CN115562292A - 一种用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统 - Google Patents
一种用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及机械设备的智能控制技术领域，尤其涉及一种用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，包括监测模块、通信模块、图像处理模块、动力传输模块以及控制模块，所述控制模块用以根据车辙深度对所述电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，计算路面行驶难度参量F并根据F对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行修正，并根据弯道的曲率半径R对行驶速度进行二次修正；以及，在电缆管道穿线机器人处于坡道时，计算坡道角度以及坡长以判定电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道。本发明通过管道内部环境的分析对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行实时控制和调节，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，提高电缆敷设效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备的智能控制技术领域，尤其涉及一种用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统。
背景技术
电缆线路入地工程，将电力电缆敷设在地下，不占地面空间，有利于市容美观；同一地下电缆通道，可以容纳多回线路，输送容量的适应性增强；雷电、风雨、盐雾、污秽等自然环境对电缆的影响较小，供电可靠性提高；并且，电缆隐蔽在地下，有利于人生安全；配合环网柜，分接箱等设备，可进行多线路联络，形成供电网络，运行方式极为灵活，可以大大缩减停电次数和停电范围，容易实现配网自动化。
排管敷设是一种将电缆敷设于预先建好的地下管道中的安装方式，适用于城市交通比较繁忙、地下走廊比较拥挤、敷设条数比较多的地段。具体的敷设方法分为人为敷设和机械敷设两种。
使用传统的人工疏通敷设方法，显然面临着效率低下、操作不便和浪费等诸多问题，尤其是当电缆排管长度到达100～200米以上时，使用人力牵引塑料通棒来疏通排管已经是非常困难，迫切需要用一种先进的机械化工作模式来取代落后的手工工作模式。
中国专利公开号：CN209071960U公开了一种用于建筑电气施工的穿线机器人，其公开的技术方案中，包括车底盘、车厢、行走轮以及线缆夹持部，所述车底盘下方中央沿其长度方向设置所述行走轮，所述车底盘的上方固定连接所述车厢，所述线缆夹持部设置于所述车厢上，所述车厢的两侧设有向下倾斜的导向连接架，所述导向连接架的上端铰接在所述车厢上，所述导向连接架的下端连接一导向轮。该实用新型提供的穿线机器人能够代替人工进行穿线，从而替代了传统的人工穿线方式，有效节省人力成本，且大大提高穿线效率。
然而，建筑电气施工环境与地下电缆敷设的施工环境大为不同，由于施工、长时间搁置等及各种原因，地下管道内会有堵塞、管道错位等许多的异常现象，因此需要进行内部管道图像检查，通过管道内部环境的分析对穿线机器人的行驶速度进行实时控制和调节，以保证穿线机器人能够顺利通过管道，进而提高穿线机器人进行电缆敷设的效率。
发明内容
为此，本发明提供一种用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，用以克服现有技术中未通过管道内部环境的分析对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行实时控制和调节导致的电缆管道穿线机器人进行电缆敷设效率较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，包括：
监测模块，包括设置在电缆管道穿线机器人顶端的红外夜视摄像头、设置在车轮上的若干传感器以及设置在电缆管道穿线机器人内部的重力传感器，所述红外夜视摄像头用以拍摄电缆管道穿线机器人所处的管道环境，若干所述传感器用以检测车辙深度，所述重力传感器用以检测电缆管道穿线机器人所在的坡道角度；
通信模块，连接在控制模块和所述电缆管道穿线机器人之间，为所述控制模块和电缆管道穿线机器人提供通讯；
图像处理模块，用以对所述红外夜视摄像头传输的图像进行处理；
动力传输模块，用以为所述电缆管道穿线机器人提供动力并控制电缆管道穿线机器人的行驶速度；
所述控制模块，用以根据若干所述传感器检测的车辙深度控制所述动力传输模块对所述电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，并计算路面行驶难度参量F并根据F控制动力传输模块对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行修正，当判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R控制动力传输模块对行驶速度进行二次修正；以及，在电缆管道穿线机器人处于坡道时，计算坡道角度以及坡长以判定电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道。
进一步地，所述电缆管道穿线机器人在管道内行驶时，设置在车轮上的若干所述传感器检测车辙深度H，所述控制模块将车辙深度H与预设车辙深度参数H0进行比对，
当H≥H0时，所述控制模块判定管道内路面阻力过大，所述电缆管道穿线机器人无法通过；
当H＜H0时，所述控制模块初步判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道。
进一步地，所述控制模块中设有第一行驶速度调节系数λ1和第二行驶速度调节系数λ2，其中，0.9＜λ1＜λ2＜1，当H＜H0时，所述控制模块计算车辙深度H与预设车辙深度参数H0的比值B，设定B＝H/H0，将B分别与第一预设比值参量B1和第二预设比值参量B2进行比对，其中B1＜B2，
当B≥B2时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人无法通过管道；
当B1≤B＜B2时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道，并选用λ1将电缆管道穿线机器人的行驶速度调节至V1，设定V1＝V0×λ1；
当B＜B1时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道，并选用λ2将电缆管道穿线机器人的行驶速度调节至V1，设定V1＝V0×λ2；
其中，V0为所述电缆管道穿线机器人的初始行驶速度。
进一步地，所述电缆管道穿线机器人在管道内行驶时，所述红外夜视摄像头获取图像并将所述图像传输至所述图像处理模块以对图像进行处理，图像处理模块识别图像中的形体轮廓，所述控制模块计算任一所述形体轮廓的面积Si，并将Si分别与第一预设面积对比参量S01和第二预设面积对比参量S02进行比对，其中S01＜S02，
当Si≥S02时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为大沙砾并进一步计算所述大沙砾对应的形体轮廓的总面积S1，设定
S1＝∑(Si×A1)
其中A1为所述大沙砾对应的形体轮廓的数量；
当S01≤Si＜S02时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为中沙砾并进一步计算所述中沙砾对应的形体轮廓的总面积S2，设定
S2＝∑(Si×A2)
其中A2为所述中沙砾对应的形体轮廓的数量；
当Si＜S01时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为小沙砾并进一步计算所述小沙砾对应的形体轮廓的总面积S3，设定
S3＝∑(Si×A3)
其中A3为所述小沙砾对应的形体轮廓的数量。
进一步地，当所述控制模块完成各类型沙砾对应数量的计算时，所述各类型沙砾包括所述大沙砾、所述中沙砾和所述小沙砾，控制模块计算所述大沙砾对应的形体轮廓的数量占比C1，设定C1＝A1/(A1+A2+A3)，计算所述中沙砾对应的形体轮廓的数量占比C2，设定C2＝A2/(A1+A2+A3)，计算所述小沙砾对应的形体轮廓的数量占比C3，设定C3＝A3/(A1+A2+A3)，所述控制模块将数量占比Ci分别与第一预设占比C01和第二预设占比C02进行比对，其中，k＝1，2，3，C01＜C02，
当Ck≥C02时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α1；
当C01≤Ck＜C02时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α2；
当Ck＜C01时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α3；
其中，0.4＜α1＜0.6，0.3＜α2＜0.5，0.05＜α3＜0.25；
所述控制模块按照以下公式计算路面行驶难度参量F，
F＝∑(Sj×αs)
其中，Sj为各类型沙砾对应的形体轮廓的总面积，j＝1，2，3，αs为对应的形体轮廓的权重系数，s＝1，2，3。
进一步地，所述控制模块中设有第一路面行驶难度对比参量F1和第二路面行驶难度对比参量F2，其中F1＜F2，当控制模块根据所述路面行驶难度参量F对所述电缆管道穿线机器人的行驶速度进行修正时，
当F≥F2时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1×F2/F；
当F1≤F＜F2时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1；
当F＜F1时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1×F1/F。
进一步地，所述重力传感器检测所述电缆管道穿线机器人所在的坡道角度β，所述控制模块将β与预设角度β0进行比对，
当β≥β0时，所述控制模块判定坡道角度过大，所述电缆管道穿线机器人无法穿过管道；
当β＜β0时，所述控制模块初步判定所述电缆管道穿线机器人可以穿过管道，并计算坡长以进一步判定电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道。
进一步地，当所述控制模块计算所述坡长L时，通过所述图像处理模块获取坡道顶端与管道顶端的距离h，所述控制模块通过以下公式计算坡长L，设定
其中D为所述电缆管道穿线机器人所在管道的直径；
所述控制模块根据坡长L和坡道角度β计算爬坡参量P，
其中，L0为预设坡长，β0为预设坡道角度。
进一步地，所述控制模块在完成所述爬坡参量P的计算时，将P与预设爬坡对比参量P0进行比对，
当P≥P0时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人无法穿过管道；
当P＜P0时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以穿过管道。
进一步地，所述控制模块中设有第一预设修正系数e1、第二预设修正系数e2和第三预设修正系数e3，其中0.9＜e1＜e2＜e3＜1，当判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R对行驶速度进行二次修正，所述控制模块将弯道的曲率半径R分别与第一预设曲率半径R1和第二预设曲率半径R2进行比对，其中R1＜R2，
当R≥R2时，所述控制模块选用e3对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e3；
当R1≤R＜R2时，所述控制模块选用e2对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e2；
当R＜R1时，所述控制模块选用e1对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e1。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过设置监测模块，对内部管道图像检查，通过管道内部环境的分析对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行实时控制和调节，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
进一步地，本发明通过在车轮上设置若干所述传感器以检测车辙深度H，控制模块将车辙深度H与预设车辙深度参数H0进行比对并根据比对结果判定电缆管道穿线机器人是否可以通过管道，并在初步判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道时进一步计算车辙深度H与预设车辙深度参数H0的比值B并根据比值B对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
进一步地，本发明通过红外夜视摄像头获取的图像计算各类型沙砾的占比，并引入路面行驶难度参量F，控制模块根据路面行驶难度参量F对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
进一步地，本发明通过设置重力传感器以检测所述电缆管道穿线机器人所在的坡道角度β，所述控制模块将β与预设角度β0进行比对，并根据比对结果判定电缆管道穿线机器人是否可以通过管道，并在初步判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道时进一步计算坡长L，进而计算爬坡参量P，控制模块根据爬坡参量P判定所述电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
进一步地，本发明在判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R对行驶速度进行二次修正，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
进一步地，本发明所述用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统有利于提高中低压地下电缆空管勘测环节的工作效率，减少施工周期与施工成本，提高国民电网建设效率，其将有效减少地下电缆管道通管作业的劳务层人员数量，减少工程管理成本。
进一步地，电缆管道穿线机器人是一种比较先进的管道检测设备，沿管道内行走并实时连续的拍摄、显示出管道内图像，直观清晰的反映出管道内故障点的状况，克服了传统检测方法存在的弊端，提高了诊断精度，加强了对管道的认识和把握能力，及时有效的完成了对管道的检测与维护、维修任务。同时电缆管道穿线机器人具有自我定位功能，不仅能在电缆管道穿线机器人穿越管道时完成敷设电缆，同时能够定位机器人进管距离，有效提高电缆排管质量及敷设质量。通过本发明所述系统的应用，能够降低电缆损伤事故，延长电缆使用寿命，具有广泛的社会经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，其为本发明实施例用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统的结构框图，本发明所述用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统包括：
监测模块，包括设置在电缆管道穿线机器人顶端的红外夜视摄像头、设置在车轮上的若干传感器以及设置在电缆管道穿线机器人内部的重力传感器，所述红外夜视摄像头用以拍摄电缆管道穿线机器人所处的管道环境，若干所述传感器用以检测车辙深度，所述重力传感器用以检测电缆管道穿线机器人所在的坡道角度；
通信模块，连接在控制模块和所述电缆管道穿线机器人之间，为所述控制模块和电缆管道穿线机器人提供通讯；
图像处理模块，用以对所述红外夜视摄像头传输的图像进行处理；
动力传输模块，用以为所述电缆管道穿线机器人提供动力并控制电缆管道穿线机器人的行驶速度；
所述控制模块，用以根据若干所述传感器检测的车辙深度控制所述动力传输模块对所述电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，并计算路面行驶难度参量F并根据F控制动力传输模块对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行修正，当判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R控制动力传输模块对行驶速度进行二次修正；以及，在电缆管道穿线机器人处于坡道时，计算坡道角度以及坡长以判定电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道。
本发明通过设置监测模块，对内部管道图像检查，通过管道内部环境的分析对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行实时控制和调节，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
具体而言，所述电缆管道穿线机器人在管道内行驶时，设置在车轮上的若干所述传感器检测车辙深度H，所述控制模块将车辙深度H与预设车辙深度参数H0进行比对，
当H≥H0时，所述控制模块判定管道内路面阻力过大，所述电缆管道穿线机器人无法通过；
当H＜H0时，所述控制模块初步判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道。
具体而言，所述控制模块中设有第一行驶速度调节系数λ1和第二行驶速度调节系数λ2，其中，0.9＜λ1＜λ2＜1，当H＜H0时，所述控制模块计算车辙深度H与预设车辙深度参数H0的比值B，设定B＝H/H0，将B分别与第一预设比值参量B1和第二预设比值参量B2进行比对，其中B1＜B2，
当B≥B2时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人无法通过管道；
当B1≤B＜B2时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道，并选用λ1将电缆管道穿线机器人的行驶速度调节至V1，设定V1＝V0×λ1；
当B＜B1时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道，并选用λ2将电缆管道穿线机器人的行驶速度调节至V1，设定V1＝V0×λ2；
其中，V0为所述电缆管道穿线机器人的初始行驶速度。
本发明通过在车轮上设置若干所述传感器以检测车辙深度H，控制模块将车辙深度H与预设车辙深度参数H0进行比对并根据比对结果判定电缆管道穿线机器人是否可以通过管道，并在初步判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道时进一步计算车辙深度H与预设车辙深度参数H0的比值B并根据比值B对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
具体而言，所述电缆管道穿线机器人在管道内行驶时，所述红外夜视摄像头获取图像并将所述图像传输至所述图像处理模块以对图像进行处理，图像处理模块识别图像中的形体轮廓，所述控制模块计算任一所述形体轮廓的面积Si，并将Si分别与第一预设面积对比参量S01和第二预设面积对比参量S02进行比对，其中S01＜S02，
当Si≥S02时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为大沙砾并进一步计算所述大沙砾对应的形体轮廓的总面积S1，设定
S1＝∑(Si×A1)
其中A1为所述大沙砾对应的形体轮廓的数量；
当S01≤Si＜S02时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为中沙砾并进一步计算所述中沙砾对应的形体轮廓的总面积S2，设定
S2＝∑(Si×A2)
其中A2为所述中沙砾对应的形体轮廓的数量；
当Si＜S01时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为小沙砾并进一步计算所述小沙砾对应的形体轮廓的总面积S3，设定
S3＝∑(Si×A3)
其中A3为所述小沙砾对应的形体轮廓的数量。
具体而言，当所述控制模块完成各类型沙砾对应数量的计算时，所述各类型沙砾包括所述大沙砾、所述中沙砾和所述小沙砾，控制模块计算所述大沙砾对应的形体轮廓的数量占比C1，设定C1＝A1/(A1+A2+A3)，计算所述中沙砾对应的形体轮廓的数量占比C2，设定C2＝A2/(A1+A2+A3)，计算所述小沙砾对应的形体轮廓的数量占比C3，设定C3＝A3/(A1+A2+A3)，所述控制模块将数量占比Ci分别与第一预设占比C01和第二预设占比C02进行比对，其中，k＝1，2，3，C01＜C02，
当Ck≥C02时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α1；
当C01≤Ck＜C02时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α2；
当Ck＜C01时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α3；
其中，0.4＜α1＜0.6，0.3＜α2＜0.5，0.05＜α3＜0.25；
所述控制模块按照以下公式计算路面行驶难度参量F，
F＝∑(Sj×αs)
其中，Sj为各类型沙砾对应的形体轮廓的总面积，j＝1，2，3，αs为对应的形体轮廓的权重系数，s＝1，2，3。
具体而言，所述控制模块中设有第一路面行驶难度对比参量F1和第二路面行驶难度对比参量F2，其中F1＜F2，当控制模块根据所述路面行驶难度参量F对所述电缆管道穿线机器人的行驶速度进行修正时，
当F≥F2时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1×F2/F；
当F1≤F＜F2时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1；
当F＜F1时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1×F1/F。
本发明通过红外夜视摄像头获取的图像计算各类型沙砾的占比，并引入路面行驶难度参量F，控制模块根据路面行驶难度参量F对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
具体而言，所述重力传感器检测所述电缆管道穿线机器人所在的坡道角度β，所述控制模块将β与预设角度β0进行比对，
当β≥β0时，所述控制模块判定坡道角度过大，所述电缆管道穿线机器人无法穿过管道；
当β＜β0时，所述控制模块初步判定所述电缆管道穿线机器人可以穿过管道，并计算坡长以进一步判定电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道。
具体而言，当所述控制模块计算所述坡长L时，通过所述图像处理模块获取坡道顶端与管道顶端的距离h，所述控制模块通过以下公式计算坡长L，设定
其中D为所述电缆管道穿线机器人所在管道的直径；
所述控制模块根据坡长L和坡道角度β计算爬坡参量P，
其中，L0为预设坡长，β0为预设坡道角度。
具体而言，所述控制模块在完成所述爬坡参量P的计算时，将P与预设爬坡对比参量P0进行比对，
当P≥P0时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人无法穿过管道；
当P＜P0时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以穿过管道。
本发明通过设置重力传感器以检测所述电缆管道穿线机器人所在的坡道角度β，所述控制模块将β与预设角度β0进行比对，并根据比对结果判定电缆管道穿线机器人是否可以通过管道，并在初步判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道时进一步计算坡长L，进而计算爬坡参量P，控制模块根据爬坡参量P判定所述电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
具体而言，所述控制模块中设有第一预设修正系数e1、第二预设修正系数e2和第三预设修正系数e3，其中0.9＜e1＜e2＜e3＜1，当判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R对行驶速度进行二次修正，所述控制模块将弯道的曲率半径R分别与第一预设曲率半径R1和第二预设曲率半径R2进行比对，其中R1＜R2，
当R≥R2时，所述控制模块选用e3对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e3；
当R1≤R＜R2时，所述控制模块选用e2对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e2；
当R＜R1时，所述控制模块选用e1对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e1。
本发明在判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R对行驶速度进行二次修正，以保证电缆管道穿线机器人能够顺利通过管道，进一步提高了电缆管道穿线机器人进行电缆敷设的效率。
本发明所述用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统有利于提高中低压地下电缆空管勘测环节的工作效率，减少施工周期与施工成本，提高国民电网建设效率，其将有效减少地下电缆管道通管作业的劳务层人员数量，减少工程管理成本。
电缆管道穿线机器人是一种比较先进的管道检测设备，沿管道内行走并实时连续的拍摄、显示出管道内图像，直观清晰的反映出管道内故障点的状况，克服了传统检测方法存在的弊端，提高了诊断精度，加强了对管道的认识和把握能力，及时有效的完成了对管道的检测与维护、维修任务。同时电缆管道穿线机器人具有自我定位功能，不仅能在电缆管道穿线机器人穿越管道时完成敷设电缆，同时能够定位机器人进管距离，有效提高电缆排管质量及敷设质量。通过本发明所述系统的应用，能够降低电缆损伤事故，延长电缆使用寿命，具有广泛的社会经济效益。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，包括：
监测模块，包括设置在电缆管道穿线机器人顶端的红外夜视摄像头、设置在车轮上的若干传感器以及设置在电缆管道穿线机器人内部的重力传感器，所述红外夜视摄像头用以拍摄电缆管道穿线机器人所处的管道环境，若干所述传感器用以检测车辙深度，所述重力传感器用以检测电缆管道穿线机器人所在的坡道角度；
通信模块，连接在控制模块和所述电缆管道穿线机器人之间，为所述控制模块和电缆管道穿线机器人提供通讯；
图像处理模块，用以对所述红外夜视摄像头传输的图像进行处理；
动力传输模块，用以为所述电缆管道穿线机器人提供动力并控制电缆管道穿线机器人的行驶速度；
所述控制模块，用以根据若干所述传感器检测的车辙深度控制所述动力传输模块对所述电缆管道穿线机器人的行驶速度进行调节，并计算路面行驶难度参量F并根据F控制动力传输模块对电缆管道穿线机器人的行驶速度进行修正，当判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R控制动力传输模块对行驶速度进行二次修正；以及，在电缆管道穿线机器人处于坡道时，计算坡道角度以及坡长以判定电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道。
2.根据权利要求1所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，所述电缆管道穿线机器人在管道内行驶时，设置在车轮上的若干所述传感器检测车辙深度H，所述控制模块将车辙深度H与预设车辙深度参数H0进行比对，
当H≥H0时，所述控制模块判定管道内路面阻力过大，所述电缆管道穿线机器人无法通过；
当H＜H0时，所述控制模块初步判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道。
3.根据权利要求2所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，所述控制模块中设有第一行驶速度调节系数λ1和第二行驶速度调节系数λ2，其中，0.9＜λ1＜λ2＜1，当H＜H0时，所述控制模块计算车辙深度H与预设车辙深度参数H0的比值B，设定B＝H/H0，将B分别与第一预设比值参量B1和第二预设比值参量B2进行比对，其中B1＜B2，
当B≥B2时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人无法通过管道；
当B1≤B＜B2时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道，并选用λ1将电缆管道穿线机器人的行驶速度调节至V1，设定V1＝V0×λ1；
当B＜B1时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以通过管道，并选用λ2将电缆管道穿线机器人的行驶速度调节至V1，设定V1＝V0×λ2；
其中，V0为所述电缆管道穿线机器人的初始行驶速度。
4.根据权利要求3所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，所述电缆管道穿线机器人在管道内行驶时，所述红外夜视摄像头获取图像并将所述图像传输至所述图像处理模块以对图像进行处理，图像处理模块识别图像中的形体轮廓，所述控制模块计算任一所述形体轮廓的面积Si，并将Si分别与第一预设面积对比参量S01和第二预设面积对比参量S02进行比对，其中S01＜S02，
当Si≥S02时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为大沙砾并进一步计算所述大沙砾对应的形体轮廓的总面积S1，设定
S1＝∑(Si×A1)
其中A1为所述大沙砾对应的形体轮廓的数量；
当S01≤Si＜S02时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为中沙砾并进一步计算所述中沙砾对应的形体轮廓的总面积S2，设定
S2＝∑(Si×A2)
其中A2为所述中沙砾对应的形体轮廓的数量；
当Si＜S01时，所述控制模块将面积Si对应的所述形体轮廓划分为小沙砾并进一步计算所述小沙砾对应的形体轮廓的总面积S3，设定
S3＝∑(Si×A3)
其中A3为所述小沙砾对应的形体轮廓的数量。
5.根据权利要求4所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，当所述控制模块完成各类型沙砾对应数量的计算时，所述各类型沙砾包括所述大沙砾、所述中沙砾和所述小沙砾，控制模块计算所述大沙砾对应的形体轮廓的数量占比C1，设定C1＝A1/(A1+A2+A3)，计算所述中沙砾对应的形体轮廓的数量占比C2，设定C2＝A2/(A1+A2+A3)，计算所述小沙砾对应的形体轮廓的数量占比C3，设定C3＝A3/(A1+A2+A3)，所述控制模块将数量占比Ck分别与第一预设占比C01和第二预设占比C02进行比对，其中，k＝1，2，3，C01＜C02，
当Ck≥C02时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α1；
当C01≤Ck＜C02时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α2；
当Ck＜C01时，所述控制模块将Ck对应的形体轮廓的权重系数设置为α3；
其中，0.4＜α1＜0.6，0.3＜α2＜0.5，0.05＜α3＜0.25；
所述控制模块按照以下公式计算路面行驶难度参量F，
F＝∑(Sj×αs)
其中，Sj为各类型沙砾对应的形体轮廓的总面积，j＝1，2，3，αs为对应的形体轮廓的权重系数，s＝1，2，3。
6.根据权利要求5所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，所述控制模块中设有第一路面行驶难度对比参量F1和第二路面行驶难度对比参量F2，其中F1＜F2，当控制模块根据所述路面行驶难度参量F对所述电缆管道穿线机器人的行驶速度进行修正时，
当F≥F2时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1×F2/F；
当F1≤F＜F2时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1；
当F＜F1时，所述控制模块将所述电缆管道穿线机器人的行驶速度修正至V2，设定V2＝V1×F1/F。
7.根据权利要求6所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，所述重力传感器检测所述电缆管道穿线机器人所在的坡道角度β，所述控制模块将β与预设角度β0进行比对，
当β≥β0时，所述控制模块判定坡道角度过大，所述电缆管道穿线机器人无法穿过管道；
当β＜β0时，所述控制模块初步判定所述电缆管道穿线机器人可以穿过管道，并计算坡长以进一步判定电缆管道穿线机器人是否可以穿过管道。
8.根据权利要求7所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，当所述控制模块计算所述坡长L时，通过所述图像处理模块获取坡道顶端与管道顶端的距离h，所述控制模块通过以下公式计算坡长L，设定
其中D为所述电缆管道穿线机器人所在管道的直径；
所述控制模块根据坡长L和坡道角度β计算爬坡参量P，
其中，L0为预设坡长，β0为预设坡道角度。
9.根据权利要求8所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，所述控制模块在完成所述爬坡参量P的计算时，将P与预设爬坡对比参量P0进行比对，
当P≥P0时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人无法穿过管道；
当P＜P0时，所述控制模块判定所述电缆管道穿线机器人可以穿过管道。
10.根据权利要求9所述的用于电缆管道穿线机器人的综合控制系统，其特征在于，所述控制模块中设有第一预设修正系数e1、第二预设修正系数e2和第三预设修正系数e3，其中0.9＜e1＜e2＜e3＜1，当判定所述电缆管道穿线机器人处于弯道时，根据弯道的曲率半径R对行驶速度进行二次修正，所述控制模块将弯道的曲率半径R分别与第一预设曲率半径R1和第二预设曲率半径R2进行比对，其中R1＜R2，
当R≥R2时，所述控制模块选用e3对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e3；
当R1≤R＜R2时，所述控制模块选用e2对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e2；
当R＜R1时，所述控制模块选用e1对行驶速度进行二次修正，将行驶速度修正至V3，设定V3＝V2×e1。
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