CN112504349B - 一种管道智能封堵机器人试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气管道技术领域，公开了一种管道智能封堵机器人试验系统及方法，试验系统包括管外控制模块、成品油模拟输送装置、调压模块、发球模块、清管功能试验模块、过弯性能试验模块、封堵功能试验模块、应急功能试验模块、收球模块、数据采集模块、运动控制模块和数据处理模块。本发明实现了对管道智能封堵机器人作业管道的全工况模拟，并对不同型号及结构的管道智能封堵机器人的封堵、清管、调速、过阶梯、过弯、管内伸缩微调、卡瓦锚定力测量、试压、双向无线通讯及失效保护等功能及特性进行测试，为管道智能封堵机器人样机设计提供试验平台，有效地保障了实际作业过程中的安全可靠性。

Description

一种管道智能封堵机器人试验系统及方法

技术领域

本发明设计用于油气管道封堵技术领域，具体涉及一种管道智能封堵机器人试验系统及方法。

背景技术

油气能源是国家战略性能源储备的必要能源之一，由于我国石油和天然气的储备地点与实际的消费地点之间相距很远，因此油气的运输在油气行业中也越发的重要，目前对油气的运输运用最广泛的便是管道运输，而面对管道长时间处于地下环境或其他不确定因素导致的破损失效问题，管道的维修与保养至关重要。

在油气管道维修与保养过程中，管道机器人封堵装置相比于其他的传统装置有着显著的优势，目前，管道机器人封堵装置相关研究在国内刚刚起步，相关产品较少，但随着管道运输的发展，管道机器人封堵装置作为管道维修与保养中的关键工具，将具有很大市场，但国内与之对应的管道封堵试验系统很匮乏，目前对于维抢修技术方法和装置的验证是通过搭建临时的工装完成试验的，缺少较为完善的试验设施。现有的试验装置功能简单，安全性较低，每次试验都需重新搭建试验设施。试验装置实现的功能单一，而且多为临时性的，无法准确的模拟管道智能封堵机器人作业工况。试验效果较差，没有完整的记录系统，而为了促进管道智能封堵机器人新产品的研发，有必要发明一种试验系统。

所提出的管道智能封堵机器人试验系统及方法需满足以下需求：

1.受管道智能封堵机器人工作环境的影响，需要一款能真实模拟管道智能封堵机器人高压作业环境的试验系统。

2.试验系统应能够验证管道智能封堵机器人双向无线通讯系统的可靠性，并能实时监测到管道智能封堵机器人的位置状态。

3.管道智能封堵机器人在封堵作业完成后，试验系统需要检测其密封性能。

4.试验系统能够对不同型号及结构的管道智能封堵机器人的功能进行试验检测。

发明内容

本发明的目的在于：针对国内管道智能封堵机器人所需要实现的功能，提供一种管道智能封堵机器人试验系统及方法，实现了对管道智能封堵机器人作业管道的全工况模拟，并对不同型号及结构管道智能封堵机器人的封堵、清管、调速、过阶梯、过弯、管内伸缩微调、试压、双向无线通讯、卡瓦锚定力测试及失效保护等功能及特性进行测试，从而为管道智能封堵机器人样机设计及优化提供试验平台，保证了新产品可行性和实用性，有效地提高了整体研发效率。

本发明采用如下技术方案：

1.一种管道智能封堵机器人试验系统及方法，其特征在于，包括：管外控制模块、成品油模拟输送装置、调压模块、发球模块、清管功能试验模块、过弯性能试验模块、封堵功能试验模块、应急功能试验模块、收球模块、数据采集模块、运动控制模块和数据处理模块。

所述的管外控制模块包括台架、人机交互界面和上位机，其中人机交互界面与上位机有线电连接。

所述的成品油模拟输送装置包括油箱、油位传感器、第一阀门、电机和齿轮油泵，其中油箱为圆筒状，油箱的中心线沿竖直方向设置，油箱连接有出口接头和入口接头，出口接头位于入口接头的下方。

所述的调压模块包括进口阀门、旁通阀门、过滤器、压力表、电动调压阀、出口阀门和流量计。

所述的发球模块包括第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、压力表、安全阀、排气阀、排污阀和发球筒，其中发球筒一端内径小于另一端内径，该管道呈现的是圆锥状结构。

所述的清管功能试验模块包括、可视化窗口阀一、线速度传感器、管外信号收发及定位装置一、超声波射线感应器一、磁致伸缩位移变送器和变径管段，其中管外信号收发及定位装置一和超声波射线传感器一通过螺栓环形布置在管道外。

所述的过弯性能试验模块包括第六阀门、可视化窗口阀二、第七阀门和三通。

所述的封堵功能试验模块包括超声波射线感应器二、管外信号收发及定位装置二、可视化窗口阀三、压力变送器一、氮气储气瓶、压力变送器二、旁路管道、第八阀门、可视化窗口阀四、试验拉力机、三通管道和封堵试验管道。

所述的应急功能试验模块包括第九阀门、第二排空阀、超声波射线感应器三、管外信号收发及定位装置三、压力变送器三和可视化窗口阀五。

所述的收球装置包括第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门、压力表、安全阀、排气阀、排污阀和收球筒，其中收球模块跟油箱之间管道连接，收球筒一端直径小于另一端直径，该管道呈现的是圆锥状结构。

所述的数据采集模块、运动控制模块与数据处理模块之间采用双向无线通讯，所述的数据处理模块能够对线速度传感器、压力变送器一、压力变送器二、压力变送器三、磁致伸缩位移变送器、超声波射线感应器一、超声波射线感应器二、超声波射线感应器三、流量计和油位传感器等数据采集模块所采集的数据进行分析处理，所述的清管功能试验模块的管道为模拟蜡沉积管段，所述的过弯性能试验模块为三通，左侧开设有可视化窗口阀二，右侧通过第七阀门与封堵功能试验模块连接，所述的成品油模拟输送装置、调压模块与发球模块、清管功能试验模块之间设有三通和阀门。

2.进一步地，所述的一种管道智能封堵机器人试验系统及方法，其特征在于：所述的成品油模拟输送装置、调压模块、管道和阀门模拟了管道智能封堵机器人的作业环境，所述的油箱和齿轮油泵之间设置有第一阀门，油位传感器设置在油箱内，所述的数据处理模块接收来自油位传感器的数据，并根据该数据控制齿轮油泵的连锁紧急关断，所述的数据处理模块接收来自压力变送器一的数据并根据该数据调定电动调压阀的开度，所述的数据处理模块能接收来自流量计和管道智能封堵机器人上线速度传感器的数据，并根据数据对比去判别管道智能封堵机器人的调速性能。

进一步地，所述的一种管道智能封堵机器人试验系统及方法，其特征在于：所述的数据采集模块、运动控制模块与数据处理模块之间的双向无线连接通过管外信号收发装及定位置、超声波射线感应器和可视化窗口阀实现，管外信号收发及定位装置和超声波射线感应器分成3个单元分别环形布置在清管功能试验模块、封堵功能试验模块和应急功能试验模块外，上位机能接收到来自管外信号收发及定位装置和超声波射线感应器的关于管道智能封堵机器人的位置数据，并根据数据去控制管道智能封堵机器人的下一步动作，在循环管道上开设了5个可视化窗口阀，分别为可视化窗口阀一、可视化窗口阀二、可视化窗口阀三、可视化窗口阀四和可视化窗口阀五，可视化窗口阀内设有高压透明挡板，能够人为观测到管道智能封堵机器人的位置状态。

进一步地，所述的一种管道智能封堵机器人试验系统及方法，其特征在于：所述的封堵功能试验模块与清管功能试验模块、应急功能试验模块之间设置有三通管，三通的某一端为可视化窗口阀二和可视化窗口阀四，内设有高压透明挡板，所述的压力变送器一布置在封堵功能试验模块前半段，能检测封堵完成后管道前半段的压力，所述的氮气储气瓶与压力变送器二布置在封堵功能试验模块后半段，能对管道智能封堵机器人的封堵作业进行一个初始试压检测，所述的旁通管道能直接回油到油箱，并设置在封堵功能试验段后半段，所述的试验拉力机能对管道智能封堵机器人的锚定力进行测量；

进一步地，所述的一种管道智能封堵机器人试验系统及方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1：调试安装过程，具体包括以下步骤：

在试验管段外壁分别安装管外信号收发及定位装置一、二、三，调试好管外控制模块，将管道智能封堵机器人放入发球模块，输入启动试验的指令，并进行必要的参数设置，开始试验；

S2：双向无线通讯测试过程，具体包括以下步骤：

S21：打开第二阀门和第三阀门，关闭第四阀门，推动管道智能封堵机器人进入清管功能试验模块前半段；

S22：上位机发送一些简单的动作指令，打开可视化窗口阀一；

S23：隔着高压透明挡板观测管道智能封堵机器人的响应动作是否与上位机发送的控制指令一致，同时观测管道智能封堵机器人是否位于管外信号收发及定位装置一所反馈的位置；

S3：清管及调速性能测试过程，具体包括以下步骤：

S31：调节齿轮油泵的流量，推动管道智能封堵机器人以不同速度到达清管功能试验模块后半段；

S32：隔着可视化窗口阀一的高压透明挡板观测管道智能封堵机器人能否稳定的通过变径管段；

S33：记录流量计、线速度传感器和转阀开口大小的数值，计算管道智能封堵机器人的变速性能；

S34：控制管道智能封堵机器人经过变径管段后，分别计算清管前后管道的蜡沉积量，记录数据；

S4：过弯能力试验过程，具体包括以下步骤：

S41：控制管道智能封堵机器人进入过弯能力试验模块，打开可视化窗口阀二；

S42：观测管道智能封堵机器人通过90°弯管时支撑轮是否打滑，管道智能封堵机器人是否卡主、速度是否骤降；

S5：锚定力测量过程，具体包括以下步骤：

S51：控制管道智能封堵机器人进入封堵功能试验模块，并完成锚定作业；

S52：关闭第六阀门和第九阀门，打开旁通管道排除油液；

S53：待油液排完后，打开可视化窗口阀三和可视化窗口阀四；

S54：试验拉力机对管道智能封堵机器人进行拉力试验，测量其锚定力，记录数据；

S6：试压功能检测过程，具体包括以下步骤：

S61：控制管道智能封堵机器人在封堵试验模块完成封堵作业；

S62：上位机发送试压的控制指令，氮气储气瓶向密封管段右侧充气；

S63：记录压力变送器二反馈的压力数据并观测其是否保持在某个偏差值范围内；

S7：胶桶密封性能试验过程，具体包括以下步骤：

S71：待试验系统完成试验功能检测后，打开第六阀门，仍关闭第九阀门，让试验系统前半段充液；

S72：上位机根据压力变送器一检测到的压力数据调定电动调压阀的开度，逐步调整试验系统前半段的压力；

S73：打开旁通管道，观测是否有油液流出；

S8：管内伸缩微调试验过程，具体包括以下步骤：

S81：控制管道智能封堵机器人进入应急功能试验模块，上位机提前下达减速锚定的控制指令；

S82：管外信号收发及定位装置三和超声波射线感应器三检测到管道智能封堵机器人未到达想要封堵管段；上位机再下达伸缩微调的控制指令；

S83：打开可视化窗口阀五，观测管道封堵机器人是否有伸缩微调的动作响应，同时磁致伸缩位移变送器将管道智能封堵机器人的位移数据发送给上位机，记录数据；

S9：应急保护试验过程，具体包括以下步骤：

S91：控制管道智能封堵机器人在应急功能试验模块经伸缩微调测试后，重新完成锚定封堵的作业；

S92：关闭第九阀门，打开第二排空阀，试验系统密封管段压力骤降，模拟封堵失效情景；

S93：打开可视化窗口阀五，观测管道智能封堵机器人是否有失效解封的动作响应，同时压力变送器三能将密封管段右侧的压力数据发送给上位机，记录数据；

S10：试验完成，收取管道智能封堵机器人，关闭试验系统电源及阀门，生成试验结果报告。

采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：

1.有效地对管道智能封堵机器人封堵作业管道的工况进行了模拟，包括不同压力（高压）、不同流速等。

2.管道智能封堵机器人试验系统分别从物理及电子感应器两个层面实时监测管道智能封堵机器人的位置状态，有效地提高了试验系统的可靠性。

3.管道智能封堵机器人试验系统实现了对管道智能封堵机器人封堵作业的锚定力测量和密封性能测试。

4.实现了对不同型号及结构的管道智能封堵机器人试验测试，包括清管、调速、过弯、过阶梯、管内伸缩微调、锚定力测量、双向无线通讯、试压、失效保护等功能及特性的测试。

附图说明

图1为本发明试验系统结构示意图；

图2为本发明控制系统原理图；

图3为本发明提供的一种管道智能封堵机器人试验方法流程图；

图中，0-1为管外控制模块，0-2为成品油模拟输送装置，0-3为调压模块，0-4为发球模块，0-5为清管功能试验模块，0-6为过弯性能试验模块，0-7为封堵功能试验模块，0-8为应急功能试验模块，0-9为收球模块，Ⅰ-数据采集模块、Ⅱ-运动控制模块，Ⅲ-数据处理模块；11-台架，12-人机交互界面，13-上位机，21-油箱，22-油位传感器，23-第一阀门，24-电机，25-齿轮油泵，31-进口阀门，32-旁通阀门，33-过滤器，34-压力表，35-电动调压阀，36-出口阀门，37-流量计，41-第一排空阀，42-第二阀门，43-第三阀门，44-第四阀门，45-第五阀门，51-可视化窗口阀一，52-线速度传感器，53-管外信号收发及定位装置一，54-超声波射线感应器一，55-磁致伸缩位移变送器，56-变径管段，61-第六阀门，62-可视化窗口阀二，63-第七阀门，71-超声波射线传感器二，72-管外信号收发及定位装置二，73-压力变送器一，74-可视化窗口阀三，75-氮气储气瓶，76-压力变送器二，77-旁通管道，78-可视化窗口阀四，79-试验拉力机，81-第八阀门，82-第九阀门，83-第二排空阀，84-管外信号收发及定位装置三，85-超声波射线传感器三，86-压力变送器三，87-可视化窗口阀五，91-第十阀门，92-第十一阀门，93-第十二阀门，94-第十三阀门。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明做进一步的描述，在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1、图2所示，一种管道智能封堵机器人试验系统，包括管外控制模块0-1、成品油模拟输送装置0-2、调压模块0-3、发球模块0-4、清管功能试验模块0-5、过弯性能试验模块0-6、封堵功能试验模块0-7、应急功能试验模块0-8、收球模块0-9、数据采集模块Ⅰ、运动控制模块Ⅱ和数据处理模块Ⅲ，所述的管外控制模块0-1包括试验台架11、人机交互界面12和上位机13,所述的成品油模拟输送装置0-2包括油箱21、油位传感器22、第一阀门23、电机24和齿轮油泵25，所述的调压模块0-3包括进口阀门31、旁通阀门32、过滤器33、压力表34、电动调压阀35、出口阀门36和流量计37，所述的发球模块0-4包括第一排空阀41、第二阀门42、第三阀门43、第四阀门44和第五阀门45，所述的清管功能试验模块0-5包括可视化窗口阀一51、线速度传感器52、管外信号收发及定位装置一53、超声波射线感应器一54、磁致位移伸缩变送器55和变径管段56，所述的过弯性能试验模块0-6包括第六阀门61、可视化窗口阀二62和第七阀门63，所述的封堵功能试验模块0-7包括超声波射线感应器二71、管外信号收发及定位装置二72、压力变送器一73、可视化窗口阀三74、氮气储气瓶75、压力变送器二76、旁通管道77、可视化窗口阀四78和试验拉力机79，所述的应急功能试验模块0-8包括第八阀门81、第九阀门82、第二排空阀83、管外信号收发及定位装置三84、超声波射线感应器三85、压力变送器三86和可视化窗口阀五87，所述的收球模块0-9包括第十阀门91、第十一阀门92、第十二阀门93和第十三阀门94。

所述的数据采集模块Ⅰ、运动控制模块Ⅱ与数据处理模块Ⅲ之间采用双向无线通讯，其中数据处理模块Ⅲ能够对线速度传感器52、压力变送器一73、压力变送器二76、压力变送器三87、磁致伸缩位移变送器55、超声波射线感应器一54、超声波射线感应器二72、超声波射线感应器三84、流量计37、压力表34和油位传感器22等数据采集模块Ⅰ所采集的数据进行分析处理。

所述的超声波射线感应器一54、超声波射线感应器二71、超声波射线感应器三85和可视化窗口阀主要用于对管道智能封堵机器人的双向无线通讯进行检测。

所述的线速度传感器52和流量计37主要用于对管道智能封堵机器人调速性能进行检测。

所述的可视化窗口阀四78、试验拉力机79结合阀门及封堵试验管段对管道智能封堵机器人进行锚定力测试。

所述的压力变送器一73、旁通管道77和电动调压阀35主要用于对管道智能封堵机器人进行高压密封性能检测。

所述的压力表34和油位传感器22主要用于监测管道智能封堵机器人试验系统自身的工作状态，以保障操作人员安全。

所述的磁致伸缩位移变送器55、压力变送器三86、应急功能试验管段、管外信号收发及定位装置三84主要用于对管道智能封堵机器人的管内自主伸缩微调功能进行检测。

所述的氮气储气瓶75、压力变送器二76、可视化窗口阀三74、旁通管道77、管外信号收发及定位装置二72、封堵功能试验管段主要用于对管道智能封堵机器人的试压功能进行检测。

所述的成品油模拟输送装置0-2、调压模块0-3与发球模块0-4、清管功能试验模块0-5之间通过三通管道和阀门连接，所述的封堵功能试验模块0-7与清管功能试验模块0-5、应急功能试验模块0-8之间通过三通管道和可视化窗口阀连接，所述的成品油模拟输送装置0-2、应急功能试验模块0-8、收球模块0-9之间设有阀门和三通管道，所述的阀门除电动调压阀35外均为手动阀门。

所述的数据处理模块Ⅲ接收来自油位传感器22的数据，并根据该数据控制齿轮油泵25的连锁紧急关断，所述的数据处理模块Ⅲ接收来自压力变送器一73的数据并根据该数据控制电动调压阀35的开度，所述的数据处理模块Ⅲ接收来自流量计37和管道智能封堵机器人上线速度传感器52的数据，并根据数据对比去判别管道智能封堵机器人的调速性能。

如图3所示，本申请基于上述一种管道智能封堵机器人试验系统，还提供了一种管道智能封堵机器人试验系统的试验方法，该方法包括如下步骤：

S1：调试安装过程，具体包括以下步骤：

在试验管段外壁分别安装管外信号收发及定位装置一53、二72、三84，调试好管外控制模块0-1，将管道智能封堵机器人放入发球模块0-4，输入启动试验的指令，并进行必要的参数设置，开始试验；

S2：双向无线通讯测试过程，具体包括以下步骤：

S21：打开第二阀门42和第三阀门43，关闭第四阀门44，推动管道智能封堵机器人进入清管功能试验模块0-5前半段；

S22：上位机3发送一些简单的动作指令，打开可视化窗口阀一51；

S23：隔着高压透明挡板观测管道智能封堵机器人的响应动作是否与上位机13发送的控制指令一致，同时观测管道智能封堵机器人是否位于管外信号收发及定位装置一53所反馈的位置；

S3：清管及调速性能测试过程，具体包括以下步骤：

S31：调节齿轮油泵25的流量，推动管道智能封堵机器人以不同速度到达清管功能试验模块0-5后半段；

S32：隔着可视化窗口阀一51的高压透明挡板观测管道智能封堵机器人能否稳定的通过变径管段56；

S33：记录流量计37、线速度传感器52和转阀开口大小的数值，计算管道智能封堵机器人的变速性能；

S34：控制管道智能封堵机器人经过变径管段56后，分别计算清管前后管道的蜡沉积量，记录数据；

S4：过弯能力试验过程，具体包括以下步骤：

S41：控制管道智能封堵机器人进入过弯能力试验模块0-6，打开可视化窗口阀二62；

S42：观测管道智能封堵机器人通过90°弯管时支撑轮是否打滑，管道智能封堵机器人是否卡主、速度是否骤降；

S5：锚定力测试过程，具体包括以下步骤：

S51：控制管道智能封堵机器人进入封堵功能试验模块0-7，并完成锚定作业；

S52：关闭第六阀门61和第九阀门82，打开旁通管道77排除油液；

S53：待油液排完后，打开可视化窗口阀三74和可视化窗口阀四78；

S54：试验拉力机79对管道智能封堵机器人进行拉力试验，测量其锚定力，记录数据；

S6：试压功能检测过程，具体包括以下步骤：

S61：控制管道智能封堵机器人在封堵试验模块0-7完成封堵作业；

S62：上位机13发送试压的控制指令，氮气储气瓶75向密封管段右侧充气；

S63：记录压力变送器二76反馈的压力数据并观测其是否保持在某个偏差值范围内；

S7：胶桶密封性能试验过程，具体包括以下步骤：

S71：待试验系统完成试验功能检测后，打开第六阀门61，仍关闭第九阀门82，让试验系统前半段充液；

S72：上位机13根据压力变送器一73检测到的压力数据调定电动调压阀35的开度，逐步调整试验系统前半段的压力；

S73：打开旁通管道77，观测是否有油液流出；

S8：管内伸缩微调试验过程，具体包括以下步骤：

S81：控制管道智能封堵机器人进入应急功能试验模块0-8，上位机13提前下达减速锚定的控制指令；

S82：管外信号收发及定位装置三84和超声波射线感应器三85检测到管道智能封堵机器人未到达想要封堵管段；上位机13再下达伸缩微调的控制指令，

S83：打开可视化窗口阀五87，观测管道封堵机器人是否有伸缩微调的动作响应，同时磁致伸缩位移变送器55将管道智能封堵机器人的位移数据发送给上位机3，记录数据；

S9：应急保护试验过程，具体包括以下步骤：

S91：控制管道智能封堵机器人在应急功能试验模块0-8经伸缩微调测试后，重新完成锚定封堵的作业；

S92：关闭第九阀门82，打开第二排空阀83，试验系统密封管段压力骤降，模拟封堵失效情景；

S93：打开可视化窗口阀五87，观测管道智能封堵机器人是否有失效解封的动作响应，同时压力变送器三86能将密封管段右侧的压力数据发送给上位机13，记录数据；

S10：试验完成，管道智能封堵机器人进入收球模块0-9，关闭第十一阀门92，待管道智能封堵机器人进入收球筒后，关闭第十二阀门93、第十三阀门94，收取管道智能封堵机器人，关闭试验系统电源及阀门，生成试验结果报告。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本专利进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种管道智能封堵机器人试验系统，其特征在于，包括：管外控制模块（0-1）、成品油模拟输送装置（0-2）、调压模块（0-3）、发球模块（0-4）、清管功能试验模块（0-5）、过弯性能试验模块（0-6）、封堵功能试验模块（0-7）、应急功能试验模块（0-8）、收球模块（0-9）、数据采集模块（Ⅰ）、运动控制模块（Ⅱ）和数据处理模块（Ⅲ），所述的管外控制模块（0-1）包括试验台架（11）、人机交互界面（12）和上位机（13），所述的成品油模拟输送装置（0-2）包括油箱（21）、油位传感器（22）、第一阀门（23）、电机（24）和齿轮油泵（25），所述的调压模块（0-3）包括进口阀门（31）、旁通阀门（32）、过滤器（33）、压力表（34）、电动调压阀（35）、出口阀门（36）和流量计（37），所述的发球模块（0-4）包括第一排空阀（41）、第二阀门（42）、第三阀门（43）、第四阀门（44）和第五阀门（45），所述的清管功能试验模块（0-5）包括可视化窗口阀一（51）、线速度传感器（52）、管外信号收发及定位装置一（53）、超声波射线感应器一（54）、磁致位移伸缩变送器（55）和变径管段（56），所述的过弯性能试验模块（0-6）包括第六阀门（61）、可视化窗口阀二（62）和第七阀门（63），所述的封堵功能试验模块（0-7）包括超声波射线感应器二（71）、管外信号收发及定位装置二（72）、压力变送器一（73）、可视化窗口阀三（74）、氮气储气瓶（75）、压力变送器二（76）、旁通管道（77）、可视化窗口阀四（78）和试验拉力机（79），所述的应急功能试验模块（0-8）包括第八阀门（81）、第九阀门（82）、第二排空阀（83）、管外信号收发及定位装置三（84）、超声波射线感应器三（85）、压力变送器三（86）和可视化窗口阀五（87），所述的收球模块（0-9）包括第十阀门（91）、第十一阀门（92）、第十二阀门（93）和第十三阀门（94）；所述的数据采集模块（Ⅰ）、运动控制模块（Ⅱ）与数据处理模块（Ⅲ）之间采用双向无线通讯，所述的数据处理模块（Ⅲ）能够对线速度传感器（52）、压力变送器一（73）、压力变送器二（76）、压力变送器三（86）、磁致伸缩位移变送器（55）、超声波射线感应器一（54）、超声波射线感应器二（71）、超声波射线感应器三（85）、流量计（37）和油位传感器（22）所采集的数据进行分析处理，所述的清管功能试验模块（0-5）的管道为模拟蜡沉积管段，所述的过弯性能试验模块（0-6）为三通，左侧开设有可视化窗口阀二（62），右侧通过第七阀门（63）与封堵功能试验模块（0-7）连接，所述的成品油模拟输送装置（0-2）、调压模块（0-3）与发球模块（0-4）、清管功能试验模块（0-5）之间设有三通和阀门，所述的成品油模拟输送装置（0-2）与调压模块（0-3）之间通过直管连接，所述的调压模块（0-3）与发球模块（0-4）之间通过三通管及相应的阀门连接，所述的发球模块（0-4）与清管功能试验模块（0-5）之间通过三通管及相应的阀门连接，所述的清管功能试验模块（0-5）与过弯性能试验模块（0-6）之间通过直管连接，所述的过弯性能试验模块（0-6）与封堵功能试验模块（0-7）之间通过直管连接，所述的封堵功能试验模块（0-7）与应急功能试验模块（0-8）之间通过三通管及相应的阀门连接，所述的应急功能试验模块（0-8）与收球模块（0-9）之间通过三通管及相应的阀门连接，所述的收球模块（0-9）与成品油模拟输送装置（0-2）之间通过直管连接，能保证管道智能封堵机器人的正常通行。

2.根据权利要求1所述的一种管道智能封堵机器人试验系统，其特征在于：所述的成品油模拟输送装置（0-2）、调压模块（0-3）、管道和阀门模拟管道智能封堵机器人的作业环境，所述的油箱（21）和齿轮油泵（25）之间设置有第一阀门（23），油位传感器（22）设置在油箱（21）内，所述的数据处理模块（Ⅲ）接收来自油位传感器（22）的数据，并根据该数据控制齿轮油泵（25）的连锁紧急关断，所述的数据处理模块（Ⅲ）接收来自压力变送器一（73）的数据并根据该数据控制电动调压阀（35）的开度，所述的数据处理模块（Ⅲ）能接收来自流量计（37）和管道智能封堵机器人上线速度传感器（52）的数据，并根据数据对比去判别管道智能封堵机器人的调速性能。

3.根据权利要求1所述的一种管道智能封堵机器人试验系统，其特征在于：所述的数据采集模块（Ⅰ）、运动控制模块（Ⅱ）与数据处理模块（Ⅲ）之间的双向无线通讯通过管外信号收发及定位装置一（53）、管外信号收发及定位装置二（72）、管外信号收发及定位装置三（84）和超声波射线感应器一（54）、超声波射线感应器二（71）、超声波射线感应器三（85）实现，管外信号收发及定位装置一（53）、管外信号收发及定位装置二（72）、管外信号收发及定位装置三（84）和超声波射线感应器一（54）、超声波射线感应器二（71）、超声波射线感应器三（85）分别环形布置在清管功能试验模块（0-5）、封堵功能试验模块（0-7）和应急功能试验模块（0-8）外，上位机（13）能接收到来自管外信号收发及定位装置一（53）、管外信号收发及定位装置二（72）、管外信号收发及定位装置三（84）和超声波射线感应器一（54）、超声波射线感应器二（71）、超声波射线感应器三（85）关于管道智能封堵机器人的位置数据，同时在循环管道上开设了5个可视化窗口阀，分别为可视化窗口阀一（51）、可视化窗口阀二（62）、可视化窗口阀三（74）、可视化窗口阀四（78）和可视化窗口阀五（87），可视化窗口阀内设有高压透明挡板，能够人为观测到管道智能封堵机器人的位置状态。

4.根据权利要求1所述的一种管道智能封堵机器人试验系统，其特征在于：所述的封堵功能试验模块（0-7）与清管功能试验模块（0-5）、应急功能试验模块（0-8）之间分别设置有三通管，在封堵功能试验模块（0-7）与清管功能试验模块（0-5）之间的三通管一端设置可视化窗口阀二（62），在封堵功能试验模块（0-7）与应急功能试验模块（0-8）之间的三通管一端设置可视化窗口阀四（78），所述的压力变送器一（73）布置在封堵功能试验模块（0-7）前半段，能检测封堵完成后循环管道前半段的压力，所述的氮气储气瓶（75）与压力变送器二（76）布置在封堵功能试验模块（0-7）后半段，能对管道智能封堵机器人的封堵作业进行一个初始试压检测，所述的旁通管道（77）能直接回油到油箱（21），并设置在封堵功能试验模块（0-7）后半段，所述的试验拉力机（79）能对管道智能封堵机器人的锚定力进行测量。

5.根据权利要求1所述的一种管道智能封堵机器人试验系统的试验 方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1：调试安装过程，具体包括以下步骤：

在试验管段外壁分别安装管外信号收发及定位装置一（53）、管外信号收发及定位装置二（72）、管外信号收发及定位装置三（84），调试好管外控制模块（0-1），将管道智能封堵机器人放入发球模块（0-4），输入启动试验的指令，并进行必要的参数设置，开始试验；

S2：双向无线通讯测试过程，具体包括以下步骤：

S21：打开第二阀门（42）和第三阀门（43），关闭第四阀门（44），推动管道智能封堵机器人进入清管功能试验模块（0-5）前半段；

S22：上位机（13）发送一些简单的动作指令，打开可视化窗口阀一（51）；

S23：隔着高压透明挡板观测管道智能封堵机器人的响应动作是否与上位机（13）发送的控制指令一致，同时观测管道智能封堵机器人是否位于管外信号收发及定位装置一（53）所反馈的位置；

S3：清管及调速性能测试过程，具体包括以下步骤：

S31：调节齿轮油泵（25）的流量，推动管道智能封堵机器人以不同速度到达清管功能试验模块（0-5）后半段；

S32：隔着可视化窗口阀一（51）的高压透明挡板观测管道智能封堵机器人能否稳定的通过变径管段（56）；

S33：记录流量计（37）、线速度传感器（52）和转阀开口大小的数值，计算管道智能封堵机器人的变速性能；

S34：控制管道智能封堵机器人经过变径管段（56）后，分别计算清管前后管道的蜡沉积量，记录数据；

S4：过弯性能试验过程，具体包括以下步骤：

S41：控制管道智能封堵机器人进入过弯性能试验模块（0-6），打开可视化窗口阀二（62）；

S42：观测管道智能封堵机器人通过90°弯管时支撑轮是否打滑，管道智能封堵机器人是否卡住、速度是否骤降；

S5：锚定力测试过程，具体包括以下步骤：

S51：控制管道智能封堵机器人进入封堵功能试验模块（0-7），并完成锚定作业；

S52：关闭第六阀门（61）和第九阀门（82），打开旁通管道（77）排除油液；

S53：待油液排完后，打开可视化窗口阀三（74）和可视化窗口阀四（78）；

S54：试验拉力机（79）对管道智能封堵机器人进行拉力试验，测量其锚定力，记录数据；

S6：试压功能检测过程，具体包括以下步骤：

S61：控制管道智能封堵机器人在封堵试验模块（0-7）完成封堵作业；

S62：上位机（13）发送试压的控制指令，氮气储气瓶（75）向密封管段右侧充气；

S63：记录压力变送器二（76）反馈的压力数据并观测其是否保持在某个偏差值范围内；

S7：胶桶密封性能试验过程，具体包括以下步骤：

S71：待试验系统完成试压功能检测后，打开第六阀门（61），仍关闭第九阀门（82），让试验管道前半段充液；

S72：上位机（13）根据压力变送器一（73）检测到的压力数据调定电动调压阀（35）的开度，逐步调整试验系统前半段的压力；

S73：打开旁通管道（77），观测是否有油液流出；

S8：管内伸缩微调试验过程，具体包括以下步骤：

S81：控制管道智能封堵机器人进入应急功能试验模块（0-8），上位机（13）提前下达减速锚定的控制指令；

S82：管外信号收发及定位装置三（84）和超声波射线感应器三（85）检测到管道智能封堵机器人未到达想要封堵管段；上位机（13）再下达伸缩微调的控制指令；

S83：打开可视化窗口阀五（87），观测管道封堵机器人是否有伸缩微调的动作响应，同时磁致伸缩位移变送器（55）将管道智能封堵机器人的位移数据发送给上位机（13），记录数据；

S9：应急保护试验过程，具体包括以下步骤：

S91：控制管道智能封堵机器人在应急功能试验模块（0-8）经伸缩微调测试后，重新完成锚定封堵的作业；

S92：关闭第九阀门（82），打开第二排空阀（83），试验系统密封管段压力骤降，模拟封堵失效情景；

S93：打开可视化窗口阀五（87），观测管道智能封堵机器人是否有失效解封的动作响应，同时压力变送器三（86）能将密封管段右侧的压力数据发送给上位机（13），记录数据；

S10：试验完成，收取管道智能封堵机器人，关闭试验系统电源及阀门，生成试验结果报告。

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