CN206757326U - 一种地面跟踪装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地面跟踪装置及系统，该地面跟踪装置包括第一信号采集单元、第二信号采集单元、单片机、及远程无线通信模块；所述第一信号采集单元被设置为用于采集第一管道作业装置产生的第一信号提供给所述单片机；所述第二信号采集单元被设置为用于采集第二管道作业装置输出的第二信号提供给所述单片机；所述远程无线通信模块与所述单片机连接，以接收所述单片机输出的信息，并对所述信息进行远程传输。

Description

一种地面跟踪装置及系统

技术领域

本实用新型涉及位置跟踪技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种用于管道作业装置的地面跟踪装置、及一种基于该地面跟踪装置的地面跟踪系统。

背景技术

为了对管道进行定期检测、清污等作业，可以在管道内设置对应的管道作业装置。管道作业装置包括清管器、漏磁检测器等，其中，清管器用于清理管道，漏磁检测器用于检测管道内部缺陷。现有的用于管道作业装置的地面跟踪装置仅能够对产生相同信号的一类管道作业装置进行位置跟踪，如果需要对多种管道作业装置进行位置跟踪，则需要在地面配置与各自相适配的地面跟踪装置，这会增加投入成本，造成资源浪费，同时也增加了配置复杂度。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的是提供一种地面跟踪装置的新的技术方案，以能够支持对至少两种管道作业装置的位置跟踪。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种地面跟踪装置，其包括第一信号采集单元、第二信号采集单元、单片机、及远程无线通信模块；

所述第一信号采集单元被设置为用于采集第一管道作业装置产生的第一信号提供给所述单片机；

所述第二信号采集单元被设置为用于采集第二管道作业装置产生的第二信号提供给所述单片机；

所述远程无线通信模块与所述单片机连接，以接收所述单片机输出的信息，并对所述信息进行远程传输。

可选的是，所述第一信号为低频无线电信号，其中，所述低频无线电信号为20Hz至25Hz范围的无线电信号；所述第一信号采集单元包括：

接收天线，被设置为用于接收所述第一信号；以及，

放大滤波电路，所述放大滤波电路的输入端与所述接收天线连接，所述放大滤波电路的输出端与所述单片机连接。

可选的是，所述第一信号采集单元还包括用于输出边沿触发信号的信号整形电路，所述信号整形电路的输入端与所述放大滤波电路的输出端连接，所述信号整形电路的输出端与所述单片机连接。

可选的是，所述第二信号为磁信号，所述第二信号采集装置为磁传感器，所述磁传感器的输出端与所述单片机连接。

可选的是，所述地面跟踪装置还包括电源管理芯片、充电接口、及用于提供供电电源的充电电池，所述电源管理芯片具有电源输出电路和充电电路；所述充电电池经由所述电源输出电路提供供电电源，所述充电接口经由所述充电电路与所述充电电池连接。

可选的是，所述地面跟踪装置还包括显示单元，所述显示单元与所述单片机连接。

可选的是，所述地面跟踪装置还包括提示单元，所述提示单元与所述单片机连接；所述提示单元包括蜂鸣器、指示灯和振动器中的至少一种。

可选的是，所述地面跟踪装置还包括数据传输接口，所述数据传输接口与所述单片机连接。

根据本实用新型的第二方面，还提供了一种地面跟踪系统，其包括作为第一管道作业装置的清管器、远程终端、及根据本实用新型第一方面所述的地面跟踪装置；所述清管器包括第一信号发生单元，所述第一信号发生单元被设置为用于产生第一信号；所述远程终端被设置为用于接收通过所述地面跟踪装置的远程无线通信模块进行远程传输的信息。

根据本实用新型的第三方面，还提供了一种地面跟踪系统，其包括作为第二管道作业装置的漏磁检测器、远程终端、及根据本实用新型第一方面所述的地面跟踪装置；所述漏磁检测器包括磁信号发生单元，所述磁信号发生单元被设置为产生作为第二信号的磁信号；所述远程终端被设置为用于接收通过所述地面跟踪装置的远程无线通信模块进行远程传输的信息。

本实用新型的一个有益效果在于，本实用新型地面跟踪装置具有两种不同的信号采集单元，其能够分别与两种不同的管道作业装置组成地面跟踪系统，实现对应管道作业装置的位置跟踪。因此，本实用新型地面跟踪装置至少能够兼容两种不同类型的管道作业装置，有利于简化地面配置、节省成本。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型地面跟踪装置的一种实施例的方框原理图；

图2为图1中第一信号采集单元的一种实施例的方框原理图；

图3为图1中第一信号采集单元的另一种实施例的方框原理图；

图4为根据本实用新型地面跟踪装置的外观结构示意图；

图5为根据本实用新型地面跟踪系统的一种实施例的方框原理图。

附图标记说明：

110-第一信号采集单元； 120-第二信号采集单元；

130-远程无线通信模块； 140-单片机；

150-电源单元； 160-显示单元；

170-日历芯片； 180-存储单元；

190-提示单元； 2111-接收天线；

2112-放大滤波电路； 2113-模数转换电路；

OUT1-数字信号； 3114-信号整形电路；

410-查询按键； 420-数据传输接口；

430-箱体； 4151-充电接口；

4161-显示屏； 4191-指示灯；

510-地下管道； 520-管道作业装置；

530-地面跟踪装置 550-远程终端；

EN-边沿触发信号。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本实用新型地面跟踪装置的一种实施例的方框原理图。

根据图1所示，该地面跟踪装置包括第一信号采集单元110、第二信号采集单元120、单片机140、及远程无线通信模块150。

该第一信号采集单元110被设置为用于采集第一管道作业装置产生的第一信号提供给单片机140。

该第一信号可以是低频无线电信号。该低频无线电信号例如是频率在20Hz至25Hz的低频无线电信号。进一步地，该低频无线电信号例如是23Hz的低频无线电信号。

该第一信号也可以是满足接收距离要求的其他信号。

在第一信号是低频无线电信号的实施例中，如图2所示，该第一信号采集单元110可以包括接收天线2111、放大滤波电路2112和模数转换电路2113。

如图2所示，该接收天线2111被设置为用于接收第一管道作业装置产生的第一信号。例如，该接收天线2111是用于接收23Hz的低频无线电信号的磁棒天线。

该放大滤波电路2112的输入端与接收天线2111连接，以对接收天线2111输出的信号进行放大、滤波处理，以滤除噪声、并放大第一信号。

该放大滤波电路2112可以根据需要设置为放大电路部分在前、滤波电路部分在后。

该放大滤波电路2112也可以根据需要设置为滤波电路部分在前、放大电路部分在后。

如图2所示，放大滤波电路2112的输出端可以与模数转换电路2113的输入端连接，而模数转换电路2113的输出端与单片机140连接，以向单片机140输出第一信号的数字信号OUT1。

在单片机140自身集成有模数转换电路的实施例中，放大滤波电路2112的输出端可以直接与单片机140的模数转换管脚连接。

在第一信号是低频无线电信号的实施例中，如图3所示，该第一信号采集单元110还可以包括信号整形电路3114。该信号整形电路3114的输入端与放大滤波电路2112的输出端连接，该信号整形电路3114的输出端与单片机140连接，以向单片机140输出触发信号EN。

该信号整形电路3114用于根据放大滤波电路2112输出的信号，得到边沿触发信号EN输出至单片机140。这样，单片机140可以被设置为在接收到该边沿触发信号EN后，再对数字信号OUT1进行采样，以降低能耗。

该信号整形电路3114例如可以包括电压比较器和基准电压电路，该基准电压电路用于向电压比较器提供进行比较的基准电压，当放大滤波电路2112输出的信号的电压高于该基准电压时，信号整形电路的输出信号便会发生跳变，进而实现向单片机140输出边沿触发信号EN的目的。

单片机140也可以被称之为微处理器(MCU)。

单片机140可以被设置为根据第一信号(或者称以上数字信号OUT1)形成第一跟踪记录。

该第一跟踪记录例如包括第一管道作业装置通过地面跟踪装置的时间点。

在第一信号采集单元210设置信号整形电路3114的实施例中，单片机140可以被设置为：在接收到边沿触发信号EN后，持续监测以上数字信号OUT1的变化趋势，以计算得到第一管道作业装置通过地面跟踪装置的时间点。

由于第一信号采集单元210在第一管道作业装置通过地面跟踪装置的一定接收距离范围内均可以采集到第一信号提供给单片机140，因此，单片机140接收到的表示第一信号的数字信号OUT1会持续一段时间，例如持续20秒。

单片机140可以被设置为计算持续时间段的中间时间点作为第一管道作业装置通过该地面跟踪装置的时间点。

单片机140也可以被设置为选择数字信号OUT1的峰值所在的时间点作为第一管道作业装置通过该地面跟踪装置的时间点。

该第二信号采集单元120被设置为用于采集第二管道作业装置输出的第二信号提供给单片机140。

该第二信号为有别于第一信号的另一种类型的信号。该第二信号例如是磁信号。

在第二信号为磁信号的实施例中，该第二信号采集单元120可以包括磁传感器。磁传感器可以向单片机140输出表示磁信号的电信号。

在磁传感器输出数字信号的应用中，磁传感器的输出端可以直接与单片机140连接。

在磁传感器输出模拟信号的应用中，磁传感器可以经由另外的模数转换电路与单片机140连接，或者磁传感器的输出端与单片机140的模数转换管脚连接。

单片机140可以被设置为根据第二信号形成第二跟踪记录。

该第二跟踪记录例如包括第二管道作业装置通过地面跟踪装置的时间点。

单片机140可以被设置为计算表示磁信号的电信号的持续时间段的中间时间点作为第二管道作业装置通过该地面跟踪装置的时间点。

单片机140也可以被设置选择表示磁信号的电信号的峰值所在的时间点作为第二管道作业装置通过该地面跟踪装置的时间点。

该远程无线通信模块130与单片机140连接，以接收单片机140输出的信息，并对单片机140输出的信息进行远程传输。

该输出的信息例如可以包括地面跟踪装置的编号、地面跟踪装置的地理位置、第一跟踪记录和/或第二跟踪记录。

该输出的信息例如还可以包括地面跟踪装置的状态信息。该状态信息可以进一步包括故障状态、电量状态等等。

该远程无线通信模块130可以包括GSM模块、GPRS模块、3G模块、4G模块、WLAN模块中的至少一种。

该远程无线通信模块130可以与远程终端建立连接，以将单片机140输出的信息发送至远程终端供用户查询。

该远程终端可以是手机等移动终端。

该远程终端也可以是远程服务器。

该地面跟踪装置还可以包括如图1所示的电源单元150，以通过电源单元150为地面跟踪装置的用电器件供电。

该电源单元150可以包括电池。

该电池可以进一步为充电电池。

在电池为充电电池的实施例中，该电源单元150还可以包括电源管理芯片和如图4所示的充电接口4151。该电源管理芯片具有电源输出电路和充电电路。充电电池经由电源输出电路提供供电电源，充电接口4151经由充电电路与充电电池连接。

该电源管理芯片的工作方式例如可以包括：电源管理芯片在检测到充电接口4151上电后，与插入充电接口4151的外部设备进行充电协议的交互，交互之后，如果判断插入的外部设备是充电器，则打开充电电路，使充电器为充电电池充电。

该充电接口4151例如可以是USB接口。

在充电接口4151是USB接口的实施例中，该电源管理芯片还可以与单片机140连接，以传输控制命令和/或电池状态信息，该充电接口4151还可以作为数据传输接口与单片机140连接，以实现数据传输。

在充电接口4151是USB接口的实施例中，该电源管理芯片的工作方式还可以进一步包括：如果判断插入的外部设备为PC机(USB host)，则通知单片机140与外部设备建立USB连接。

该地面跟踪装置还可以包括如图1所示的存储单元180，存储单元180作为扩展存储器与单片机140连接。

该存储单元180例如包括双倍速率同步动态随机存储器(DDR)、FLASH、电可擦可编程只读存储器EEPROM中的至少一种。

单片机140可以通过存储单元180存储跟踪记录(包括第一跟踪记录和第二跟踪记录)、地面跟踪装置的编号、要发送短信的目标远程终端的手机号和/或要联网的目标远程终端的IP地址等。

该地面跟踪装置还可以包括如图1所示的显示单元160，显示单元160与单片机140连接。

显示单元160可以用于显示跟踪记录、当前时间、地面跟踪装置的编号等。

该地面跟踪装置还可以包括如图1所示的提示单元190，提示单元190与单片机140连接，以在单片机140的控制下进行提示输出。

该提示单元190例如可以包括蜂鸣器、指示灯和振动器中的至少一种。

单片机140例如可以被设置为在检测到第一/第二管道作业装置通过该地面跟踪装置时，控制提示单元190进行告警提示。

单片机140例如可以被设置为通过提示单元190指示第一信号和/或第二信号的信号强度。

单片机140例如可以被设置为通过提示单元190指示电池电量。

该地面跟踪装置还可以包括如图1所示的日历芯片170，日历芯片170与单片机140连接。日历芯片170会自动刷新其内部的日历及时间信息，以供单片机140读取。

该地面跟踪装置还可以包括如图4所示的查询按键410，查询按键410与单片机140连接。

该单片机140例如可以被设置为通过查询按键接收查询指令。单片机140可以根据查询指令唤醒显示单元160，并控制显示单元160显示存储的跟踪记录。

进一步地，该单片机140可以被设置为：如果在接收到一查询指令的第一设定时间内未接收到再一次的查询指令，则控制显示单元160显示主界面。

该主界面的显示内容例如包括地面跟踪装置的机器编号、当前时间等。

该第一设定时间例如为5-10s。

更进一步地，该单片机140可以被设置为：如果在控制显示单元160显示主界面后的第二设定时间内未接收到查询指令，则关闭显示单元160，直至接收到查询指令后唤醒显示单元160。

该第二设定时间例如为5-20s。

同样是更进一步地，该单片机140可以被设置为在显示单元160处于被唤醒的状态下，可以根据连续输入的查询指令依次循环查询各条跟踪记录。

以上连续输入被定义为：相邻查询指令的时间间隔小于或者等于第一设定时间。

单片机140可以被设置为按照时间顺序对每条跟踪记录信号进行顺序编号。

该地面跟踪装置还可以包括如图4所示的数据传输接口420。该地面跟踪装置可以通过数据传输接口420与上位机通信。

该数据传输接口420例如可以包括RS-232串口。

上位机可以通过数据传输接口清除地面跟踪装置的所有记录、校准机器时间、设置连接的远程终端等。

图4为根据本实用新型地面跟踪装置的一种实施例的外观结构示意图。

根据图4所示，地面跟踪装置可以包括密闭的箱体430，并将以上各组成密封在箱体430中，其中，以上显示单元160的显示屏4161、查询按键410、指示灯4191、充电接口4151、数据传输接口420通过箱体430外露，并进行与箱体430连接处的密封处理，以满足户外使用要求。

以上远程无线通信模块130的天线可以通过箱体430向外露出，也可以隐藏在箱体430内。

在第一信号是低频无线电信号的实施例中，以上接收天线2111可以通过箱体430向外露出，也可以隐藏在箱体430内。

图5为根据本实用新型地面跟踪系统的一种实施例的结构示意图。

根据图5所示，本实用新型地面跟踪系统包括管道作业装置520、远程终端550、及根据本实用新型的上述任一种地面跟踪装置，该地面跟踪装置在图5中被标记为530。

该管道作业装置520在地下管道510中作业。

在管道作业装置520为第一管道作业装置的应用中，其在工作时将发出第一信号。因此，在管道作业装置520经过地面跟踪装置530下方时，地面跟踪装置530的第一信号采集单元110将能够采集该第一信号提供给单片机140。

这说明，该第一管道作业装置包括第一信号发生单元，该第一信号发生单元被设置为用于产生第一信号。

该第一信号例如是上述低频无线电信号。

该第一管道作业装置例如是清管器。

在管道作业装置520为第二管道作业装置的应用中，其在工作时将发出第二信号。因此，在管道作业装置520经过地面跟踪装置530下方时，地面跟踪装置530的第二信号采集单元120将能够采集该第二信号提供给单片机140。

这说明，该第二管道作业装置包括第二信号发生单元，该第二信号发生单元被设置为用于产生第二信号。

在第二管道作业装置是漏磁检测器的应用中，漏磁检测器的第二信号发生单元可以是磁信号发生单元，以产生作为第二信号的磁信号。

由于漏磁检测器的用于饱和磁化局部管道壁的永磁体会发出磁信号，因此，可以是直接将漏磁检测器的永磁体用作是磁信号发生单元。

在图5中，该远程终端为移动终端，例如手机。

在远程终端为手机的应用中，可以为地面跟踪装置530安装SIM卡，这样，便可以通过远程无线通信模块以短信等方式向手机发送单片机输出的信息。

在另外的实施例中，该远程终端也可以为远程服务器。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，而且各个实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种地面跟踪装置，其特征在于，包括第一信号采集单元、第二信号采集单元、单片机、及远程无线通信模块；

所述第一信号采集单元被设置为用于采集第一管道作业装置产生的第一信号提供给所述单片机；

所述第二信号采集单元被设置为用于采集第二管道作业装置输出的第二信号提供给所述单片机；

所述远程无线通信模块与所述单片机连接，以接收所述单片机输出的信息，并对所述信息进行远程传输。

2.根据权利要求1所述的地面跟踪装置，其特征在于，所述第一信号为低频无线电信号，其中，所述低频无线电信号为20Hz至25Hz范围的无线电信号；所述第一信号采集单元包括：

接收天线，被设置为用于接收所述第一信号；以及，

放大滤波电路，所述放大滤波电路的输入端与所述接收天线连接，所述放大滤波电路的输出端与所述单片机连接。

3.根据权利要求2所述的地面跟踪装置，其特征在于，所述第一信号采集单元还包括用于输出边沿触发信号的信号整形电路，所述信号整形电路的输入端与所述放大滤波电路的输出端连接，所述信号整形电路的输出端与所述单片机连接。

4.根据权利要求1所述的地面跟踪装置，其特征在于，所述第二信号为磁信号，所述第二信号采集装置为磁传感器，所述磁传感器的输出端与所述单片机连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的地面跟踪装置，其特征在于，所述地面跟踪装置还包括电源管理芯片、充电接口、及用于提供供电电源的充电电池，所述电源管理芯片具有电源输出电路和充电电路；所述充电电池经由所述电源输出电路提供供电电源，所述充电接口经由所述充电电路与所述充电电池连接。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的地面跟踪装置，其特征在于，所述地面跟踪装置还包括显示单元，所述显示单元与所述单片机连接。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的地面跟踪装置，其特征在于，所述地面跟踪装置还包括提示单元，所述提示单元与所述单片机连接；所述提示单元包括蜂鸣器、指示灯和振动器中的至少一种。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的地面跟踪装置，其特征在于，所述地面跟踪装置还包括数据传输接口，所述数据传输接口与所述单片机连接。

9.一种地面跟踪系统，其特征在于，包括作为第一管道作业装置的清管器、远程终端、及根据权利要求1至8中任一项所述的地面跟踪装置；

所述清管器包括第一信号发生单元，所述第一信号发生单元被设置为用于产生第一信号；

所述远程终端被设置为用于接收通过所述地面跟踪装置的远程无线通信模块进行远程传输的信息。

10.一种地面跟踪系统，其特征在于，包括作为第二管道作业装置的漏磁检测器、远程终端、及根据权利要求1至8中任一项所述的地面跟踪装置；

所述漏磁检测器包括磁信号发生单元，所述磁信号发生单元被设置为产生作为第二信号的磁信号；

所述远程终端被设置为用于接收通过所述地面跟踪装置的远程无线通信模块进行远程传输的信息。