CN211928439U - 管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统 - Google Patents

Abstract

管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，属于管道漏液检测领域，为了解决当前管道巡航小车能够过弯道巡行的问题，管道巡航小车的驱动轮是车体的两个同轴后轮，导向轮是车体的两个同轴前轮，过弯道轮是位于车体前部的横向轮，且支出车体之外，在车体前部的两侧各有一个，所述的车体行驶到所述的转弯臂，一侧过弯道轮与转弯臂抵触，使得导向轮轨迹向转弯侧偏移，使得车体转弯，转弯臂是凹面臂，且凹面臂的在边侧位置具有一段直线臂，过弯道轮朝向转弯臂侧被设置成与凹面配合的凸面的轮面，效果是通过磁条寻迹，能够使得小车过弯道存在可能，且使用安装在管道弯道处的转弯臂配合小车转弯，能够使得转弯后车辆速度能够朝向磁条方向，转弯准确。

Description

管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统

技术领域

本实用新型属于管道漏液检测领域，涉及一种管道磁吸附可转弯的巡航系统。

背景技术

运用先进的电力电子技术、信息技术和智能管理技术，能源互联网将大量由分布式能量采集装置、分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来。能源互联网因而实现了能量的双向流动，成为一种能量对等交换与共享的网络。

能源互联网符合可持续、绿色发展需求，是未来发展的趋势。然而，能源互联网的发展将带来更大数量且更复杂的能源输送管道，也会带来更繁重的管道检修、监测工作。例如，整个供热管路的布置、长度、连接节点等复杂程度日益加剧，管道传输漏液问题将变得日趋严重，自然老化、化学腐蚀等因素可能使管道破裂导致漏液，传统人工监测管道漏液(包括漏气)的方式将难以满足日益复杂的复合能源供热管路监测需求，小规模的漏液可能将导致供热效率下降，造成能耗虚高的问题，如发现不及时，将容易导致整个机房汪洋一片，造成核心部件乃至整个供热系统报废，甚至会造成人员伤亡，造成巨大的经济和社会损失。

确保复合能源供热项目更安全可靠，加速项目落地，应有针对性的研发配套的漏液监测系统。而当前监测常用固定在某一位置的如摄像头、各种传感器等等对现场信息采集，由于管道线路分布情形不同，无法很好满足大面积、长距离的管道监测工作，因而能够提供一种更为方便的用于移动或定位的管道漏液监测系统，成为迫切需求。

实用新型内容

为了解决当前管道巡航小车能够过弯道巡行的问题，本实用新型提出如下技术方案：一种管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，具有一种管道巡航小车，在管道铺设其行进轨迹的磁条，且在管道弯道处安装转弯臂，该管道巡航小车的驱动电机是马达，巡航小车的车体安装磁电机并能够与所述磁条吸附，磁电机驱动管道巡航小车沿着磁条行进，所述管道巡航小车包括车体、马达、磁电机、驱动轮、导向轮和过弯道轮，所述的马达连接并驱动驱动轮转动，驱动轮是车体的两个同轴后轮，导向轮是车体的两个同轴前轮，过弯道轮是位于车体前部的横向轮，且支出车体之外，在车体前部的两侧各有一个，所述的车体行驶到所述的转弯臂，一侧过弯道轮与转弯臂抵触，使得导向轮轨迹向转弯侧偏移，使得车体转弯，转弯臂是凹面臂，且凹面臂的在边侧位置具有一段直线臂，过弯道轮朝向转弯臂侧被设置成与凹面配合的凸面的轮面。

进一步的，其特征在于，磁电机上、下贯穿车体，且部分壳体固定在车体上，且吸磁部由贯穿孔向下伸出并靠近磁条。

进一步的，在车体安装对漏液位置进行拍照的摄像头。

进一步的，其特征在于，所述的管道巡航小车安装传感器、定位模块和无线通讯模块，在其巡航中，某一管道位置的漏液信号和定位模块发出的位置信息被传输至控制器，控制器发出漏液信号和位置信息，并输出至无线通讯模块，无线通讯模块将该漏液信号和位置信息输出至上位机。

进一步的，其特征在于，所述的传感器是雨滴传感器。

进一步的，其特征在于，所述管道巡航小车的车体的宽度是管径的1/3～1/2。

有益效果：通过磁条寻迹，能够使得小车过弯道存在可能，且使用安装在管道弯道处的转弯臂配合小车转弯，能够使得转弯后车辆速度能够朝向磁条方向，转弯准确，不会导致导向方向与磁条偏离过大。

附图说明

图1是巡行可越障的管道巡行系统的结构示意图。

图2是管道巡行机器人的传动结构分解示意图。

图3是管道巡行机器人的固定轴、蜗轮轴与相应的孔的配合图。

图4是从动轮安装位置示意图。

图5是从动轮朝向安装示意图。

图6是管道漏液检测水盘的结构示意图。

图7是管道巡航系统示意图。

图8是管道巡航小车结构示意图。

图9是管道巡航小车磁电机与磁条吸附示意图。

图10是管道巡航小车俯视图。

图11是法兰漏水检测节点结构示意图。

图12是法兰漏水检测节点的变形板结构示意图。

图13是电子控制系统模块组成框图。

图14是巡航监测流程图。

其中：1.半环形片，2.蜗轮，3.蜗杆，4.蜗轮轴，5.固定轴，6.弧形孔，7.第一横向齿轮，8.第二横向齿轮，9.横向锥齿轮，10.竖向锥齿轮，11.连接轴，12.主动轮，13.从动轮，14.丝杠，15.丝杠电机，16.第一电机，17.第二电机，18.外立板，19.内立板，20.连接板，21.舵机，22.水盘，23.无线通讯模块，24.传感器，25.磁条，26.车体，27.驱动轮，28.导向轮，29.转弯臂，30.电机，31.齿轮，32.摄像头，33.铜柱，34.履带，35.可变管径外轮廓，36.第一板，37.第二板，38.一板一部，39.一板二部，40.二板一部，41.二板二部，41.磁电机，42.主控板，43.过弯道轮，44.轮轴，45.底座板，46.凹槽框，47.固定块，48.马达。

具体实施方式

一种管道巡行机器人，包括环形部，所述环形部包括两个环形片组，环形片组包括左右两个半环形片1，两个半环形片1左右相对设置能组成圆环形片，两个环形片组轴向并行排列，位于左侧的半环形片1轴向间隔平行排列组成左侧半环形片组，位于右侧的半环形片1轴向间隔平行排列组成右侧半环形片组。

各侧的(左侧和右侧)蜗轮轴4在轴向贯穿各侧的平行间隔排列的半环形片1，并与各半环形片1固定连接，各侧的蜗轮轴4在轴向的两个终端，固定连接在位于轴向上最外侧的两个半环形片1上。在该方案中，由于仅具有两个环形片组，以及由其形成的左、右两侧的半环形片组，因而，左、右两侧的半环形片组的半环形片1均是两个，左、右侧的两个半环形片1在轴向均间隔排列，且由各侧的蜗轮轴4将各侧的两个半环形片1固定。

各侧的半环形片组的半环形片1间为轴向半环区间，蜗轮2位于轴向半环区间内，位于各侧的轴向半环区间内的蜗轮轴4，其贯穿蜗轮2的轴向孔，并与轴向孔固定连接，在上述的仅具有两个环形片组的方案中，左、右侧的蜗轮2分别位于左、右侧的两个半环形片1间，且左、右侧的两个半环形片1之间的各侧的蜗轮轴4贯穿并固定连接各侧的蜗轮2的轴向孔。

上述方案，对于单侧半环形片组，在轴向上，蜗轮2在两个间隔排列的半环形片1间，蜗轮轴4的两终端分别固定在两个半环形片1上，将两个半环形片1轴向连接，且蜗轮轴4贯穿了在两个半环形片1间的蜗轮2，蜗轮轴4与蜗轮2的轴向孔配合，形成固定连接。使得蜗轮2的转动能够形成蜗轮轴4的随动转动，而蜗轮轴4的转动能够形成各侧的环形片组的半环形片1的随动转动。具体的，蜗轮2是竖向蜗轮2，沿蜗轮轴4径向的转动，能使得蜗轮轴4随动转动，各侧的半环形片1能随动各侧的蜗轮轴4转动。

作为优选方案，蜗轮轴4连接在半环形片1的顶端位置，能够使得半环形片1的转动范围较大。

对于上述方案，如图2所示，竖向设置的蜗杆3，其竖向底端的螺旋齿与所述蜗轮2啮合而组成交错轴齿轮副，蜗杆3的竖向顶端安装第一横向齿轮7，且该横向齿轮与第一电机16的竖向输出轴的横向齿面啮合。

环形部在轴向位于两个立板之间，各半环形片1具有弧形孔6，各侧的固定轴5贯穿各侧的半环形片组间隔排列的半环形片1的弧形孔6，各侧的固定轴5在轴向上的两个终端，固定连接在两个所述立板。在上述的仅具有两个环形片组的方案中，左侧或右侧的两个半环形片1间隔排列，且具有弧形孔6，在轴向上，各侧的固定轴5连接了各侧的两个半环形片1，将半环形片1连接，且各侧的固定轴5终端固定在两个立板上，通过立板可以形成框架，在优选方案中，弧形孔6的宽度与固定轴5的直径基本一致。

作为优选方案，固定轴5和蜗轮轴4竖向平行排列，固定轴5位于蜗轮轴4的下方。

由上述方案，半环形片1能随动蜗轮轴4的转动，半环形片1能够进行摆动，从而调整其与被其包围的管道的横向距离，从而能够对管道包紧或包松，能够适应不同的径直的管道。而固定轴5是为了将半环形片1连接，且将其同两个立板固定，因而，固定轴5的位置是固定的，即固定轴5是不转动的轴，为了使得半环形片1能够顺利转动，方案通过在半环形片1开出弧形孔6，在半环形片1转动发生横向和竖向位移时，通过弧形孔6避让固定轴5。

对于上述方案，两个立板的顶端直接或间接固定在顶板的下端，第一电机16固定在顶板的下端面。由此可知，第一电机16输出轴是竖向轴，其在水平面转动，通过横向齿轮传动，使得蜗杆3水平面转动，通过蜗杆3与蜗轮2啮合，蜗轮2竖向面转动，且蜗轮2连接的蜗轮轴4竖向面转动，则固定在竖向轴的半环形片1竖向轴转动，由于半环形片1具有圆弧，相当于通过转动形成了摆动，使得两侧半环形片1形成的圆环的半径改变，半径的增加或减小，即半环形片1的底端部张开或缩紧，导致了该圆环向蜗轮轴4进行了夹紧或松开，张开角度连续可调。

对于上述方案，竖向锥齿轮10的轴向孔与轮轴44配合，轮轴44与主动轮12的轴向孔配合，横向锥齿轮9与竖向锥齿轮10啮合，横向锥齿轮9的轴向孔与连接轴11配合，横向锥齿轮9位于连接轴11的底端，连接轴11的顶端是第二横向齿轮8，第二横向齿轮8与第二电机17的竖向输出轴的横向齿面啮合，第二电机17固定在所述顶板的下端面。

由此可知，电机输出轴是竖向轴，其在水平面转动，通过横向齿轮传动，使得横向锥齿轮9在水平面转动，通过横向锥齿轮9与竖向锥齿轮10啮合，竖向锥齿轮10在竖向面转动，固定在竖向锥齿轮10的轮轴44在竖向面转动，固定在轮轴44的主动轮12在竖向面转动，且主动轮12能够沿着蜗轮轴4的轴向移动，而蜗轮轴4的轴向即为要巡行的管道的轴向，即蜗轮轴4的轴向是与管道的轴向同向的，而连接轴11的轴向与管道的轴向垂直。

在上述方案中，顶板至少安装了三个电机，即两个第一电机16和一个第二电机17，当然，可以具有两个第二电机17，即相应并行安装两个主动轮12在管道行进。若仅安装一个主动轮12，其可以位于左、右两侧的蜗轮2间，若安装两个主动轮12，两个主动轮12可以位于左、右两侧的蜗轮2间，也可以位于左、右两侧的蜗轮2外。

由上述方案，管道巡行机器人，通过电机输出轴及锥齿轮传动，使得主动轮12能够进行沿着管道轴向行进。通过电机输出轴及蜗轮蜗杆传动，使得各侧的半环形片1能够弧形摆动，使得两个半环形片1形成的圆弧形的半径增大或减小，即半环形片1的底端部张开或缩紧，从而能够适应不同管径的管道的巡行。

为了能够使得位于管道上方的主动轮12行进更为稳定，在一种优选的方案中，该管道巡行机器人还包括丝杠电机15、丝杠14及从动轮13，丝杠电机15安装在一个、几个或全部的半环形片1的底端部，其连接在丝杠14的底端，且丝杠14朝向管道，丝杠14的顶端连接从动轮13，从动轮13的轮面朝向管道面，且在主动轮12行进时，调节丝杠14长度，使得从动轮13的轮面与管道面抵触，优选的方案是接触管道的中部或下部位置，对半环形片1的张开角度支撑，并且能够随动主动轮12沿管道轴向行进，具有导向和行进流畅的作用。

丝杠电机固定在底座板45上，丝杠电机壳体固定凹槽框46，丝杠14连接丝杠电机15的输出轴，且位于凹槽框46的凹槽中，凹槽框46的相对的两个框架的顶端安装有相对的固定框47，固定框47通过轴连接从动轮13，使得从动轮能够绕轴转动，所述的底座板45其两侧分别固定在一个环形部的相邻且相对的两个环形片组间，所述两个环形片组间是同侧的相邻且相对的两个半环形片间，即左侧两半环形片间和右侧两半环形片间各具有一个底座板45，底座板45倾斜固定在半环形片，且板面向上、向内(朝向管道方向)倾斜，底座板45其上固定的丝杠电机15、丝杠14、凹槽框46、固定框47、从动轮13均是随着底座板45向上、向内(朝向管道方向)倾斜，使得从动轮在丝杠倾斜长度的调整下，能够倾斜靠近管道，并抵靠在管道，能够进行沿着管道滚动行进，并且，能够通过与管道相抵，协助半环形片的蜗轮蜗杆机构的锁紧效果，使得半环形片的摆动形变维持更为稳定，降低了重力对于半环形片恢复初始位置的影响。

该方案主要是在下向上通过与管道抵触，支撑半环形片1张开角度稳定维持，从动轮13能够沿着管道轴向移动，丝杠14由丝杠电机15驱动伸长或缩短可以调整和适应不同管径的管道，从动轮13能够随动主动轮12行进而转动，起到导向的作用，并且使得主动轮12的行进更为稳定。

并且，对于上述方案，在扩大环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向外摆动，半环形片1向外摆动，环形片组的直径增大，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3停止运动，丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向上伸长至与管道面抵触，对半环形片1的摆动位置进行支撑固定，丝杠14对半环形片1的形变支撑。

在另一种方案中，在扩大环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向外摆动，半环形片1向外摆动，环形片组的直径增大，且丝杠电机15同步驱动丝杠14倾斜向上伸长并始终与管道面抵触，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3和丝杠14停止运动，丝杠14对半环形片1的摆动位置进行支撑固定，对半环形片1摆动的形变支撑。

在缩小环形片组直径时，丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向下缩短至不影响半环形片1摆动，优选到起始位置(丝杠14无伸长长度的位置)，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向内摆动，半环形片1向内摆动，环形片组的直径减小，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3停止运动，且丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向上伸长至与管道面抵触，对半环形片1的摆动位置进行支撑固定，丝杠14对半环形片1摆动的形变支撑。

在另一种方案中，在缩小环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向内摆动，半环形片1向内摆动，环形片组的直径减小，且丝杠电机15同步驱动丝杠14倾斜向下缩短，丝杠14始终与管道面抵触，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3和丝杠14停止运动。在另一种方案中，在缩小环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向内摆动，半环形片1向内摆动，环形片组的直径减小，且丝杠电机15同步驱动丝杠14倾斜向下缩短，丝杠14缩短速度快于半环形片1摆动速度，在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3停止运动，丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向上伸长至与管道面抵触，丝杠14对半环形片1摆动的形变支撑。

由上述方案，使得从动轮13配合丝杠14达到对可变管径的支撑功能。丝杠14与从动轮13连接，将旋转运动转化为直线运动，丝杠14具有传动效率高，定位准确的特性。可以精准的将从动轮13推向适应管径的位置。

作为优选方案，第一电机16和第二电机17选择N20电机，选择蜗轮蜗杆传动还考虑到，蜗轮蜗杆配合电机，使用蜗轮蜗杆可以改变受力方向的特性，正常N20电机水平产生作用力，而通过蜗轮蜗杆副，使N20电机竖直产生作用力，节省空间，改变受力方向，能够增大电机产生的力，解决了N20电机力气小的问题。

由上述方案，环形片组的半环形片1摆动后适应管径，其扩大或缩小程度被固定，即此时电机已经不用转动而调整半环形片1的张开角度，蜗轮蜗杆副具有自锁性，当蜗杆3的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，可实现反向自锁，只能由蜗杆3带动蜗轮2转动，实现了断电状态对半环形片1的张开角度维持，半环形片1不会因重力等因素导致蜗轮2反向转动，使得半环形片1下降(缩小张开角度)，张开角度因自锁稳定维持半环形片1张开角度，从而，使得机器人行进更顺畅，并通过丝杠14和从动轮13向内向上的通过管道对半环形片1张开角度支撑，进一步将半环形片1的张开角度保持稳定维持。

对比直接使用舵机21作为转动机构对半环形片1调整张开角度的方案，舵机21需要通电维持张开角度，电源的稳定性直接影响半环形片1张开角度的稳定性，特别是对于粗径管道，需要半环形片1外扩，并长时间通电保证舵机21维持该转动角度(张开角度)的方案，长时间维持大角度张开，会导致舵机21烧毁，因而，对于如何保持半环形片1特别是在外扩维持张开角度，本实用新型的方案采用电机驱动蜗轮蜗杆副传动，仅在调整角度时需电，在维持张开角度阶段是断电的，避免电机烧毁，解决了上述问题，使得半环形片1张开角度调整后，一直处于稳定的自维持状态，不需要转动机构实时通电施加力，保证了张开角度维持的稳定性，机器人行走的稳定流畅性，实现了机器人能够更长时间的稳定的巡视行走，对于电源要求较低，并能够减少耗电，增长电池续航时长，同样的电量对于不同类型的机器人巡行时间导致了差异，尽量减少了电池充电时间，对于大面积、长管道的巡行本方案更具有优势，在一定程度也节约了电能。

蜗轮蜗杆副只能由蜗杆3带动蜗轮2，而不能由蜗轮2带动蜗杆3，丝杠14的反向支撑并不会导致蜗轮2带动蜗杆3反转，从动轮13向上、向内设置在半环形片1底端，能够和管道在该方向接触，且是与蜗轮蜗杆反向自锁配合，起到了导向、配合主动轮12顺畅移动、支撑半环形片1张开角度的作用(支撑作用主要是通过调整丝杠14使得从动轮13与管道面抵触，对半环形片1产生外扩的力，阻止半环形片1收缩)，而如果不能通过丝杠14调节从动轮13朝向管道向上向内伸缩调整，从动轮13与管道面不会产生抵触，甚至接触都很难满足，不会起到支撑的作用。且半环形片1稍微外扩，就可能导致从动轮13无法接触管道面，无法再起到导向和配合主动轮12顺畅移动作用。不能具有对半环形片1的支撑作用，为了能够与管道面接触，从动轮13会成为半环形片1维持张开角度的负担，使得舵机21需要承担更多的压力。

在另外一种方案中，对于上述由一个环形部的两个环形片组组成的管道巡行机器人，扩展到两个以上的环形部，如图3所示，每个环形部具有两个环形片组，能够使得管道巡行机器人更为稳定，管道巡行机器人包括两个以上的环形部及连接部，连接部将两个相邻的环形部连接。所述环形部包括至少两个环形片组，在具体方案中，包括两个环形部的四个环形片组，环形片组包括左右两个半环形片1，两个半环形片1左右相对设置能组成圆环形片，环形部的环形片组轴向并行排列，位于左侧的半环形片1轴向间隔平行排列组成左侧半环形片组，位于右侧的半环形片1轴向间隔平行排列组成右侧半环形片组。

如图3所示，环形部在轴向具有其立板组，各个环形部在轴向位于其立板组的两个立板之间，即环形部的两个环形片组在轴向位于两个立板之间，形成了立板-环形片组-环形片组-立板的排列方式，作为优选方案，两个同侧且相邻的半环形片1间通过轴向上的连接板20固定，能够提高半环形片1的稳定性，优选连接板20连接在两个半环形片1的顶端。

立板中，在轴向位于最外侧的两个立板为外立板18，位于两个外立板18之间的其余立板为内立板19。

如图1和图3所示，各侧的(左侧和右侧)轴向间隔平行排列的半环形片1具有弧形孔6，各侧的半环形片1(在两个环形部时是四个半环形片1)均具有弧形孔6，各侧的固定轴5贯穿各侧的平行间隔排列的半环形片1的弧形孔6，及内立板19，且内立板19的轴向孔(第一轴向孔)与固定轴5固定配合，形成固定连接，当然，该轴向孔可以是弧形孔，也可以是圆形孔，在图3中分这两种情况进行了表示，然而，由于轴向孔是与固定轴5固定连接的，使得内立板固定在固定轴，因而，该轴向孔的开孔形状不限，只要满足固定需要即可。即使在内立板开出弧形孔，固定轴5由于是固定的，内立板也是固定不动的。当然，这种情况也适用在外立板。但是，由于半环形片是转动的，因而，开出弧形孔，在半环形片摆动的时候，不会导致固定轴要随动。各侧的固定轴5在轴向上的两个终端，固定连接在位于轴向上最外侧的两个外立板18上。固定轴5贯穿了全部半环形片1，左侧和右侧各一根固定轴5，固定轴5将同侧的不同的半环形片1在轴向连接，固定轴5是非转动轴。其主要作用是将各个立板通过其排列固定，形成框架。可见，固定轴5属于连接部。

如图3所示，由上述方案，两个环形片组间通过轴向的连接板20固定，而两个位于它们之间的立板均是固定在固定轴5上，而固定轴5贯穿了该两个环形片组，优选的，立板与其最近的环形片组的外侧面紧密接触，使得其不妨碍环形片组的转动，却能够通过立板的接触限位环形片组。

如图3所示，在上述的方案中，左侧或右侧的半环形片1间隔排列(在本方案中是四个半环形片1)，且具有弧形孔6，在轴向上，各侧的固定轴5连接了各侧的半环形片1，将半环形片1连接，且各侧的固定轴5终端固定在两个立板上，通过立板可以形成框架，在优选方案中，弧形孔6的宽度与固定轴5的直径基本一致。由于半环形片组要随动蜗轮轴4摆动，半环形片1具有弧形孔6，即在半环形片1摆动时，固定轴5因位置固定，而通过弧形孔6不阻碍蜗轮轴4摆动。

如图3所示，各侧的蜗轮轴4在轴向贯穿各侧的平行间隔排列的半环形片1，及内立板19，并与各半环形片1固定连接，各侧的蜗轮轴4在轴向的两个终端，固定连接在位于轴向上最外侧的两个半环形片1上，且蜗轮轴4贯穿内立板19而与内立板19配合，蜗轮轴4与内立板19的该轴向孔(第二轴向孔)的孔内周面不接触或通过轴承连接，从而蜗蜗轮轴4与内立板19的第二轴向孔非固定连接，蜗轮轴4的转动不引起内立板19的随动转动。蜗轮轴4贯穿了全部半环形片1，左侧和右侧各一根蜗轮轴4，蜗轮轴4将不同的环形部在轴向固定连接。蜗轮轴4的转动将带动半环形片1的随动转动。

顶板电机、蜗轮蜗杆副、锥形齿副、横向齿轮等用于驱动和传动的部件，其安装在两个环形部之间，即在两个相邻的环形部，前一个环形部的后立板与后一个环形部的前立板间(当然，该空间也是被蜗轮轴4和固定轴5贯穿的空间)。当然在具有多个环形部时，能够形成的该空间可以有多个，可以在一组相邻的环形部间安装驱动和传动的部件，也可以再每一组的相邻的环形部间安装驱动和传动的部件，还可以选择其中几组的相邻的环形部间安装驱动和传动的部件。

驱动和传动的部件是通过顶板固定的，因而，顶板在轴向固定在前一个环形部的后立板与后一个环形部的前立板间，顶板将两个相邻的环形部连接，可见，其也属于连接部，优选是连接在两个所述后立板与前立板顶端之间。蜗轮2位于一个或多个两个相邻的环形部的前一个环形部的后立板与后一个环形部的前立板间。

当然，作为优选方案，如图1所示，用于驱动和传动的部件也可以安装在一个或多个环形部的两个环形片组间。在该方案中，各侧的两个半环形片组的两个半环形片1间为轴向半环区间，蜗轮2位于一个或多个轴向半环区间内，在一种方案中，具有一个蜗轮2，其两侧均具有两个半环形片1。位于各侧的轴向半环区间内的蜗轮轴4，其贯穿蜗轮2的轴向孔，并与轴向孔固定连接。

上述方案，如图3所示，对于轴向上间隔平行排列的单侧半环形片1，蜗轮2位于一个或多个两个相邻的环形部的前一个环形部的后立板与后一个环形部的前立板间。优选为半环形片1轴向上的中央位置，即蜗轮2两侧的环形部的数量等同。在具有两个环形部时，蜗轮2位于两个环形部之间，能够使得装置更平衡。

如图3所示，蜗轮轴4的两终端分别固定在最外侧的两个半环形片1上，将各半环形片1轴向连接，且蜗轮轴4贯穿了在半环形片1间的蜗轮2，蜗轮轴4与蜗轮2的轴向孔配合，形成固定连接。使得蜗轮2的转动能够形成蜗轮轴4的随动转动，而蜗轮轴4的转动能够形成各侧的环形片组的半环形片1的随动转动。具体的，蜗轮2是竖向蜗轮2，沿蜗轮轴4径向的转动，能使得蜗轮轴4随动转动，各侧的半环形片1能随动各侧的蜗轮轴4转动。

作为优选方案，蜗轮轴4连接在半环形片1的顶端位置，能够使得半环形片1的转动范围较大。

如图2所示，对于上述方案，竖向设置的蜗杆3，其竖向底端的螺旋齿与所述蜗轮2啮合而组成交错轴齿轮副，蜗杆3的竖向顶端安装第一横向齿轮7，且该横向齿轮与第一电机16的竖向输出轴的横向齿面啮合。

作为优选方案，如图2和图3所示，固定轴5和蜗轮轴4竖向平行排列，固定轴5位于蜗轮轴4的下方。

由上述方案，半环形片1能随动蜗轮轴4的转动，半环形片1能够进行摆动，从而调整其与被其包围的管道的横向距离，从而能够对管道包紧或包松，能够适应不同的径直的管道。而固定轴5是为了将半环形片1连接，且通过固定轴5，将其同立板固定，因而，固定轴5的位置是固定的，即固定轴5是不转动的轴，为了使得半环形片1能够顺利转动，方案通过在半环形片1开出弧形孔6，在半环形片1转动发生横向和竖向位移时，通过弧形孔6避让固定轴5。

对于上述方案，如图1所示和图2所示，两个相邻的环形部的前一个环形部的后立板与后一个环形部的前立板直接或间接固定在顶板的下端，第一电机16固定在顶板的下端面。由此可知，第一电机16输出轴是竖向轴，其在水平面转动，通过横向齿轮传动，使得蜗杆3水平面转动，通过蜗杆3与蜗轮2啮合，蜗轮2竖向面转动，且蜗轮2连接的蜗轮轴4竖向面转动，则固定在竖向轴的半环形片1竖向轴转动，由于半环形片1具有圆弧，相当于通过转动形成了摆动，使得两侧半环形片1形成的圆环的半径改变，半径的增加或减小，即半环形片1的底端部张开或缩紧，导致了该圆环向蜗轮轴4进行了夹紧或松开。

对于上述方案，如图2所示，竖向锥齿轮10的轴向孔与轮轴44配合，轮轴44与主动轮12的轴向孔配合，横向锥齿轮9与竖向锥齿轮10啮合，横向锥齿轮9的轴向孔与连接轴11配合，横向锥齿轮9位于连接轴11的底端，连接轴11的顶端是第二横向齿轮8，第二横向齿轮8与第二电机17的竖向输出轴的横向齿面啮合，第二电机17固定在所述顶板的下端面。

由此可知，电机输出轴是竖向轴，其在水平面转动，通过横向齿轮传动，使得横向锥齿轮9在水平面转动，通过横向锥齿轮9与竖向锥齿轮10啮合，竖向锥齿轮10在竖向面转动，固定在竖向锥齿轮10的轮轴44在竖向面转动，固定在轮轴44的主动轮12在竖向面转动，且主动轮12能够沿着蜗轮轴4的轴向移动，而蜗轮轴4的轴向即为要巡行的管道的轴向，即蜗轮轴4的轴向是与管道的轴向同向的，而连接轴11的轴向与管道的轴向垂直。

在上述方案中，如图2所示，顶板至少安装了三个电机，即两个第一电机16和一个第二电机17，当然，可以具有两个第二电机17，即相应并行安装两个主动轮12在管道行进。若仅安装一个主动轮12，其可以位于左、右两侧的蜗轮2间，若安装两个主动轮12，两个主动轮12可以位于左、右两侧的蜗轮2间，也可以位于左、右两侧的蜗轮2外。

由上述方案，管道巡行机器人，通过电机输出轴及锥齿轮传动，使得主动轮12能够进行沿着管道轴向行进。通过电机输出轴及蜗轮蜗杆传动，使得各侧的半环形片1能够弧形摆动，使得两个半环形片1形成的圆弧形的半径增大或减小，即半环形片1的底端部张开或缩紧，从而能够适应不同管径的管道的巡行。

为了能够使得位于管道上方的主动轮12行进更为稳定，在一种优选的方案中，如图4和图5所示，该管道巡行机器人还包括丝杠电机15、丝杠14及从动轮13，丝杠电机15安装在一个、几个或全部的半环形片1的底端部，其连接在丝杠14的底端，且丝杠14朝向管道，丝杠14的顶端连接从动轮13，从动轮13的轮面朝向管道面，且在主动轮12行进时，调节丝杠14长度，使得从动轮13的轮面与管道面抵触，进而对半环形片1的张开角度支撑，并且能够随动主动轮12沿管道轴向行进，具有导向和行进流畅的作用。优选的方案是接触管道的中部或下部位置，能够沿着管道轴向移动，丝杠14由丝杠电机15驱动伸长或缩短可以调整和适应不同管径的管道，从动轮13能够随动主动轮12行进而转动，起到导向的作用，并且使得主动轮12的行进更为稳定。

如图5所示，丝杠电机固定在底座板45上，丝杠电机壳体固定凹槽框46，丝杠14连接丝杠电机15的输出轴，且位于凹槽框46的凹槽中，凹槽框46的相对的两个框架的顶端安装有相对的固定框47，固定框47通过轴连接从动轮13，使得从动轮能够绕轴转动，所述的底座板45其两侧分别固定在一个环形部的相邻且相对的两个环形片组间，所述两个环形片组间是同侧的相邻且相对的两个半环形片间，即左侧两半环形片间和右侧两半环形片间各具有一个底座板45，底座板45倾斜固定在半环形片，且板面向上、向内(朝向管道方向)倾斜，底座板45其上固定的丝杠电机15、丝杠14、凹槽框46、固定框47、从动轮13均是随着底座板45向上、向内(朝向管道方向)倾斜，使得从动轮在丝杠倾斜长度的调整下，能够倾斜靠近管道，并抵靠在管道，能够进行沿着管道滚动行进，并且，能够通过与管道相抵，协助半环形片的蜗轮蜗杆机构的锁紧效果，使得半环形片的摆动形变维持更为稳定，降低了重力对于半环形片恢复初始位置的影响。

并且，对于上述方案，在扩大环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向外摆动，半环形片1向外摆动，环形片组的直径增大，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3停止运动，丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向上伸长至与管道面抵触，对半环形片1的摆动位置进行支撑固定，丝杠14对半环形片1的形变支撑。

在另一种方案中，在扩大环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向外摆动，半环形片1向外摆动，环形片组的直径增大，且丝杠电机15同步驱动丝杠14倾斜向上伸长并始终与管道面抵触，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3和丝杠14停止运动，丝杠14对半环形片1的摆动位置进行支撑固定，对半环形片1摆动的形变支撑。

在缩小环形片组直径时，丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向下缩短至不影响半环形片1摆动，优选到起始位置(丝杠14无伸长长度的位置)，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向内摆动，半环形片1向内摆动，环形片组的直径减小，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3停止运动，且丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向上伸长至与管道面抵触，对半环形片1的摆动位置进行支撑固定，丝杠14对半环形片1摆动的形变支撑。

在另一种方案中，在缩小环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向内摆动，半环形片1向内摆动，环形片组的直径减小，且丝杠电机15同步驱动丝杠14倾斜向下缩短，丝杠14始终与管道面抵触，直至在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3和丝杠14停止运动。在另一种方案中，在缩小环形片组直径时，通过蜗轮蜗杆传动，使得蜗杆3带动蜗轮2及蜗轮轴4向内摆动，半环形片1向内摆动，环形片组的直径减小，且丝杠电机15同步驱动丝杠14倾斜向下缩短，丝杠14缩短速度快于半环形片1摆动速度，在半环形片1达到合适与管径配合的位置时，蜗杆3停止运动，丝杠电机15驱动丝杠14倾斜向上伸长至与管道面抵触，丝杠14对半环形片1摆动的形变支撑。

由上述方案，使得从动轮13配合丝杠14达到对可变管径的支撑功能。丝杠14与从动轮13连接，将旋转运动转化为直线运动，丝杠14具有传动效率高，定位准确的特性。可以精准的将从动轮13推向适应管径的位置。

作为优选方案，第一电机16和第二电机17选择N20电机，选择蜗轮蜗杆传动还考虑到，蜗轮蜗杆配合电机，使用蜗轮蜗杆可以改变受力方向的特性，正常N20电机水平产生作用力，而通过蜗轮蜗杆副，使N20电机竖直产生作用力，节省空间，改变受力方向，能够增大电机产生的力，解决了N20电机力气小的问题。

由上述方案，环形片组的半环形片1摆动后适应管径，其扩大或缩小程度被固定，即此时电机已经不用转动而调整半环形片1的张开角度，蜗轮蜗杆副具有自锁性，当蜗杆3的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，可实现反向自锁，只能由蜗杆3带动蜗轮2转动，实现了断电状态对半环形片1的张开角度维持，半环形片1不会因重力等因素导致蜗轮2反向转动，使得半环形片1下降(缩小张开角度)，张开角度因自锁稳定维持半环形片1张开角度，从而，使得机器人行进更顺畅，并通过丝杠14和从动轮13向内向上的通过管道对半环形片1张开角度支撑，进一步将半环形片1的张开角度保持稳定维持。

对比直接使用舵机21作为转动机构对半环形片1调整张开角度的方案，舵机21需要通电维持张开角度，电源的稳定性直接影响半环形片1张开角度的稳定性，特别是对于粗径管道，需要半环形片1外扩，并长时间通电保证舵机21维持该转动角度(张开角度)的方案，长时间维持大角度张开，会导致舵机21烧毁，因而，对于如何保持半环形片1特别是在外扩维持张开角度，本实用新型的方案采用电机驱动蜗轮蜗杆副传动，仅在调整角度时需电，在维持张开角度阶段是断电的，避免电机烧毁，解决了上述问题，使得半环形片1张开角度调整后，一直处于稳定的自维持状态，不需要转动机构实时通电施加力，保证了张开角度维持的稳定性，机器人行走的稳定流畅性，实现了机器人能够更长时间的稳定的巡视行走，对于电源要求较低，并能够减少耗电，增长电池续航时长，同样的电量对于不同类型的机器人巡行时间导致了差异，尽量减少了电池充电时间，对于大面积、长管道的巡行本方案更具有优势，在一定程度也节约了电能。

蜗轮蜗杆副只能由蜗杆3带动蜗轮2，而不能由蜗轮2带动蜗杆3，丝杠14的反向支撑并不会导致蜗轮2带动蜗杆3反转，从动轮13向上、向内设置在半环形片1底端，能够和管道在该方向接触，且是与蜗轮蜗杆反向自锁配合，起到了导向、配合主动轮12顺畅移动、支撑半环形片1张开角度的作用(支撑作用主要是通过调整丝杠14使得从动轮13与管道面抵触，对半环形片1产生外扩的力，阻止半环形片1收缩)，而如果不能通过丝杠14调节从动轮13朝向管道向上向内伸缩调整，从动轮13与管道面不会产生抵触，甚至接触都很难满足，不会起到支撑的作用。且半环形片1稍微外扩，就可能导致从动轮13无法接触管道面，无法再起到导向和配合主动轮12顺畅移动作用。不能具有对半环形片1的支撑作用，为了能够与管道面接触，从动轮13会成为半环形片1维持张开角度的负担，使得舵机21需要承担更多的压力。

本实施例使得半环形片张开角度调整后，一直处于稳定的自维持状态，不需要转动机构实时通电施加力的问题，能够保证张开角度维持的稳定，机器人行走的稳定流畅。实现了环形片组的半环形片摆动后适应管径，机器人能够在不同管道稳定巡行，且半环形片扩大或缩小程度一旦被固定，电机不用转动而调整半环形片的张开角度，利用蜗轮蜗杆副具有自锁性，只能由蜗杆带动蜗轮转动，实现了断电状态对半环形片的张开角度维持，半环形片不会因重力等因素导致蜗轮反向转动，使得半环形片缩小张开角度，张开角度因自锁稳定维持半环形片张开角度，使得机器人行进更顺畅。

为了能够使得所述巡行机器人实现越障功能，在一种优选的方案中，提供一种巡行可越障的管道巡行系统，如图1所示，包括两个所述的管道巡行机器人，分别为第一巡行机器人和第二巡行机器人，将一个巡行机器人(第一巡行机器人)的后立板(在轴向在后的最外侧的立板)安装一个舵机21，且舵机21的摆臂与后立板连接，另一个巡行机器人(第二巡行机器人)的前立板(在轴向在前的最外侧的立板)安装一个舵机21，且舵机21的摆臂与前立板连接，两个舵机21的本体固定连接，由上述，各侧的固定轴5终端固定在两个立板上，通过立板可以形成框架，因而舵机21可以通过与一个立板的连接，其摆臂可以对框架(巡行机器人整体)进行摆动控制，当然这种控制主要是包括竖向上的摆臂摆动，当然，对于舵机21能够实现的其他角度的摆动，也可以适用本方案，当时至少应该包括竖向上的摆臂摆动，在可以实现摆臂左右摆动的舵机21被应用在该系统中，则可以实现转弯机器人的转弯功能。

在巡行时，若第一巡行机器人遇到管道的阻碍物，第一巡行机器人通过调整半环形片1张开，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径增加，两个半环形片1的底端的距离增大，直至两个半环形片1的圆环形超过管道的直径，控制第一个巡行机器人的舵机21，其摆臂上摆，使得第一巡行机器人的环形片组上抬，各半环形片1的底部高于管道，第二巡行机器人的主动轮12继续行进，使得第一巡行机器人被抬高至管道上方而越过所述阻碍物(障碍物可以是法兰盘)，控制第一个巡行机器人的舵机21，其摆臂下摆，使得第一巡行机器人的环形片组下降，各半环形片1恢复至管道外围，第一巡行机器人通过调整半环形片1收缩，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径减小，两个半环形片1的底端的距离减小，直至两个半环形片1形成的圆环形的半径恢复至与管径相当(优选的，从动轮13的轮面再次接触管道面)，第一巡行机器人能够通过主动轮12继续前行；当第二巡行机器人行进中遇到同一阻碍物，第二巡行机器人通过调整半环形片1张开，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径增加，两个半环形片1的底端的距离增大，直至两个半环形片1的圆环形超过管道的直径，控制第二个巡行机器人的舵机21，其摆臂上摆，使得第二巡行机器人的环形片组上抬，各半环形片1的底部高于管道，第一巡行机器人的主动轮12继续行进，使得第二巡行机器人被抬高至管道上方而越过所述阻碍物，控制第二个巡行机器人的舵机21，其摆臂下摆，使得第二巡行机器人的环形片组下降，各半环形片1恢复至管道外围，第二巡行机器人通过调整半环形片1收缩，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径减小，两个半环形片1的底端的距离减小，直至两个半环形片1形成的圆环形的半径恢复至与管径相当(优选的，从动轮13的轮面再次接触管道面)。

在转弯时，其具体方案是：在巡行时，若第一巡行机器人遇到管道的转角，第一巡行机器人通过调整半环形片1张开，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径增加，两个半环形片1的底端的距离增大，直至两个半环形片1的圆环形超过管道的直径，控制第一个巡行机器人的舵机21，其摆臂上摆，使得第一巡行机器人的环形片组上抬，各半环形片1的底部高于管道，使得第一巡行机器人被抬高至管道上方，控制摆臂沿转弯方向侧摆，当轴向(机器人、导向轴或固定轴5的轴向)与转弯后的管道轴向一致后，控制第一个巡行机器人的舵机21，其摆臂下摆，使得第一巡行机器人的环形片组下降，各半环形片1恢复至管道外围，第一巡行机器人通过调整半环形片1收缩，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径减小，两个半环形片1的底端的距离减小，直至两个半环形片1形成的圆环形的半径恢复至与管径相当(优选的，从动轮13的轮面再次接触管道面)。

第二巡行机器人通过调整半环形片1张开，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径增加，两个半环形片1的底端的距离增大，直至两个半环形片1的圆环形超过管道的直径，控制第二个巡行机器人的舵机21，其摆臂上摆，使得第二巡行机器人的环形片组上抬，各半环形片1的底部高于管道，第一巡行机器人的主动轮12在转弯后的管道继续行进，使得第二巡行机器人被抬高至管道上方而越过转角，控制第二个巡行机器人的舵机21，控制摆臂沿转弯反向侧摆，当轴向(机器人、导向轴或固定轴5的轴向)与转弯后的管道轴向一致后，控制舵机21的摆臂下摆，使得第二巡行机器人的环形片组下降，各半环形片1恢复至管道外围，第二巡行机器人通过调整半环形片1收缩，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径减小，两个半环形片1的底端的距离减小，直至两个半环形片1形成的圆环形的半径恢复至与管径相当(优选的，从动轮13的轮面再次接触管道面)。

当然，在另一种方案中，第二巡行机器人通过调整半环形片1张开，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径增加，两个半环形片1的底端的距离增大，直至两个半环形片1的圆环形超过管道的直径，控制第二个巡行机器人的舵机21，其摆臂上摆，使得第二巡行机器人的环形片组上抬，各半环形片1的底部高于管道。控制第二个巡行机器人的舵机21，控制摆臂沿转弯反向侧摆，当轴向(机器人、导向轴或固定轴5的轴向)与转弯后的管道轴向一致后，第一巡行机器人的主动轮12在转弯后的管道继续行进，使得第二巡行机器人被抬高至管道上方而越过转角，控制舵机21的摆臂下摆，使得第二巡行机器人的环形片组下降，各半环形片1恢复至管道外围，第二巡行机器人通过调整半环形片1收缩，使得为一组的两个半环形片1的圆环形的直径减小，两个半环形片1的底端的距离减小，直至两个半环形片1形成的圆环形的半径恢复至与管径相当(优选的，从动轮13的轮面再次接触管道面)。蜗轮蜗杆副传动的作用在越障时也较为明显，越障时，一般越障摆臂角度在40～60度间，舵机21较为安全，然而，越障时，半环形片1的外扩角度基本达到了90度，舵机21需要在该角度维持一段时间，舵机21需通电在该摆动角度下维持一段时间，是主动维持摆臂角度，很大可能烧坏电机，由于无需通电，本实用新型的蜗轮蜗杆副是被动支撑，则很少受到影响。管道巡行机器人的最外的立板，或者顶板，或者其他能够进行固定的位置，安装传感器和无线通讯模块，通过传感器对于环境信息采集，特别是对于能够反映管道漏液的环境信息采集，能够实现对于管道漏液的监测，所述的传感器包括：雨滴检测传感器、温度传感器、湿度传感器等，还可以安装摄像头，对于指定区域管道拍摄照片，通过照片反映管道漏液情况，比如人工判断，或者机器学习判断等现有判断技术均可以实现该目的。管道巡行机器人可以安装定位模块，准确发送自己的巡行位置，从而能够定位拍照位置，在一种方案中，可以将拍摄图像与位置信息一并通过无线传输模块发出，一旦确定该图像反应的管道漏液，则即可以清楚该图像的拍摄位置，明确漏液位置。本实施例通过对于舵机的控制，能够对于管道巡行机器人进行分时的抬起前行，实现了管道巡行机器人的可越障巡行，且还进一步能够实现其转弯巡行。

上述各个方案中的所述的管道巡行机器人，简要的说，包括两个以上的环形部，所述环形部包括两个环形片组，环形片组包括左右两个半环形片1，两个半环形片1左右相对设置能组成圆环形片，环形部的环形片组轴向并行排列，位于左侧的半环形片1轴向间隔平行排列组成左侧半环形片组，位于右侧的半环形片1轴向间隔平行排列组成右侧半环形片组；环形部在轴向具有对应的立板组，各个环形部在轴向位于其立板组的两个立板之间，两个同侧且相邻的半环形片1间通过轴向上的连接板20固定；立板中在轴向位于最外侧的两个立板为外立板18，位于两个外立板18之间的其余立板为内立板19；各侧的轴向间隔平行排列的半环形片1具有弧形孔6，各侧的半环形片1均具有弧形孔6，各侧的固定轴5贯穿各侧的平行间隔排列的半环形片1的弧形孔6及内立板19，且内立板19的轴向孔与固定轴5固定配合，形成固定连接；各侧的固定轴5在轴向上的两个终端，固定连接在位于轴向上最外侧的两个外立板18上，固定轴5贯穿了全部半环形片1，左侧和右侧各一根固定轴5，固定轴5将同侧的不同的半环形片1在轴向连接；蜗轮2位于一个或多个两个相邻的环形部的前一个环形部的后立板与后一个环形部的前立板间，蜗轮轴4的两终端分别固定在最外侧的两个半环形片1上，将各半环形片1轴向连接，且蜗轮轴4贯穿了在半环形片1间的蜗轮2，蜗轮轴4与蜗轮2的轴向孔配合，形成固定连接；竖向设置的蜗杆3，其竖向底端的螺旋齿与所述蜗轮2啮合而组成交错轴齿轮副，蜗杆3的竖向顶端安装第一横向齿轮7，且该横向齿轮与第一电机16的竖向输出轴的横向齿面啮合，第一电机16固定在顶板；竖向锥齿轮10的轴向孔与轮轴44配合，轮轴44与主动轮12的轴向孔配合，横向锥齿轮9与竖向锥齿轮10啮合，横向锥齿轮9的轴向孔与连接轴11配合，横向锥齿轮9位于连接轴11的底端，连接轴11的顶端是第二横向齿轮8，第二横向齿轮8与第二电机17的竖向输出轴的横向齿面啮合，第二电机17固定在顶板；其中一组的两个相邻的环形部的前一个环形部的后立板与后一个环形部的前立板直接或间接固定顶板，顶板至少安装三个电机，两个第一电机16和一个第二电机17，第二电机17位于左、右两侧的第一电机16间。

在一种实施例中，提供一种管道漏液检测水盘，如图6所示，安装在管道下方，包括水盘22、无线通讯模块23(优选为NRF24l01芯片，本实用新型其他部分所述的无线通讯模块均可以采用该芯片)和传感器24，所述的水盘22由隔断分隔形成多个小区域的水盘点阵(优选为方形或圆形的区域)，各个点阵安装一个无线通讯模块23，各无线通讯模块23连接一个控制器(如单片机等)，各控制器连接一个安装在水盘点阵内的传感器24，各个控制器具有各自的编号，该编号与该水盘点阵一一对应，各个水盘点阵具有一个位置信息，某一水盘点阵内的传感器24检测到的其水盘点阵的漏液信号被传输至对应的控制器，该控制器发出漏液信号和其编号信号，并输出至无线通讯模块23，无线通讯模块23将该漏液信号和编号信号输出至上位机。所述的传感器可以是雨滴传感器，该情况适用液体监测，特别是漏水监测。或者其他能够对于监测液体进行信息采集的传感器。

通过上述硬件结构，实现了漏液信息采集和信息传输，且该信息藉由产品的构造，能够获得漏液的位置信息，从而，能够该产品能够将漏液位置信息进行采集和传输。通过水盘点阵对于漏液位置实现了定位，并能够发出该位置信息，使得现场人员能够获取漏液位置，使得漏液能及早发现和定位，及早修理。

上位机存储编号信号和其对应的水盘点阵的位置信息，上位机接收到漏液信号和编号信号，查询得到该编号信号对应的位置信息，输出漏液位置信息。当然，作为优选方案，该漏液位置信息包括水盘点阵的编号和/或其他能够反映漏液位置的信息，如具体的漏液位置坐标等。通过该方案，能够对于漏液的管道位置进行追踪。

当然，作为优选的方案，由于存在空间距离，由上层管道发生的漏液下落时会发生偏移，然而，偏移位置不会较大，此时，可以启动位于管道漏液检测水盘22上方的，在漏液管道的管道巡行机器人或者巡行可越障的管道巡行系统，使得管道巡行机器人巡行至该漏液水盘点阵对应的管道位置附近，对附近管道拍照，并传输拍照及拍摄所在位置信息，从而，能够尽快使得工程人员进一步确定实际发生漏液的管道位置。

可见，管道漏液检测水盘22和管道巡行机器人或者巡行可越障的管道巡行系统组成了一种基于水盘点阵定位的管道可巡行漏液检测和定位系统，能够提升单一管道漏液检测水盘22的漏液定位准确性。

在一种实施例中，提供一种管道巡航系统，如图7-10所示，具有一种管道巡航小车，在管道铺设其行进轨迹的磁条25，且在管道弯道处安装转弯臂29，该管道巡航小车的驱动电机是马达48，巡航小车车体安装的磁电机41能够与所述磁条25吸附，作为优选方案，磁电机贯穿车体，且部分壳体固定在车体上，且吸磁部由贯穿孔向下伸出并靠近磁条，作为更优选的方案磁电机41安装在车体中央位置，马达48驱动管道巡航小车的驱动轮27沿着磁条25行进，作为优选方案，所述的马达输出轴的齿轮与驱动轮的轮轴的齿轮啮合，从而能够对驱动轮驱动，所述管道巡航小车包括车体26、马达48、磁电机41、驱动轮27、导向轮28和过弯道轮43，所述的马达48连接并驱动驱动轮27转动，驱动轮27是车体26的两个同轴后轮，导向轮28是车体26的两个同轴前轮，过弯道轮43是位于车体26前部的横向轮，且支出车体之外，在车体26前部的两侧各有一个，所述的车体26行驶到所述的转弯臂29，一侧过弯道轮43与转弯臂29抵触，使得导向轮28轨迹向转弯侧偏移，使得车体26转弯。作为优选方案，转弯臂29是凹面臂，且凹面臂的在边侧位置具有一段直线臂，过弯道轮28朝向转弯臂29侧被设置成与凹面配合的凸面的轮面。从而能够更为贴合接触，转弯更为顺畅，而直线臂保证了小车拐弯后，通过直面对其行进速度方向进行调整，保持拐弯后的直线行进。

当然，小车的车轮可以采用麦克纳姆轮，可以具有360度的旋转角度。马达对驱动轮的驱动可以使用二驱车或四驱车等驱动手段。

所述小车车体26的宽度是管径的1/3～1/2。从上述方案可以看出，小车可以做到更小的体积，相对于管道巡行机器人，其体积能够更小可以更为灵活的在管道巡航，然而，其越障能力较管道巡行机器人更弱。

所述的管道巡航小车安装传感器、定位模块和无线通讯模块，在其巡航中，某一管道位置的漏液信号和定位模块发出的位置信息被传输至控制器，控制器发出漏液信号和位置信息，并输出至无线通讯模块，无线通讯模块将该漏液信号和位置信息输出至上位机。所述的传感器可以是雨滴传感器，该情况适用液体监测，特别是漏水监测。或者其他能够对于监测液体进行信息采集的传感器。

在一种优选方案中，还可以在车体26安装摄像头，对漏液位置进行拍照。该内容与管道巡行机器人的摄像头、定位模块、无线通讯模块等技术相同。

由此，对于光滑管道，管道上不具有影响巡航小车巡航的所述障碍物时，可以使用管道巡航系统，替代所述的管道巡行机器人，可以启动其，巡航至该漏液水盘点阵对应的管道位置附近，对附近管道拍照，并传输拍照及拍摄所在位置信息，从而，能够尽快使得工程人员进一步确定实际发生漏液的管道位置。

本实施例通过磁条寻迹，能够使得小车过弯道存在可能，且使用安装在管道弯道处的转弯臂配合小车转弯，能够使得转弯后车辆速度能够朝向磁条方向，转弯准确，不会导致导向方向与磁条偏离过大。

当然，作为优选的方案，由于存在空间距离，由上层管道发生的漏液下落时会发生偏移，然而，偏移位置不会较大，在检测到漏液时，此时，可以启动位于管道漏液检测水盘上方的，在漏液管道的管道巡航小车，使得管道巡航小车巡航至该漏液水盘点阵对应的管道位置附近，对附近管道拍照，并传输拍照及拍摄所在位置信息，从而，能够尽快使得工程人员进一步确定实际发生漏液的管道位置。可见，管道漏液检测水盘和管道巡航小车组成了一种基于水盘点阵定位的管道可转弯巡航的漏液检测和定位系统，能够提升单一管道漏液检测水盘的漏液定位准确性。

作为管道漏液检测水盘的一种替代方式，提供一种地面漏水巡逻系统，其包括地面寻迹巡逻小车，地面铺设黑色航道(如黑色胶带、黑色条带等)，地面小车安装光电传感器(光电对管)，光电对管，沿着黑色航道航行，能够用来采集赛道数据的传感器有很多种，比如红外传感器、黑白线检测传感器、光电传感器和摄像头等。地面寻迹巡逻小车的车轮是麦克纳姆轮，可以在地面寻迹巡逻小车不改变朝向的同时进行360°移动，方便配合光电管进行地面循迹。地面寻迹巡逻小车的控制器(单片机)为主控模块，接受并判断信号，控制电机驱动。用L293芯片驱动电机，产生信号驱动小车前进时，是通过光电对管是否检测到黑色航道产生的电平信号通过LM339芯片在返回到单片机，单片机再根据检测信号判断寻迹前行，发出驱动信号，电机驱动并使得车轮转动实现小车自动循迹的功能。小车安装的传感器可以是雨滴传感器，该情况适用液体监测，特别是漏水监测。或者其他能够对于监测液体进行信息采集的传感器。在一种优选方案中，地面寻迹巡逻小车安装摄像头，对漏液位置进行拍照，该内容与管道巡行机器人的摄像头、定位模块、无线通讯模块等技术相同。所述的传感器可以是雨滴传感器，该情况适用液体监测，特别是漏水监测。或者其他能够对于监测液体进行信息采集的传感器。地面寻迹巡逻小车能够根据黑色航道寻迹航行，在规定航线进行巡航，能够实现管道漏液监测的巡航。

当然，作为优选的方案，由于存在空间距离，由上层管道发生的漏液下落时会发生偏移，然而，偏移位置不会较大，在检测到漏液时，此时，可以启动位于管道漏液检测水盘上方的，在漏液管道的管道巡行机器人或者巡行可越障的管道巡行系统或者管道巡航小车，使得管道巡行机器人巡行或管道巡航小车巡航至该地面小车对应的管道位置附近(即管道漏液位置附近)，对附近管道拍照，并传输拍照及拍摄所在位置信息，从而，能够尽快使得工程人员进一步确定实际发生漏液的管道位置。

可见，地面漏水巡逻系统与管道巡行机器人或者巡行可越障的管道巡行系统组成了一种基于光电寻迹的可越障的管道漏液监测系统。地面漏水巡逻系统与管道巡行机器人形成了一种地面与管道同步漏液巡航系统。能够提升单一管道漏液检测的定位准确性。

对于管道泄漏，如漏液、漏气等，除管道外，法兰也是常见泄漏的位置，为了能够更为准确的对法兰泄漏进行监测，提出一种法兰漏水检测节点，如图11所示，其被固定在漏液可能性较高的法兰上。法兰漏水检测节点包括电机30、齿轮31、摄像头32、固定柱(优选为铜柱33)、履带34、可变管径外轮廓35，可变管径外轮廓35包括两个环形轮廓，如图12所示，各环形轮廓包括若干组变形板。一组变形板包括第一板36和第二板37，第一板36的两个端部为一板一部38和一板二部39，第二板37的两个端部为二板一部40和二板二部41，两板通过中央位置铰接并交叉叠放为X形，一板一部38和二板一部40为两个前分叉端部，一板二部39和二板二部41为两个后分叉端部。

若干组变形板的相邻的两组变形板，后一组变形板的一板一部38与前一组变形板的二板二部41铰接，后一组变形板的一板二部39与前一组变形板的二板一部40铰接，各组变形板围接形成圆环形的可变管径外轮廓35。

两个环形轮廓沿管道轴向并行排列，且，两个环形轮廓中各组变形板相对，若干相对的变形板，通过固定柱连接中央位置的铰接孔，将两个环形轮廓连接，各固定柱排列成圆环形支撑，作为优选方案，可以间隔3～6个环形板设置一个固定柱。

两个环形轮廓的外侧，在至少一侧，固定柱的支撑段伸出铰接孔，各支撑段随固定柱排列成圆环形。

所述的电机30被机架或管道等支撑机构支撑，电机30的输出轴连接齿轮31，齿轮31与履带34内周啮合，且履带34的内周围绕在固定柱的支撑段的外周，由排列成圆环形的支撑段对履带34支撑，履带34外周某一位置安装摄像头32，优选为红外检测热成像摄像头32，摄像头32朝向两个环形轮廓的内部，目的是使得摄像头32的拍摄区域能够覆盖被可变管径外轮廓35套接的管道和法兰部分。

电机30的旋转，由齿轮31随动转动，齿轮31带动履带34围绕排列成圆环形的支撑段转动，履带34转动时红外检测热成像摄像头32也随之转动，在适应不同管径时，通过可变管径外轮廓35改变其直径，即通过对于相邻两组的变形板交叉形成的平行四边形，能够改变该两组变形板中间铰接点的距离，拉伸或收缩各相邻两组变形板，使得铰接点的距离拉长或缩短，从而能够调整可变管径外轮廓35的直径，因而该结构具有可伸缩、灵活性强的优点，方便装置根据管道轮廓调整直径，全方位实时监测管道状况。

上述任一位于管道相应位置的法兰漏水检测节点或管道巡行机器人或者巡行可越障的管道巡行系统或者管道巡航系统或者管道漏液检测水盘或者地面漏水巡逻系统中的一个或两个以上的组合成一种漏液监测系统，实现各自漏液监测功能的同时，形成了对于漏液监测巡航的组合，可以更为方便的将传感器或摄像头用于不同状况的管道监测，特别是各个系统与法兰漏水检测节点组合，能够加强对于法兰这一特定位置的漏液监测。

由上述记载的各个方案，不同的漏液检测方式可相互配合，能够针对大部分类型的管道进行监测，这三种方式可以针对三种不同的管道情况而进行检测，漏液检测可行性较高。如图13和图14所示，第一种为管道巡行机器人，通过模块检测管道表面漏液情况，此方式可以根据管道的不同尺寸改变自己的形状，从而适应更多的管道类型，且能够扩展为具有越障功能的管道巡行机器人；第二种为定点检测，法兰漏水检测节点，在容易漏液的节点(如管道转角处)进行360°环绕红外检测，对此处法兰盘有100％覆盖率，可检测管道变形、弯曲、孔眼、裂缝以及管道腐蚀等损伤状况，进一步提高漏液检测率；第三种为地面寻迹巡逻小车，在管道下方设计寻迹路线，在一种方案中，通过检测地面温湿度从而检测漏液情况。地面寻迹巡逻小车一旦检测到管道下方温湿度异常，便会发送数据给管道巡行机器人，管道巡行机器人巡行到指定位置，对位置进行监测，发现异常便会发出警报。对于某些结构特殊的法兰盘，管道巡行机器人难以实现越障功能，法兰盘是漏液多发点，便在此处安装所述的定点检测。三种方式相辅相成，三位一体，形成一种精准、可靠的系统，加之整个系统具有自动开机检测、自动关机节能的功能，具备GPS定位模式，可将信息自动上传至APP中，能够解决管道漏液监测难题，上述方案，专为复合能源管道漏液检测设计。由于更低廉的成本，更高效的监测效率是当下漏液监测服务市场的需求，系统由满足以上条件的管道巡行机器人、法兰漏水检测节点、地面漏水巡逻小车等多种检测方式组成。由多种方式采集数据，通过4G无线传输模块(或其他无线通讯模块)上传漏液监测信息至APP中，给人更直观的数据，后台将收集到的信息进行大数据深度学习并处理，分析得出针对性的处理方案。复合能源供热管道漏液检测系统研发可靠性高、通用型好、成本低廉的重要经济意义。

管道巡行机器人位于管道处，在舵机21的控制下，拱桥型车身和机械手臂可以实现不同直径管道上法兰盘结构的越障。其结构解决了管道机器人不能越过法兰盘障碍的问题。安装红外摄像头，红外线可实时检测外防腐层的现状，例如防腐层老化情况、破损位置及破损大小状况、破损处管体的腐蚀电流流向等，并将数据传输至APP中，APP将鉴别并确定已形成和即将形成外腐蚀缺陷的位置(如图像对比或人工判断等)，并可绘制管道的立体成像图、解释成果图，以便更直观了解管道的腐蚀、损伤、变形情况。与此同时，针对检测管道内物质的不同，在管道巡行机器人上放置针对此物质特性的声音和气体传感器模块，例如：在运输液氨的管道中，管道内气压相对于管道外气压较高，液氨泄露时会气化为气态，在FFT滤波过滤外界干扰声音的辅助下，通过液氨传感器模块和声音传感器模块的监测，用户可多方式检测到漏液的发生，管道一旦产生漏液，传感器发生警报，便于及时修补，从而提高检测率。

液体点阵检测装置是，管道巡行机器人备用实施方案在管道正下方放置液体点阵检测装置，在一种方案中，装置中装有一定溶解度的NaCl溶液，如果管道发生泄露情况，漏液沿管壁滴入液体点阵检测装置中，通过NaCl溶液的导电性和点阵传感器检测装置，从而得知具体漏液情况及位置并传输给客户端。当然对于漏水来说，使用雨滴传感器可以进行检测。此装置大程度降低了成本且易安装，适用于多种情况。

法兰盘为管道连接处，属于漏水高发区域，故法兰漏水检测节点专门监测法兰盘处漏水情况，法兰漏水检测节点的舵机21可以根据PWM波的长短来旋转不同的角度，齿轮齿条啮合，带动摄像头的往复转动。

地面巡逻机器人可以自动根据温湿度、地面明暗、地面颜色变化等特征检测地面漏液情况并将信号传输回APP以进行漏液分析。

管道巡行机器人在指定区域进行巡行的过程中，运用超声波技术探测机器人与前方障碍物的距离，当管道巡行机器人的a点与障碍物的b点距离小于或等于五厘米时产生第一个停止向前巡行的指令，机器人随即反向巡行，当反向巡行至机器人距离最近障碍物不足五厘米时，产生第二个停止向前巡行指令，第一个指令产生到第二个指令产生，为一个探测周期。在某些直径较大的法兰盘处，管道巡行机器人无法进行越障，便设置法兰漏水检测节点，以监测法兰盘处漏水状况，弥补了管道巡行机器人的检测漏洞。

在管道的正下方设置可供地面漏水巡逻小车的寻迹黑线，使地面漏水巡逻小车可检测管道滴水情况，并将数据分别传输给法兰漏水检测节点与管道巡行机器人，如果检测到漏水点刚好位于法兰盘处，法兰漏水检测节点接收指令开始检测漏液情况；如果检测到漏水点位于管道下方，地面漏水巡逻机器人将位置与里程信息发送给管道巡行机器人，后者巡行至漏水处并检测具体情况。

APP可根据三种机器人检测得到的管道情况鉴别并确定已形成和即将形成外腐蚀缺陷的位置，测量并评价阴极保护系统的运行情况以及保护水平，例如管道是否获得全面、合适的阴极保护、是否存在欠保护或过保护状况。从而根据大数据分析给业主提供全面、合理、科学的维护、维修管理方案、腐蚀控制措施建议，确保防腐完整的有效性。

现有技术只针对于固定的管道位置进行检测，并且只能通过简单的警报器进行报警，方式单一，精度不高。而本专利方案有多种检测方式，检测精度高，操作简单易上手，控制方便，且有配套的预警APP，对于管道漏液的治理更加具有时效性和精准性。

管道巡行机器人实现竖直管道的巡行时，机器人通过传动结构将转动变为蜗轮轴4的摆动，从而适应不同直径的管道，再缩小角度抱紧管道，进行巡行，且传动轴一旦调整完毕即可实现自锁，从而保证了半环形片1外扩角度维持的稳定性，保证了巡行的顺畅和稳定。

管道越障时，机器人后端夹紧管道，前端抬起，前端跨过障碍后夹紧管道，后端随后抬起。车体在管道上来回巡行时，可以收集各类数据以供用户查看实时管道情况，同时，也可以在可疑位置移动拍照，进行记录。

法兰漏水检测节点被固定在漏液高发处，通过电机的旋转带动履带，再通过履带带动可变管径外轮廓，履带转动时红外检测热成像摄像头也随之转动，可变管径外轮廓具有可伸缩、灵活性强的优点，方便装置根据管道轮廓调整直径，全方位实时监测管道状况。

地面漏水巡逻系统的巡逻小车受电机控制，通过传感器按照定制的路线行驶，也可根据人为设定的周期时间进行循迹勘察。当有水滴穿过管道巡行机器人和法兰漏水监测节点这两者的检测盲区时，必定可以滴落到雨滴传感器或温湿度传感器上，传感器将信号发送到单片机系统，系统处理信息后将漏点位置和温湿度数据传输到APP中，这种检测方法可以弥补以往系统无法检测盲区漏液情况的弊端，使管道实时监测系统更加完善。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，具有一种管道巡航小车，其特征在于，在管道铺设其行进轨迹的磁条（25），且在管道弯道处安装转弯臂（29），该管道巡航小车的驱动电机是马达（48），巡航小车的车体（26）安装磁电机（41）并能够与所述磁条(25)吸附，磁电机（41）驱动管道巡航小车沿着磁条（25）行进，所述管道巡航小车包括车体（26）、马达（48）、磁电机（41）、驱动轮（27）、导向轮（28）和过弯道轮（43），所述的马达（48）连接并驱动驱动轮（27）转动，驱动轮（27）是车体（26）的两个同轴后轮，导向轮（28）是车体（26）的两个同轴前轮，过弯道轮（43）是位于车体（26）前部的横向轮，且支出车体之外，在车体（26）前部的两侧各有一个，所述的车体（26）行驶到所述的转弯臂（29），一侧过弯道轮（43）与转弯臂（29）抵触，使得导向轮（28）轨迹向转弯侧偏移，使得车体（26）转弯，转弯臂（29）是凹面臂，且凹面臂的在边侧位置具有一段直线臂，过弯道轮（43）朝向转弯臂（29）侧被设置成与凹面配合的凸面的轮面。

2.如权利要求1所述的管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，其特征在于，磁电机（41）上、下贯穿车体，且部分壳体固定在车体上，且吸磁部由贯穿孔向下伸出并靠近磁条。

3.如权利要求1所述的管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，其特征在于，在车体安装对漏液位置进行拍照的摄像头。

4.如权利要求1所述的管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，其特征在于，所述的管道巡航小车安装传感器、定位模块和无线通讯模块，在其巡航中，某一管道位置的漏液信号和定位模块发出的位置信息被传输至控制器，控制器发出漏液信号和位置信息，并输出至无线通讯模块，无线通讯模块将该漏液信号和位置信息输出至上位机。

5.如权利要求4所述的管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，其特征在于，所述的传感器是雨滴传感器。

6.如权利要求1所述的管道磁吸附可转弯的物联网巡航系统，其特征在于，所述管道巡航小车的车体（26）的宽度是管径的1/3~1/2。

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