一种管道内检测器实时监控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种管道内检测器实时监控系统及方法，涉及管道内检测器实时监控技术领域。本发明专利技术系统包括数据采集单元、SOC估计单元、控制单元、网络单元、上位机、选择单元；数据采集单元采集管道内检测器的检测数据，并与SOC估计单元、控制单元、网络单元依次串行连接，上位机管道内检测器通过无线通讯连接，网络单元同时与控制单元以及上位机双向连接，控制单元输出端连接所述选择单元输入端，选择单元输出端连接至管道内检测器；实时监控管道内检测器的工作状态并获取内检测器电池组的电流、电压、温度、SOC参数，可以得知内检测器的当前速度以及大概位置，在内检测器发生卡堵时，通过改变内检测器发电机工作方式，使其前进。使其前进。使其前进。

【技术实现步骤摘要】
一种管道内检测器实时监控系统及方法


[0001]本专利技术涉及管道内检测器实时监控
，尤其涉及一种管道内检测器实时监控系统及方法。

技术介绍

[0002]管道内检测器工作长期处于管道内部，现有技术只能通过将内检测器放入管道中进行工作，之后将监测的数据进行统一的处理分析，而不能通过实时的对管道内检测器进行监控。而且管道内检测器在密闭的管道中，加上油管上的垃圾或者转弯时可能会使内检测器发生卡堵现象，如若卡的时间过长，它的电量很快将耗尽，给检测工作带来极大的不便和麻烦，使得检测器不能顺利达到检测要求，甚至造成检测质量下降。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种管道内检测器实时监控系统及方法，在保证安全高质量地完成监测工作的基础上，防止管道内检测器发生卡堵现象，延长内检测器在管道中的工作时间，实时的获取管道缺陷数据以及内检测器的实时运行状态；
[0004]本专利技术所采取的技术方案是：
[0005]一方面，一种管道内检测器实时监控系统，包括数据采集单元、SOC估计单元、控制单元、网络单元、上位机、选择单元；
[0006]所述数据采集单元采集管道内检测器的检测数据，并与所述SOC估计单元、控制单元、网络单元依次串行连接，所述上位机管道内检测器通过无线通讯连接，所述网络单元同时与控制单元以及上位机双向连接，控制单元输出端连接所述选择单元输入端，选择单元输出端连接至管道内检测器；
[0007]所述数据采集单元包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器、信号调理电路以及模数转换器；所述电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器检测到电压信号、电流信号、温度信号、速度信号、里程信号，将上述所有信号输出至信号调理电路，信号调理电路信号传输至模数转换器，模数转换器将信号数字化并传输至SOC估计单元；
[0008]所述SOC估计单元包括SOC估计单元处理器模块以及电池组剩余电量估计模型；
[0009]所述网络单元包括网络单元处理器、GPRS模块；其中所述GPRS模块为物联网无线数据终端，利用公用GPRS网络为用户提供无线、长距离数据传输功能，所述网络单元处理器用于打包从控制单元接收到的数据，同时将GPRS模块从上位机接收到的控制内检测器发电机工作方式的操作指令传送到控制单元；
[0010]所述选择单元，包含控制电路、充电电路以及放电电路，所述控制单元连接控制电路，控制电路同时连接充电电路与放电电路。
[0011]另一方面，一种管道内检测器实时监控方法，基于前述一种管道内检测器实时监控系统实现，包括以下步骤：
[0012]步骤1：对数据采集单元的电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器、模数转换器进行初始化并进行参数设置，并为电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器进行ID分配；
[0013]步骤2：建立信号传输通道模型，在管道内检测器和上位机链路建立信号传输通道模型,除了存在无线信道衰落，还存在链路的铁损耗、水损耗对传输信号的影响，信号传输通道模型如下式所示:
[0014]F＝h/L
[0015]其中F表示管道内检测器和上位机的信道响应,h为传输信号的起始状态，L表示信道的路径损耗；
[0016]步骤3：构建信号模型：信号传输采用GPRS模式在管道内检测器和上位机之间进行双向通信，上位机接收信号y
m
(t)为:
[0017]y
m
(t)＝h1/L1+n(t)
[0018][0019]其中,L1为管道内检测器与上位机之间传递信号的路径损耗；h1为管道内检测器与上位机链路的发射信号；n(t)是均值为0的白噪声，t是信号传输时间；λ表示信号波长,d表示信号传输距离,G
w
和G
fe
分别表示水损耗系数和铁损耗系数；
[0020]步骤4：将电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器的检测数据实时的发送给SOC估计单元，进行管道内检测器的剩余电量的估算；
[0021]步骤4.1：建立管道内检测器电池组的二阶电池模型；
[0022]步骤4.1.1：建立管道内检测器电池组模型的微分方程，如附图图4：
[0023]设R为电池的等效欧姆内阻，R1和R2分别为电池电化学极化和浓差极化产生的等效内阻，R1和C1等效为锂离子电极间传输时受到的阻抗，U1为R1和C1两端的电压值，R2和C2等效为锂离子在电极材料中扩散时受到的阻抗，U2为R2和C2两端的电压值，U(t)表示电池的端电压。由戴维南定理得到以下的公式:
[0024][0025][0026]U(t)＝f(s,t)-U1(t)-U2(t)-RI(t)+v(t)
[0027]式中，和分别表示电压U1和U2微分；I(t)表示电流；s表示SOC大小；t为采样时刻；f(s,t)表示OCV和SOC的函数关系，OCV为电池的开路电压；v(t)为计算过程产生的观测噪声。
[0028]步骤4.1.2：对步骤4.1.1中公式进行离散化：
[0029][0030][0031]U(k)＝f(s,k)-I(k)R-U1(k)-U2(k)+v(k)
[0032]式中：τ1＝R1C1，τ2＝R2C2[0033]步骤4.2：采用BP神经网络法计算SOC值，其中，神经网络的3个输入量为电压、电流以及温度值，输出为SOC值，如下式所示；
[0034][0035][0036]X
j
＝[I
t
,U
t
,T
t
]T
[0037]其中，X
i
为输入，I
t
,U
t
,T分别为t时刻电流传感器、电压传感器、温度传感器的数值，Y
h
为隐含层输出，S
t
为SOC值，V
ih
为输入层与隐含层之间的权重，θ1，θ2为偏置量，W
h
为隐含层与输出层之间的权重，f为单极性Sigmoid函数；
[0038]步骤4.3：随着管道内检测器监测工作的进行，电池组剩余电量不断减小，根据SOC随时间变化的特性曲线，判断当SOC在0.4～0.8之间时，选择采用AH积分法计算SOC值；
[0039]步骤4.4：使用AH积分法来计算SOC值，如下式所示：
[0040][0041]其中，C
N
为电池额定容量；I(t)为电池t时刻电流；η为修正因子；S(t0)为AH积分法对应的初始SOC，由BP神经网络求得，S(t)表示t时刻的SOC。
[0042]步骤:4.5：判断SOC的值是否处于0.4～0.8，若是，执行步骤4.2，若否，执行步骤4.6；
[0043]步骤4.6：得到管道内检测器电池组的SOC；
[0044]步骤5：将电流传感器、电压传感器、温度传感器、速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道内检测器实时监控系统，其特征在于：包括数据采集单元、SOC估计单元、控制单元、网络单元、上位机、选择单元；所述数据采集单元采集管道内检测器的检测数据，并与所述SOC估计单元、控制单元、网络单元依次串行连接，所述上位机管道内检测器通过无线通讯连接，所述网络单元同时与控制单元以及上位机双向连接，控制单元输出端连接所述选择单元输入端，选择单元输出端连接至管道内检测器；所述数据采集单元包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器、信号调理电路以及模数转换器；所述电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器检测到电压信号、电流信号、温度信号、速度信号、里程信号，将上述所有信号输出至信号调理电路，信号调理电路信号传输至模数转换器，模数转换器将信号数字化并传输至SOC估计单元；所述SOC估计单元包括SOC估计单元处理器模块以及电池组剩余电量估计模型；所述网络单元包括网络单元处理器、GPRS模块；其中所述GPRS模块为物联网无线数据终端，利用公用GPRS网络为用户提供无线、长距离数据传输功能，所述网络单元处理器用于打包从控制单元接收到的数据，同时将GPRS模块从上位机接收到的控制内检测器发电机工作方式的操作指令传送到控制单元；所述选择单元，包含控制电路、充电电路以及放电电路，所述控制单元连接控制电路，控制电路同时连接充电电路与放电电路。2.一种管道内检测器实时监控方法，通过权利要求1所述一种管道内检测器实时监控系统实现，其特征在于：包括以下步骤；步骤1：对数据采集单元的电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器、模数转换器进行初始化并进行参数设置，并为电压传感器、电流传感器、温度传感器、速度传感器、里程传感器进行ID分配；步骤2：建立信号传输通道模型，在管道内检测器和上位机链路建立信号传输通道模型,除了存在无线信道衰落，还存在链路的铁损耗、水损耗对传输信号的影响，信号传输通道模型如下式所示:F＝h/L其中F表示管道内检测器和上位机的信道响应,h为传输信号的起始状态，L表示信道的路径损耗；步骤3：构建信号模型：信号传输采用GPRS模式在管道内检测器和上位机之间进行双向通信，上位机接收信号y
m
(t)为：y
m
(t)＝h1/L1+n(t)其中，L1为管道内检测器与上位机之间传递信号的路径损耗；h1为管道内检测器与上位机链路的发射信号；n(t)是均值为0的白噪声，t是信号传输时间；λ表示信号波长，d表示信号传输距离，G
w
和G
fe
分别表示水损耗系数和铁损耗系数；步骤4：...

【专利技术属性】
技术研发人员：马大中，曹佳佳，汪刚，徐行，陈冠华，韩宇，刘金海，翟泰博，贾亮，杨天宇，李建霞，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：