CN201845087U - 多功能管道清管器跟踪定位接收器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种多功能管道清管器跟踪定位接收器。涉及测量磁变量、机械振动测量及管道系统技术领域。它由数据处理和人机接口两部分组成，数据处理通过串行接口与人机接口连接；数据处理部分包括数据的采集和智能处理，数据采集即是清管器跟踪定位接收器；人机接口部分包括辅助的人机交互和数据后处理；数据采集与人机接口采用分体的双CPU结构，依靠串行通信模块交换数据。本实用新型全天候、无人值守、稳定可靠、适用广泛。本实用新型全天候、无人值守、稳定可靠、适用广泛。
Description
技术领域
本实用新型是一种多功能管道清管器跟踪定位接收器。涉及测量磁变量、机械振动测量及管道系统技术领域。
背景技术
清管作业是石油天然气长输管道投产前或运行中的一项重要工作，确保管道的正常运行和输送效率。对于新建管道来说，清管的主要目的是清除管道内的各种杂物；对已经投产运行的管道，目的是清蜡、除垢、除水、除尘。近几年，智能清管(内检测)技术发展迅速，其结果为管道完整性评价、管道改造提供了有力的理论依据。
清管器是清管作业的重要设备，防止其卡堵是极其重要的。目前防卡堵的主要措施是根据管道基本情况制定合适的清管作业方案，包括清管器的选型和过盈量的选择等，虽然可以减少堵卡事故，但并不能从根本上避免堵卡事故。一旦卡堵事故发生，如果无法及时发现，并快速、准确定位卡堵位置会延长排障时间，将影响油气的正常输送，严重时甚至会危及整条管道的安全。
清管器跟踪定位是保障清管作业顺利完成的关键技术之一。目前，国内外的清管器跟踪定位产品主要采用基于声学、机械、放射性、电磁和永磁等原理，按照适用场合和使用方法可以分为指示器、定位器、跟踪器三种类型。调查研究发现：由于放射性对人体有危害，相关设备已限制使用；机械式跟踪设备直接与清管器接触，需要在管道上开孔，由于安装维护困难，通常只作为站场上的通过指示器；声学设备具有有效距离远的优点，但定位精度较差，而且对卡堵住的清管器无效；电磁和永磁式跟踪定位设备技术成熟，具有定位精度高的优点，但容易受到周围电磁场的干扰。上述原理的设备都只局限于一种工作原理，其应用具有一定的局限性，有很多问题无法解决。
清管器的跟踪主要依赖人工，现场操作人员的技术水平和工作态度是造成清管器丢失的不可忽视的因素；对于频繁清管的管道来说，人工跟踪耗费极大的人力、物力、财力；人工跟踪方法的实现离不开人力，雨、雪、风等天气条件给现场操作带来很多困难，突发的交通问题也会阻碍人工跟踪的顺利进行；而且突发的暴雨、暴雪、强风和雷电等极端恶劣的天气，不仅影响设备的正常工作，而且危及现场人员的生命安全。为此亟需一种工作可靠的无人值守接收器，降低频繁 清管作业管道上跟踪定位的成本，消除环境、气候、交通等客观条件的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种全天侯、无人值守、稳定可靠、适用广泛的多功能管道清管器跟踪定位接收器。
针对现有磁场测量易受周围环境干扰、声学原理设备定位精度差、人工操作易受气候等客观条件影响，本实用新型提出一种基于磁场感应线圈和声音振动传感的双传感器结构，同时具备远程通信能力的清管器跟踪定位接收器。
本清管器跟踪定位接收器直接安装在埋地的管道上，第一个安装点应设在清管器始发站或距离清管器始发站1～2km处，最末一个安装点应设置在清管器接收站或距离清管器接收站1～2km处；在管线中间阀室、支线、穿跨越、转弯处、高程差较大地点一般应设置安装点；另外，两个安装点之间的距离不宜过大，宜在3～5km范围内。
本清管器跟踪定位接收器原理框图如图1，由数据处理和人机接口两部分组成，数据处理部分通过串行接口与人机接口连接。数据处理部分包括数据的采集和智能处理；人机接口部分包括辅助的人机交互和数据后处理；数据处理与人机接口采用分体的双CPU结构，依靠串行通信模块交换数据；其双CPU设计，保证了数据处理的实时性和完整性。
数据处理部分主要由如下10部分组成：磁场感应线圈及其电压信号处理电路、声音振动传感器及其电荷信号处理电路、MSP430低功耗微处理器、GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器、段式液晶显示屏、串行接口。
磁场感应线圈输出接电压信号处理电路，电压信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出端口接电压信号处理电路；声音振动传感器输出接电荷信号处理电路，电荷信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出端口接电荷信号处理电路；GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器的输入、输出与低功耗微处理器的输出、输入连接；段式液晶显示屏、串行接口与低功耗微处理器连接。
磁场感应线圈将测到的磁场信号经电压信号处理电路对模拟信号滤波、放大和模数转换后，输给低功耗微处理器；声音振动传感器采集清管器通过时与管壁摩擦、撞击所产生的声音振动信号，经电荷信号处理电路将电荷-电压变换、滤波、放大和模数转换后，输给低功耗微处理器；移动通信网络接口提供远程无线通信能力；GPS校时模块通过同步秒脉冲和串行接口向微处理器输出时间信息；非易失 存储器提供足够的存储空间，记录多达数千个记录清管器通过数据。
其中：
低功耗微处理器，是清管器通过指示器的控制核心，协调各部分工作并完成信号识别算法；
磁场感应线圈，用于测量清管器携带的磁场发射器的磁场，其电压信号处理电路的功能是模拟信号的滤波、放大和模数转换；
声音振动传感器，用于采集清管器通过时与管壁摩擦、撞击所产生的声音振动信号，其电荷信号处理电路的功能是电荷-电压变换、滤波、放大和模数转换；
移动通信网络接口，提供远程无线通信能力；
GPS校时模块，通过同步秒脉冲和串行接口向微处理器输出时间信息，以获得精准的清管器通过时间；
非易失存储器，提供足够的存储空间可以记录多达数千个记录清管器通过数据。
段式液晶显示屏用于显示数据处理部分的工作状态；串行接口部分使其具有与人机接口部分和其它相关设备进行数据交换的能力。
人机接口部分主要由如下10部分组成：ARM处理器、键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口。ARM处理器的输入、输出分别与键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口输出、输入连接。
ARM处理器是人机接口部分的核心，协调其它部分工作并完成人机交互功能；键盘用于参数设置和设备的操作；液晶显示屏可以以表格、图像等形式显示相关数据；大容量SD卡用于存储现场数据，并可以使用读卡器将数据导入计算机；音频输出接口提供振动声音信息的有线输出；打印机接口将数据以表格、图像等形式输出到打印机，形成相关文档；USB接口部分包括一个HOST接口和一个DEVICE接口，HOST接口可以插入USB存储设备，DEVICE接口用于连接计算机；以太网接口使设备可以接入到SCADA系统；开关量接口接入到相关PLC的数字输入端口，进而进入到SCADA系统。
数据处理部分的电原理如图2，铁芯线圈的正负输出端Vo+、Vo-分别接信号调理器1的正负输入端V+、V-。声音振动传感器的输出端Q端接电荷放大器的输入端Qi，电荷放大器输出端Vo接信号调理器2的输入正端V+，信号调理器2的另一个输入端V-接公共地。JTAG调试接口用于调试和下载应用程序到硬件中，分 别连接微处理器的TLCK、TCK、TMS、TDI、TDO端口。微处理器MSP430F5438A通过两个输出端口和两个SPI口控制信号调理器1和信号调理器2，其中P2.0和P2.1分别接信号调理器1、2的片选端CS_N，USCB1和UCSB2分别与信号调理器1、2的SDI、SDO、SCLK连接。微处理器的输出端口P1.4接非易失存储器FM25V10的片选端/S，SPI接口UCB0接FM25V10的C、D、Q端。微处理器的UART端口UCA0和输出端口P1.0、P1.1分别接移动通信网络模块MC39i的RXD0、TXD0、IGT、PowerDown端口。微处理器的UART端口UCA1和输出端口P1.2、P1.3分别接GPS模块SKG16的RXD0、TXD0、PPS、STANDBY端口。系统由20AH/7.2V锂电池供电，锂电池负极接地，正极经过两个DC/DC LM2574变换成模拟电话3.3VA和数字电源3.3VD。
其中：
电荷放大器的电路构成如图6，由放大器电路构成，其电压参考电路如图6所示，它由运算放大器组成；
第一信号调理器1和第二信号调理器2电路构成相同，它由程控增益放大电路、带通滤波器、模数转换器构成；程控增益放大电路输出接带通滤波器的输入，带通滤波器的输出接模数转换器的输入；程控增益放大电路的电路构成如图7所示，它是由运算放大器构成的；带通滤波器的电路构成如图8所示，它是由一只双路运算放大器构成的巴特沃斯滤波器；模数转换器的电路构成如图9所示，它由一只双路运算放大器和模数转换器构成。
图8中带通滤波器的电路部分元器件参数已标示，其它元器件参数在信号调理器1和信号调理器2中不同，见表1，参数1、参数2分别为元器件在信号调理器1和信号调理器2中的参数。
表1
模数转换器的电路构成如图8所示，它由一只双路运算放大器U5和模数转换器U4构成；双路运算放大器U5的两路运放分别为U5A、U5B；MFB接运算放大器U5A的“+”输入端3，运算放大器U5A的“-”输入端2与输出端1相连，4端接地，8端接电源+3.3V，并8端接电容C17到地；运算放大器U5A输出端1接电阻R31后接模数转换器U4的2端；Vmid接运算放大器U5B的“+”输入端5，“-”输入端6与输出端7相连，输出端7接电阻R32后接模数转换器U4的3端；模数转换器U4的2端接电容C10后到地，3端接电容C11后也到地，并2、3端之间连接电容C12；模数转换器U4的1端一路接电容C29后到地，另一路经电阻R10接Vmid；5端、6端、7端分别接电阻R35、电阻R34、电阻R33后接CSN、SDO、SCLK；8端经电阻R11接电源+3.3V，并经并联的电容19和电容C30到地。
人机接口部分的电原理如图3所示。该部分以ARM处理器LPC2478FBD208为核心，提供了人机接口所需的大部分功能。需要额外添加的部分有以太网物理接口收发器部分(KSZ8041NLI，HR601680)、数字音频编解码芯片(UDA1341TS)、液晶显示屏(TG320×240)。
数据处理部分和人机接口部分具有相同功能的串行接口模块，用于完成两者之间多方式的数据传输。该模块由4个子模块构成：SPI板级接口、RS232接口、低功耗无线接口、蓝牙接口。其中，SPI接口用于两部分直接连接，RS232接口为有线连接，低功耗接口提供远距离的无线连接，蓝牙接口提供标准化的无线连接。
串行接口模块电原理如图4所示，MSP430F5438A和LPC2478FBD208中相关端口分别标示该模块在数据处理部分和人机接口部分的不同连接方式。其中RS232接口由MAX3232芯片实现，提供DB9接口；低功耗无线接口有CC1100芯片实现，工作与433MHz频段，提供无线接口；蓝牙接口由BlueCore 02集成块实现，工作与2.5GHz，支持完整的蓝牙通信协议。
其工作原理如下：当管道中清管器经过清管器跟踪定位接收器的所在位置时，声音振动传感器采集到清管器和管壁的摩擦和撞击产生声音振动信号，将其转化为电荷信号；同时，如果清管器携带了电磁信号源，所发射的磁场能有效的穿透金属管道及其周围的土壤岩石，在磁场感应线圈两端产生感应电压；两种信号经过电荷、电压信号处理后进入微处理器，微处理器根据磁场和声学的数据融合方法判定清管器是否通过，并将原始数据和计算结果存储到非易失存储器中，同时 将计算结果通过无线移动通信网络将发送到管理中心；指示器不需要现场人工操作，其工作参数由管理中心远程控制；另外、GPS校时模块的使用提高了系统时间精度，GPS输出的时间信息结合到处理数据中，能够满足对同步要求较高的智能清管场合。
本实用新型具有突出的优点：
1.设计了磁场感应线圈和声音振动传感的双传感器结构，采用磁场和声学双原理的数据融合方法，克服了磁场感应线圈易受干扰和声学原理定位精度差的缺点；不仅可以探测清管器携带电磁发射器和永久性磁铁，甚至可以检测到未携带磁场信号源的清管器；
2.利用现有无线移动通信网络，设计了指示器和管理中心的远程通讯功能；指示器将获取的数据实时传输到管理中心，管理中心也可以控制指示器的工作状态；管理中心远程操作代替现场人工操作，实现了无人值守工作模式；
3.指示器功耗极低，能够满足现场电池供电的需求，可以连续工作2年以上；不仅适用于站场和RTU阀室，而且适用于无供电电源的非RTU阀室，甚至能够工作于野外更苛刻恶劣环境中。
本实用新型适用范围广，不仅能够满足清管器跟踪定位的要求，由于采用无线网络技术作为数据的传输基础，符合管道自动化发展的总体方向。随着电工电子、网络等技术的迅速发展，低功耗、高集成、网络化的元器件也已经非常成熟，具备了创建本实用新型的技术条件。
附图说明
图1管道清管器跟踪定位接收器原理框图
图2数据处理部分电原理图
图3人机接口部分电原理图
图4串行接口模块电原理图
图5电压参考电路图
图6电荷放大器电路原理图
图7程控增益放大电路图
图8带通滤波器电路图
图9模数转换器电路图
图10样机工业测试系统示意图
具体实施方式
实施例.本例是一工业样机，是在某管线30km的站间作试验。本清管器通过监视系统由多个清管器跟踪定位接收器、数据管理中心组成，并利用移动通信网络和GPS卫星定位系统实现的；安装在埋地管道上的多个清管器跟踪定位接收器通过移动通信网络与数据管理中心联系，与GPS卫星联系的GPS校时模块接跟踪定位接收器
样机工业测试系统如图10，分别在清管器始发站、接收站、RTU阀室、非RTU阀室和野外安装5套样机。样机从GPS卫星获得时间信息，根据时间精度的要求，每隔一段时间校准样机时间。这里的数据管理中心与样机的移动通信网络选择GPRS网络，除此之外还可以为GSM、CDMA、EDGE和3G网络。
本实用新型的清管器跟踪定位接收器原理框图如图1，由数据处理和人机接口两部分组成，数据处理通过串行接口与人机接口连接。数据处理部分为核心，实现数据的采集和智能处理，数据采集部分单独使用即是清管器通过指示器；人机接口部分完成辅助的人机交互和数据后处理功能；数据采集与人机接口采用分体设计，依靠串行通信模块交换数据；其双CPU设计，保证了数据处理的实时性和完整性。
数据处理部分主要由如下10部分组成：磁场感应线圈及其电压信号处理电路、声音振动传感器及其电荷信号处理电路、MSP430低功耗微处理器、GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器、段式液晶显示屏、串行接口。
磁场感应线圈输出接电压信号处理电路，电压信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出接电压信号处理电路输入；声音振动传感器输出接电荷信号处理电路，电荷信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出接电荷信号处理电路；GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器的输入、输出与低功耗微处理器的输出、输入连接；段式液晶显示屏、串行接口与低功耗微处理器连接。
人机接口部分主要由如下10部分组成：ARM处理器、键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口。ARM处理器的输入、输出分别与键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口输出、输入连接。
数据处理部分的电原理如图2，铁芯线圈的正负输出端Vo+、Vo-分别接信号调理器1的正负输入端V+、V-。声音振动传感器的输出端Q端接电荷放大器的输 入端Qi，电荷放大器输出端Vo接信号调理器2的输入正端V+，信号调理器2的另一个输入端V-接公共地。JTAG调试接口用于调试和下载应用程序到硬件中，分别连接微处理器的TLCK、TCK、TMS、TDI、TDO端口。微处理器MSP430F5438A通过两个输出端口和两个SPI口控制信号调理器1和信号调理器2，其中P2.0和P2.1分别接信号调理器1、2的片选端CS_N，USCB1和UCSB2分别与信号调理器1、2的SDI、SDO、SCLK连接。微处理器的输出端口P1.4接非易失存储器FM25V10的片选端/S，SPI接口UCB0接FM25V10的C、D、Q端。微处理器的UART端口UCA0和输出端口P1.0、P1.1分别接移动通信网络模块MC39i的RXD0、TXD0、IGT、PowerDown端口。微处理器的UART端口UCA1和输出端口P1.2、P1.3分别接GPS模块SKG16的RXD0、TXD0、PPS、STANDBY端口。系统由20AH/7.2V锂电池供电，锂电池负极接地，正极经过两个DC/DC LM2574变换成模拟电话3.3VA和数字电源3.3VD。
其中：
电荷放大器的电路构成如图6，由放大器电路构成，其电压参考电路如图6所示，它由运算放大器组成；电压参考电路由U2REF3212组成，其1、2端接地，3、4端经电阻5.1Ω接电源+3.3V，5、6端经电阻R8至Vmid，同时Vmid经电容C14接地；放大器由运算放大器U1TL061组成，Qi端经电阻R14后接电容C9和电容C13，电容C9和电容C13另端接电阻R17的两端，电容C13和电阻R17连接端接并联的电容C20和电阻R19后接运算放大器TL061的2(“-”输入端)端，电容C9和电阻R17连接端接运算放大器TL061的6端，该6端经电阻R16到输出端V0；Si端经电阻R15接并联的电容C15和电阻R18后接运算放大器TL061的3(“+”输入端)端，同时Si端经电阻R15后还接电阻R9到Vmid，接电容C28到地；运算放大器TL061的4端接地，7端接电源+3.3V；
第一信号调理器1和第二信号调理器2电路构成相同，它由程控增益放大电路、带通滤波器、模数转换器构成；程控增益放大电路输出接带通滤波器的输入，带通滤波器的输出接模数转换器的输入；
程控增益放大电路的电路构成如图7所示，它是由运算放大器U3 AD623组成，U3的Vin+和Vin-端分别接程控增益放大电路的V+和V-；Vout端接程控增益放大电路的Vout；Rg-、Rg+端接并联的电阻R20、电阻R21并且电阻R20、电阻R21各串联Cain2、Cain1的常开开关S3、S4；U3的V+接电源+3.3V，V-接地；Ref经电容C8到地，经电阻R13到Vmid；
带通滤波器的电路构成如图8所示，它是由1只双路运算放大器构成的巴特沃斯带通滤波电路，双路运算放大器U6的两路运放分别为U6A、U6B；；Vout经电阻R22后分三路：一路接电阻R23到地第二路经电容C24接U6A运算放大器的输入端2；第三路经电容C23后与另一端接运算放大器U6A输入端2的电阻R27相接后再接运算放大器U6A输出端1；U6A的4端接地，8端接电源+3.3V，并8端接电容C21到地；U6A的输出端1接电阻R28后也分三路：一路接电容C27后接U6B的输入端6；第二路经电容C25后与另一端接运算放大器U6B输入端6的电阻R30相接后再接运算放大器U6A输出端7；第三路经电阻R29到地；U6B的输入端5接Vmid并经电容C22到地；U6A输出端7接MFB；
模数转换器的电路构成如图9所示，它由2只运算放大器U5A、U5B和模数转换器U4构成；MFB接运算放大器U5A的“+”输入端3，运算放大器U5A的“-”输入端2与输出端1相连，4端接地，8端接电源+3.3V，并8端接电容C17到地；运算放大器U5A输出端1接电阻R31后接模数转换器U4的2端；Vmid接运算放大器U5B的“+”输入端5，“-”输入端6与输出端7相连，输出端7接电阻R32后接模数转换器U4的3端；模数转换器U4的2端接电容C10后到地，3端接电容C11后也到地，并2、3端之间连接电容C12；模数转换器U4的1端一路接电容C29后到地，另一路经电阻R10接Vmid；5端、6端、7端分别接电阻R35、电阻R34、电阻R33后接CSN、SDO、SCLK；8端经电阻R11接电源+3.3V，并经并联的电容19和电容C30到地。
其中：
U1选TL061；
U2选REF3212；
U3选AD623；
U4选ADS8325；
U5选SGMB58；
U6选SGMB58；
电阻R8选10Ω；
电阻R9选10Ω；
电阻R10选10Ω；
电阻R12选5.1Ω；
电阻R13选5.1Ω；
电阻R14选22Ω；
电阻R15选22Ω；
电阻R16选22Ω；
电阻R17选100MΩ；
电阻R18选100MΩ；
电阻R19选2.2kΩ；
电阻R20选1kΩ；
电阻R21选11kΩ；
电阻R31选1kΩ；
电阻R32选1kΩ；
电阻R33选33Ω；
电阻R34选33Ω；
电阻R35选33Ω；
电容C7选1μf；
电容C8选1μf；
电容C9选1pf；
电容C10选1μf；
电容C11选1μf；
电容C12选1μf；
电容C13选0.1μf
电容C14选0.1μf；
电容C15选0.1μf；
电容C16选0.1μf；
电容C17选0.1μf；
电容C18选0.1μf；
电容C19选0.1μf；
电容C20选22pf；
电容C21选0.1μf；
电容C22选10μf；
电容C28选10μf；
电容C29选22μf；
电容C30选10μf；
除上述已标明的部分元器件参数外，其它元器件参数在第一信号调理器1和第二信号调理器2中不同，见表1，参数1、参数2分别为元器件在第一信号调理器1和第二信号调理器2中的参数。
表1
人机接口部分的电原理如图3所示。该部分以ARM处理器LPC2478FBD208为核心，其具有丰富的片上资源，提供了人机接口所需的大部分功能。需要额外添加的部分有以太网物理接口收发器部分(KSZ8041NLI，HR601680)、数字音频编解码芯片(UDA1341TS)、液晶显示屏(TG320×240)。
数据处理部分和人机接口部分具有相同功能的串行接口模块，用于完成两者之间多方式的数据传输。该模块由4个子模块构成：SPI板级接口、RS232接口、低功耗无线接口、蓝牙接口。其中，SPI接口用于两部分直接连接，RS232接口为有线连接，低功耗接口提供远距离的无线连接，蓝牙接口提供标准化的无线连接。
串行接口模块电原理如图5所示，MSP430F5438A和LPC2478FBD208中相关端口分别标示该模块在数据处理部分和人机接口部分的不同连接方式。其中RS232接口由MAX3232芯片实现，提供DB9接口；低功耗无线接口有CC1100芯片实现，工作与433MHz频段，提供无线接口；蓝牙接口由BlueCore 02集成块实现，工作与2.5GHz，支持完整的蓝牙通信协议。
本例经过3个月时间的多次测试，以下功能测试正常：
数据管理中心远程操作清管器跟踪定位接收器，设置清管器跟踪定位接收器工作参数，并查询指其工作状态；
当不安装发射器、安装电磁发射器和安装永磁发射器的三种清管器通过各个接收器样机时，指示器均正确识别；
清管器跟踪定位接收器能够将清管器通过数据发送到数据管理中心，并存储在非易失存储器中；当通信异常时，清管器跟踪定位接收器可以按设定时间间隔校准时间，并将时间信息加入到清管器通过数据中；
安装于野外的清管器跟踪定位接收器采用埋地设计，其强度和防水性能可以耐受潮湿环境和恶劣天气的侵袭。
Claims (10)
1.一种多功能管道清管器跟踪定位接收器，其特征在于它由数据处理和人机接口两部分组成，数据处理通过串行接口与人机接口连接；数据处理部分包括数据的采集和智能处理，数据采集即是清管器跟踪定位接收器；人机接口部分包括辅助的人机交互和数据后处理；数据采集与人机接口采用分体的双CPU结构，依靠串行通信模块交换数据。
2.根据权利要求1所述的一种管道清管器在线跟踪定位系统，其特征在于所述数据处理部分主要由磁场感应线圈及其电压信号处理电路、声音振动传感器及其电荷信号处理电路、MSP430低功耗微处理器、GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器、段式液晶显示屏、串行接口组成；
磁场感应线圈输出接电压信号处理电路，电压信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出接电压信号处理电路输入；声音振动传感器输出接电荷信号处理电路，电荷信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出接电荷信号处理电路；GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器的输入、输出与低功耗微处理器的输出、输入连接；段式液晶显示屏、串行接口与低功耗微处理器连接；
磁场感应线圈将测到的磁场信号经电压信号处理电路对模拟信号滤波、放大和模数转换后，输给低功耗微处理器；声音振动传感器采集清管器通过时与管壁摩擦、撞击所产生的声音振动信号，经电荷信号处理电路将电荷-电压变换、滤波、放大和模数转换后，输给低功耗微处理器；移动通信网络接口提供远程无线通信能力；GPS校时模块通过同步秒脉冲和串行接口向微处理器输出时间信息；非易失存储器提供足够的存储空间，记录多达数千个记录清管器通过数据。
3.根据权利要求1所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述人机接口部分主要由ARM处理器、键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口组成；ARM处理器的输入、输出分别与键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口输出、输入连接。
4.根据权利要求1所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述数据处理部分的电原理为：铁芯线圈的正负输出端(Vo+、Vo-)分别接信号调理器(1)的正负输入端(V+、V-)；声音振动传感器的输出端(Q)端接电荷放大器的输入端(Qi)，电荷放大器输出端(Vo)接信号调理器(2)的输入正端(V+)，信号调理器(2)的另一个输入端(V-)接公共地；JTAG用于调试和下载应用程序到硬件调试接口分别连接微处理器的(TLCK、TCK、TMS、TDI、TDO)端口；微处理器MSP430F5438A通过两个输出端口和两个(SPI)口控制信号调理器(1)和信号调理器(2)，其中P2.0和P2.1分别接信号调理器(1)、信号调理器(2)的片选端(CS_N，USCB1)和(UCSB2)分别与信号调理器(1)、信号调理器(2)的(SDI、SDO、SCLK)连接；微处理器的输出端口(P1.4)接非易失存储器FM25V10的片选端(/S)，SPI接口(UCB0)接FM25V10的(C、D、Q)端；微处理器的(UART、UCA0)端口和输出端口(P1.0、P1.1)分别接移动通信网络模块MC39i的(RXD0、TXD0、IGT、PowerDown)端口；微处理器的(UART、UCA1)端口和输出端口(P1.2、P1.3)分别接GPS模块SKG16的(RXD0、TXD0、PPS、STANDBY)端口；数据处理部分由20AH/7.2V锂电池供电，锂电池负极接地，正极经过两个DC/DC LM2574变换成模拟电话3.3VA和数字电源3.3VD。
5.根据权利要求4所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述电荷放大器由放大器和电压参考电路构成，它由运算放大器组成。
6.根据权利要求4所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述第一信号调理器(1)和第二信号调理器(2)电路由程控增益放大电路、带通滤波器、模数转换器构成；所述程控增益放大电路输出接带通滤波器的输入，带通滤波器的输出接模数转换器的输入；所述程控增益放大电路由运算放大器构成；所述带通滤波器是由2只运算放大器构成的带通滤波电路；所述模数转换器由2只运算放大器2只运算放大器和模数转换器构成。
7.根据权利要求6所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述模数转换器由2只运算放大器U5A、U5B和模数转换器U4构成；MFB接运算放大器U5A的“+”输入端(3)，运算放大器U5A的“-”输入端(2)与输出端(1)相连，(4)端接地，98)端接电源+3.3V，并(8)端接电容C17到地；运算放大器U5A输出端(1)接电阻R31后接模数转换器U4的(2)端；Vmid接运算放大器U5B的“+”输入端(5)，“-”输入端(6)与输出端(7)相连，输出端(7)接电阻R32后接模数转换器U4的(3)端；模数转换器U4的(2)端接电容C10后到地，(3)端接电容C11后也到地，并(2、3)端之间连接电容C12；模数转换器U4的(1)端一路接电容C29后到地，另一路经电阻R10接Vmid；(5)端、(6)端、(7)端分别接电阻R35、电阻R34、电阻R33后接CSN、SDO、SCLK；(8)端经电阻R11接电源+3.3V，并经并联的电容19和电容C30到地。
8.根据权利要求1所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述人机接口部分的电原理是以ARM处理器LPC2478FBD208为核心，添加有以太网物理接口收发器部分KSZ8041NLI和HR601680、数字音频编解码芯片UDA1341TS、液晶显示屏TG320×240。
9.根据权利要求1所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述数据处理部分和人机接口部分具有相同功能的串行接口模块由4个子模块构成：用于两部分直接连接SPI板级接口、有线连接的RS232接口、提供远距离无线连接的低功耗无线接口、提供标准化无线连接的蓝牙接口；
所述串行接口模块电原理是：MSP430F5438A和LPC2478FBD208中相关端口分别标示该模块在数据处理部分和人机接口部分的不同连接方式；其中RS232接口选MAX3232芯片，提供DB9接口；低功耗无线接口选CC1100芯片，工作于433MHz频段，提供无线接口；蓝牙接口选BlueCore 02集成块，工作于2.5GHz频段，支持完整的蓝牙通信协议。
10.根据权利要求1所述的一种管道清管器通过监视系统，其特征在于所述清管器跟踪定位接收器第一个安装点设在清管器始发站或距离清管器始发站1～2km处，最末一个安装点设置在清管器接收站或距离清管器接收站1～2km处；在管线中间阀室、支线、穿跨越、转弯处、高程差较大地点设置安装点；两个安装点之间的距离在3～5公里范围内。
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Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
| CN103337149A (zh) * | 2013-06-17 | 2013-10-02 | 成都众山科技有限公司 | 一种无线数据传输系统 |
| CN104923536A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-23 | 沈阳永业实业有限公司 | 一种应用于海底石油管道内清管器的通信定位装置及方法 |
| US9172406B2 (en) | 2013-05-03 | 2015-10-27 | Control Devices, Inc. | Pressure resistant housing device for protecting an electromagnetic transmitter |
| CN105279357A (zh) * | 2014-07-10 | 2016-01-27 | 尚敏 | 一种智能清管器跟踪系统 |
| CN106092082A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-11-09 | 重庆前卫科技集团有限公司 | 一种清管器定位方法 |
| US9535039B2 (en) | 2014-04-30 | 2017-01-03 | Control Devices, Inc. | Acoustic transmitter and method for underwater pipeline inspection gauges |
| CN112596111A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-04-02 | 普联技术有限公司 | 障碍物识别方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN113188050A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-07-30 | 华新燃气集团有限公司 | 一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法 |
-
2010
- 2010-06-04 CN CN2010202228965U patent/CN201845087U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9172406B2 (en) | 2013-05-03 | 2015-10-27 | Control Devices, Inc. | Pressure resistant housing device for protecting an electromagnetic transmitter |
| CN103337149A (zh) * | 2013-06-17 | 2013-10-02 | 成都众山科技有限公司 | 一种无线数据传输系统 |
| US9535039B2 (en) | 2014-04-30 | 2017-01-03 | Control Devices, Inc. | Acoustic transmitter and method for underwater pipeline inspection gauges |
| CN105279357A (zh) * | 2014-07-10 | 2016-01-27 | 尚敏 | 一种智能清管器跟踪系统 |
| CN104923536A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-23 | 沈阳永业实业有限公司 | 一种应用于海底石油管道内清管器的通信定位装置及方法 |
| CN106092082A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-11-09 | 重庆前卫科技集团有限公司 | 一种清管器定位方法 |
| CN112596111A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-04-02 | 普联技术有限公司 | 障碍物识别方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN112596111B (zh) * | 2020-11-04 | 2024-02-13 | 普联技术有限公司 | 障碍物识别方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN113188050A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-07-30 | 华新燃气集团有限公司 | 一种基于直线型Sagnac分布式光纤振动传感的管道清管器定位方法 |
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