CN115190142A - 一种管道机器人的数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本公开关于一种管道机器人的数据传输系统，涉及管道机器人技术领域。本公开实施例至少解决相关技术中，在远程控制过程中，由于管道机器人的作业环境恶劣，可能出现通信信号强度较弱的情况，导致管道机器人与控制中心之间存在数据延迟传输或数据丢失的现象的问题。该系统包括：管道机器人，用于获取并上传作业相关数据，如，声呐数据、视频数据和工作状态数据；通讯转接设备，用于获取5G通信模块的当前吞吐量；根据当前吞吐量分别与第一阈值、第二阈值和第三阈值的比较情况，确定接收控制操作指令，或上传作业相关数据；控制平台，通过5G网络与通讯转接设备连接；用于接收作业相关数据，或者下发控制操作指令。

Description

一种管道机器人的数据传输系统

技术领域

本公开涉及管道机器人技术领域，尤其涉及一种管道机器人的数据传输系统。

背景技术

在相关技术中，通过管道机器人自带的无线通信模块，与互联网控制中心进行通讯，以实现对管道机器人的远程控制。在远程控制过程中，由于管道机器人的作业环境恶劣，可能出现通信信号强度较弱的情况，导致管道机器人与控制中心之间存在数据延迟传输或数据丢失的现象，也就是，导致管道机器人出现控制迟缓、控制中心接收到的视频卡顿、控制中心接收到的数据不完整等。

发明内容

本公开提供一种管道机器人的数据传输系统，以至少解决相关技术中，在远程控制过程中，由于管道机器人的作业环境恶劣，可能出现通信信号强度较弱的情况，导致管道机器人与控制中心之间存在数据延迟传输或数据丢失的现象的问题。本公开的技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种管道机器人的数据传输系统，包括：管道机器人，用于获取并上传声呐数据、视频数据和工作状态数据；通讯转接设备，通过通信线缆与管道机器人连接，其中通讯转接设备中包括第五代移动通信技术5G通信模块；用于接收声呐数据、视频关键帧、视频数据或工作状态数据；获取5G通信模块的当前吞吐量；在当前吞吐量大于第一阈值的情况下，接收控制操作指令；在当前吞吐量小于或者等于第一阈值，且大于第二阈值的情况下，接收控制操作指令，并上传声呐数据和视频数据中的视频关键帧；在当前吞吐量小于或者等于第二阈值，且大于第三阈值的情况下，接收控制操作指令，并上传声呐数据和视频数据；在当前吞吐量小于或等于第三阈值的情况下，接收控制操作指令，并上传声呐数据、视频数据和工作状态数据；控制平台，通过5G网络与通讯转接设备连接；用于接收以下至少一项数据包括：声呐数据、视频关键帧、视频数据或工作状态数据；还用于下发控制操作指令。

可选的，上述管道机器人的数据传输系统，还包括：控制平台，用于向通讯转接设备下发携带预置编码标识的控制操作指令；通讯转接设备，用于在接收到携带预置编码标识的控制操作指令的情况下，向控制平台发送携带预置编码标识的指令应答信息；控制平台，还用于在预置时间段内，且未接收到携带预置编码标识的指令应答信息的情况下，重新发送携带预置编码标识的控制操作指令；在预置时间段内，且接收到携带预置编码标识的指令应答信息的情况下，丢弃控制操作指令。

可选的，上述管道机器人的数据传输系统，还包括：管道机器人，用于按照预置周期，获取并上传声呐数据；通讯转接设备，用于在预置周期的周期数量小于预置数量的情况下，将声呐数据存储至预置缓冲区；在当前吞吐量小于或者等于第一阈值，且预置周期的周期数量等于预置数量的情况下，批量上传预置缓冲区内的声呐数据；控制平台，用于接收声呐数据，并批量向通讯转接设备下发声呐应答消息；通讯转接设备，还用于删除预置缓冲区内，接收到声呐应答消息的声呐数据。

可选的，上述管道机器人的数据传输系统，还包括：通讯转接设备，还用于接收视频数据；根据预置时间间隔，提取视频数据中的视频关键帧；将采用帧内压缩方式压缩视频关键帧，并采用帧间压缩方式压缩视频数据中除了视频关键帧之外的其他数据帧，得到更新后的视频数据。

可选的，上述管道机器人的数据传输系统中通信线缆为光纤电缆。

本公开提供的技术方案至少带来以下有益效果：管道机器人与通讯转接设备通过通信线缆连接，能够避免有与管道机器人的作业环境恶劣造成的通信信号强度较弱的情况，能够实现管道机器人与通讯转接设备能够进行无障碍的数据传输。由于采用通信线缆的连接方式，通讯转接设备不受管道机器人作业环境的限制，通过5G通信模块将管道机器人获取的声呐数据、视频数据和工作状态数据传输至控制平台。并且，通过5G通信模块通讯转接设备能够接收控制平台下发的控制操作指令。以此，能够实现即使管道机器人的作业环境恶劣出现通信信号强度较弱的情况，也能够避免管道机器人与控制平台之间存在数据延迟传输或数据丢失的现象。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种管道机器人的数据传输系统的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种控制操作指令的传输过程示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种声呐数据的传输过程示意图。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在远程控制过程中，由于管道机器人的作业环境恶劣，可能出现通信信号强度较弱的情况，导致管道机器人与控制中心之间存在数据延迟传输或数据丢失的现象的问题。本公开实施例提供了一种管道机器人的数据传输系统，如图1所示，包括：

管道机器人11，用于获取并上传声呐数据、视频数据和工作状态数据；

通讯转接设备12，通过通信线缆与管道机器人11连接，其中通讯转接设备12中包括第五代移动通信技术5G通信模块；用于接收声呐数据、视频关键帧、视频数据或工作状态数据；获取5G通信模块的当前吞吐量；在当前吞吐量大于第一阈值的情况下，接收控制操作指令；在当前吞吐量小于或者等于第一阈值，且大于第二阈值的情况下，接收控制操作指令，并上传声呐数据和视频数据中的视频关键帧；在当前吞吐量小于或者等于第二阈值，且大于第三阈值的情况下，接收控制操作指令，并上传声呐数据和视频数据；在当前吞吐量小于或等于第三阈值的情况下，接收控制操作指令，并上传声呐数据、视频数据和工作状态数据；

控制平台13，通过5G网络与通讯转接设备12连接；用于接收以下至少一项数据包括：声呐数据、视频关键帧、视频数据或工作状态数据；还用于下发控制操作指令。

在本公开实施例中，管道机器人11获取并上传声呐数据、视频数据和工作状态数据，然后通讯转接设备12接收并转发声呐数据、视频数据和工作状态数据，最后控制平台13接收声呐数据、视频数据和工作状态数据，对接收到的数据进行分析生成控制操作指令，或者响应于用户对控制平台的操作，生成控制操作指令。在本公开实施例中对生成控制操作指令的方法不做限定。

在本公开实施例中，通讯转接设备12接收并转发声呐数据、视频数据和工作状态数据的过程，具体为：根据第一阈值、第二阈值和第三阈值与当前吞吐量的比较结果，转发声呐数据、视频数据和工作状态数据中的全部或部分数据。

具体的，根据上述控制操作指令、声呐数据、视频数据和工作状态数据的数据特点，确定各个数据的传输优先级。首先由于控制操作指令延时要求尽可能小，且不能丢失，因此优先级最高，其次，声呐数据对延时要求较高，且不能丢失，因此，优先级次之，再次，视频数据在带宽不足时可以丢掉部分数据，但是不能到时出现花屏，因此优先级再次之，最后，工作状态数据对延时要求最低，但是数据不能丢失，因此优先级最低。

换而言之，控制操作指令、声呐数据、视频数据和工作状态数据的数据优先级是以数据的重要性、用户体验为依据划分的。因为控制指令必须低延时、无误的传到设备，所以优先级最高；声呐数据因为关系到用户对管道状况的即时了解，优先级其次；视频使用户看清楚管道的画面，优先级排第三；工作状态数据（比如温度、角度等）延缓一些上报也没关系，优先级最低。

示例性的，假设第一阈值为450Mbps、第二阈值为450Mbps和第三阈值为10Mbps。在当前吞吐量大于第一阈值的情况下，延时和丢包率都受到较大影响，仅传输优先级最高的控制操作指令。在当前吞吐量小于或者等于第一阈值，且大于第二阈值的情况下，延时受到较大影响（>=0.1秒），但丢包率还处于极小水平（<0.01%），传输优先级最高控制操作指令，优先级次之的声呐数据，以及优先级在次之的视频数据中的视频关键帧。在当前吞吐量小于或者等于第二阈值，且大于第三阈值的情况下，延时受到较小影响（0.01秒<=延时<=0.1秒），传输优先级最高控制操作指令，优先级次之的声呐数据，以及优先级在次之的视频数据。当前吞吐量小于或者等于第三阈值的情况下，延时还处于极小的水平（<0.01秒），传输优先级最高控制操作指令，优先级次之的声呐数据，优先级在次之的视频数据，以及优先级最低的工作状态数据。

在本公开实施例中，通信线缆可以为同轴电缆、光纤电缆或射频电缆。管道机器人11与通讯转接设备12，通过有线的通信线缆连接，使得管道机器人11与通讯转接设备12之间传输数据不受管道机器人作业环境的影响。

在本公开实施例中，控制平台13，通过5G网络与通讯转接设备12连接，一方面使得控制平台13与通讯转接设备12之间传输数据不受传输距离的限制，另一方面通过5G网络传输数据能够确保传输数据的速度，以使得控制平台下发的控制操作指令能够及时发送至管道机器人。

可选的，在本公开实施例中，上述管道机器人的数据传输系统，如图2所示，还包括：控制平台13，用于向通讯转接设备12下发携带预置编码标识的控制操作指令；通讯转接设备12，用于在接收到携带预置编码标识的控制操作指令的情况下，向控制平台13发送携带预置编码标识的指令应答信息；控制平台13，还用于在预置时间段内，且未接收到携带预置编码标识的指令应答信息的情况下，重新发送携带预置编码标识的控制操作指令；在预置时间段内，且接收到携带预置编码标识的指令应答信息的情况下，丢弃控制操作指令。

如此，通过为控制操作指令增加包序号的方式，即，下发携带预置编码标识的控制操作指令，建立应答机制，以使得监控平台能够获悉通讯转接设备12是否接收到控制操作指令，以确保管道机器人11能够执行控制操作指令。当然，由于管道机器人11与通讯转接设备12通过通信线缆连接，默认通讯转接设备12能够实时传输至管道机器人11。

可选的，在本公开实施例中，上述管道机器人的数据传输系统，还包括：管道机器人11，用于按照预置周期，获取并上传声呐数据；通讯转接设备12，用于在预置周期的周期数量小于预置数量的情况下，将声呐数据存储至预置缓冲区；在当前吞吐量小于或者等于第一阈值，且预置周期的周期数量等于预置数量的情况下，批量上传预置缓冲区内的声呐数据；控制平台13，用于接收声呐数据，并批量向通讯转接设备12下发声呐应答消息；通讯转接设备12，还用于删除预置缓冲区内，接收到声呐应答消息的声呐数据。

在本公开实施例中，管道机器人11按照预置周期获取并上传声呐数据，相应的，通讯转接设备12也按照预置周期接收声呐数据。对于声呐数据，也可以设置应答方式保证数据的可靠性，但是，如果通讯转接设备12每接收到一次声呐数据，就发送一次声呐数据，并等待控制中心的应答，会降低声呐数据的传输速度，难以达到声呐数据的吞吐量要求。因此，在通讯转接设备12可以建立预置缓冲区，在预置缓冲区内存储一组声呐数据，即，通过预置周期的周期数据，判断是否将声呐数据存储至预置缓冲区。

具体的，在预置周期的周期数量小于预置数量的情况下，将声呐数据存储至预置缓冲区；在当前吞吐量小于或者等于第一阈值，且预置周期的周期数量等于预置数量的情况下，上传预置缓冲区内的声呐数据。

示例性的，如图3所示，控制平台13与通讯转接设备12在发送声呐数据的过程中，在通讯转接设备12发送一组声呐数据后，控制平台13对该组声呐数据统一应答，并且通讯转接设备12在接收到声呐应答消息后，删除已发送的声呐数据，并如果满足数据发送条件发送下一组声呐数据。

可选的，在本公开实施例中，上述管道机器人的数据传输系统，还包括：通讯转接设备12，还用于接收视频数据；根据预置时间间隔，提取视频数据中的视频关键帧；将采用帧内压缩方式压缩视频关键帧，并采用帧间压缩方式压缩视频数据中除了视频关键帧之前的其他数据帧，得到更新后的视频数据。示例性的，预置时间间隔可以为4秒，即每间隔100帧确定一个视频关键帧。

需要说明的是，采用帧内压缩方式压缩视频关键帧，即，不依赖于前一帧数据可以独立解码，即使，此前发生丢帧不会影响视频关键帧的解压，以使得在控制平台13仅接收到视频关键帧的情况下，也可以获悉管道机器人11的当前拍摄情况。

还需要说明的是，采用帧间压缩方式压缩视频数据中除了视频关键帧之外的其他数据帧，由于每两帧视频之间变化部分是相对较小的，因此采用这种方式后，能有效的降低视频数据的通讯量，且能有效地降低丢包给视频效果造成的影响。

如此，即使视频输出传输过程中，发送丢包现象，丢弃某一视频关键帧，或者其后的普通数据帧，直到接收到下一个关键帧，这样控制平台13不会出现花屏现象。

可选的，在本公开实施例中，由于工作状态数据对传输的延迟要求较低，因此，参照声呐数据，通讯转接设备12也可以建立状态数据缓冲区，将状态数据缓存至状态数据缓冲区，在检测到5G通信模块当前的通讯量较低的情况下，在从状态数据缓冲区中提取未上传的工作状态数据，并上传至控制平台13，最后，将成功上次的工作状态数据从状态数据缓冲区中删除。

可以理解的是，存储声呐数据的预置缓冲区，与存储工作状态数据的状态数据缓冲区为不同的缓冲区。

本公开提供的技术方案至少带来以下有益效果：管道机器人与通讯转接设备通过通信线缆连接，能够避免有与管道机器人的作业环境恶劣造成的通信信号强度较弱的情况，能够实现管道机器人与通讯转接设备能够进行无障碍的数据传输。由于采用通信线缆的连接方式，通讯转接设备不受管道机器人作业环境的限制，通过5G通信模块将管道机器人获取的声呐数据、视频数据和工作状态数据传输至控制平台。并且，通过5G通信模块通讯转接设备能够接收控制平台下发的控制操作指令。以此，能够实现即使管道机器人的作业环境恶劣出现通信信号强度较弱的情况，也能够避免管道机器人与控制平台之间存在数据延迟传输或数据丢失的现象。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种管道机器人的数据传输系统，其特征在于，包括：

管道机器人，用于获取并上传声呐数据、视频数据和工作状态数据；

通讯转接设备，通过通信线缆与所述管道机器人连接，其中所述通讯转接设备中包括第五代移动通信技术5G通信模块；用于接收所述声呐数据、所述视频关键帧、所述视频数据或所述工作状态数据；获取所述5G通信模块的当前吞吐量；在所述当前吞吐量大于第一阈值的情况下，接收控制操作指令；在所述当前吞吐量小于或者等于所述第一阈值，且大于第二阈值的情况下，接收所述控制操作指令，并上传所述声呐数据和所述视频数据中的视频关键帧；在所述当前吞吐量小于或者等于所述第二阈值，且大于第三阈值的情况下，接收所述控制操作指令，并上传所述声呐数据和所述视频数据；在所述当前吞吐量小于或等于所述第三阈值的情况下，接收所述控制操作指令，并上传所述声呐数据、所述视频数据和所述工作状态数据；

控制平台，通过5G网络与所述通讯转接设备连接；用于接收以下至少一项数据包括：所述声呐数据、所述视频关键帧、所述视频数据或所述工作状态数据；还用于下发所述控制操作指令。

2.根据权利要求1所述的管道机器人的数据传输系统，其特征在于，所述系统还包括：

所述控制平台，用于向所述通讯转接设备下发携带预置编码标识的控制操作指令；

所述通讯转接设备，用于在接收到所述携带预置编码标识的控制操作指令的情况下，向所述控制平台发送携带所述预置编码标识的指令应答信息；

所述控制平台，还用于在预置时间段内，且未接收到所述携带所述预置编码标识的指令应答信息的情况下，重新发送携带预置编码标识的控制操作指令；在所述预置时间段内，且接收到所述携带所述预置编码标识的指令应答信息的情况下，丢弃所述控制操作指令。

3.根据权利要求1所述的管道机器人的数据传输系统，其特征在于，所述系统还包括：

所述管道机器人，用于按照预置周期，获取并上传声呐数据；

所述通讯转接设备，用于在所述预置周期的周期数量小于预置数量的情况下，将所述声呐数据存储至预置缓冲区；在所述当前吞吐量小于或者等于所述第一阈值，且所述预置周期的周期数量等于预置数量的情况下，批量上传所述预置缓冲区内的声呐数据；

所述控制平台，用于接收所述声呐数据，并批量向所述通讯转接设备下发声呐应答消息；

所述通讯转接设备，还用于删除所述预置缓冲区内，接收到声呐应答消息的声呐数据。

4.根据权利要求1所述的管道机器人的数据传输系统，其特征在于，所述系统还包括：

通讯转接设备，还用于接收所述视频数据；根据预置时间间隔，提取所述视频数据中的视频关键帧；将采用帧内压缩方式压缩所述视频关键帧，并采用帧间压缩方式压缩所述视频数据中除了所述视频关键帧之外的其他数据帧，得到更新后的视频数据。

5.根据权利要求1-4任一项所述的管道机器人的数据传输系统，其特征在于，所述通信线缆为光纤电缆。

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