，调整地面钢丝绳移动装置在地面钢丝绳移动轨道上的位置、井底钢丝绳移动装置在井底钢丝绳移动轨道上的位置，使得钢丝绳与井筒的轴线平行；
第二步，运行阶段
启动井筒巡检系统，在开始运行时，以相同速度和方向驱动地面钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动装置带动钢丝绳绕井筒移动，此时爬绳机器人上搭载的惯性传感器检测的数据反馈至控制装置，经控制装置处理后，得到夹角θZ为90°，表明地面钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动装置运行同步；
第三步，同步移动阶段
当爬绳机器人上搭载的惯性传感器检测的数据反馈至控制装置，经控制装置处理后，得到夹角θZ不为90°时，表明地面钢丝绳移动装置、井底钢丝绳移动装置运行不同步；此时需要根据夹角θZ和井筒深度两者之间的几何关系，对地面钢丝绳移动装置和井底钢丝绳移动装置进行控制，直至夹角θZ为90°，此时，钢丝绳的轴线与井筒的轴线平行；夹角θZ为轴Z1相对于自然坐标系X0 Y0 Z0中的X0O0Y0平面的夹角；自然坐标系X0 Y0 Z0是以钢丝绳在地面钢丝绳移动装置上的连接点为原点建立的三维坐标系，而局部坐标系X1 Y1 Z1是以钢丝绳与爬绳机器人的中心点对应的位点为原点建立的三维坐标系。
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