[发明专利]一种管道内超细缆驿站式通信系统及通信方法

权利要求书

1.一种管道内超细缆驿站式通信系统，其特征在于，包括管道通信系统和探伤机器人(4)组成，所述管道通信系统包括铺设在在役管道(2)内的两根超细缆(5)，两根超细缆(5)分别为线缆V+和参考电位线缆Vr，所述两根超细缆(5)之间并联设置有若干智能节点(1)，所述探伤机器人(4)与智能节点(1)间采用无线短距通信，智能节点(1)间进行驿站式有线通信，所述管道(2)外沿线还依次设置有若干泵站(3)，若干智能节点依次通过线缆V+和参考电位线缆Vr以及泵站处的控制终端机连接形成通信链路；

所述每个智能节点(1)的具体内部电路结构为：包括控制器，所述控制器的第三i/o口与开关K2连接后连接至超细缆(5)的线缆V+上，所述开关K2为N沟道增强型mos管，所述控制器的电源端VC与充电芯片电能输出端Cout连接，控制器的第一i/o口与开关K1连接后连接至超细缆(5)的线缆V+上，所述开关K1为P沟道耗尽型mos管，开关K1的漏极又与控制器的第二i/o口连接，同时，开关K1的漏极连接电阻R后又连接至充电芯片，所述充电芯片的电能输入端连接电容C1后接地，充电芯片的C+和C-之间连接有电容C2，充电芯片的电能输出端Cout与接地端还连接带中间抽头的超级电容C，记作电容C3和电容C4；

所述智能节点(1)采用超级电容或储能电池供电；

所述每个泵站(3)内设置有控制终端(7)，控制终端(7)连接有电源(6)，电源(6)又与电流检测传感器(9)连接，电流检测传感器(9)又与总开关(10)连接，所述控制终端(7)还与接口板卡(8)连接，接口板卡(8)同时也与总开关(10)连接，所述总开关(10)为单刀双掷开关，所述探伤机器人(4)将管道(2)沿线任一点的管道内壁探伤信息通过驿站式通信链路传输给管道外泵站(3)处控制终端(7)。

2.一种管道内超细缆驿站式通信系统的通信方法，其特征在于，基于权利要求1所述的管道内超细缆驿站式通信系统，具体按照以下步骤实施：

步骤1、当探伤机器人(4)行走在管道(2)内任一智能节点(1)处时，所述智能节点(1)和探伤机器人(4)之间实现短距无线通信，由管道(2)外泵站(3)的控制终端(7)、接口板卡(8)、电源(6)、电流检测传感器(9)、总开关(10)、内嵌有智能节点(1)的细缆(5)、探伤机器人(4)终端构成驿站式通信链路的物理层，为驿站式通信做好准备；

步骤2、若所述步骤1中的智能节点(1)中超级电容C电量充足满足通信需求，则实现通信：探伤机器人(4)检测到管壁信息，当其行走到任一智能节点(1)处，该智能节点(1)和探伤机器人(4)短距无线通信，管壁探伤信息传给该智能节点(1)，该智能节点(1)将信息传给上行链路方向的下一节点，所述上行链路方向指探伤机器人(4)至控制终端(7)的传递方向，实现上行信息的驿站式传输，当控制终端(7)传递信息给智能节点(1)或探伤机器人(4)时，首先控制终端(7)传递信息给临近的智能节点(1)，智能节点(1)间接续传递数据包，当需要传给探伤机器人(4)时，距探伤机器人(4)最近的智能节点(1)和探伤机器人(4)间无线短距通信，实现下行链路方向信息的驿站式传输，所述下行链路方向是指控制终端至探伤机器人终端；

步骤3、当所述步骤2中管道内外信息长时间长距离传输时，智能节点(1)中超级电容C电能存在消耗，当出现智能节点(1)中超级电容C的电压降低到设定阈值Q时，通过控制总开关(10)和开关K1及开关K2，智能节点(1)中控制器和总线线缆V+的串口通信连接断开，智能节点(1)和电源(6)间充电链路形成，整个系统从通信状态转到充电状态；

步骤4、当所述步骤3系统转到充电状态后，对电容C3、电容C4充电使超级电容电压到一定阈值时，通过控制开关K1，若干智能节点(1)中的充电芯片和电容C3、电容C4依次从电源总线线缆V+上摘除，在此期间通过电流检测传感器(9)监测总线上充电电流，当总线上充电电流小于设定的阈值I_H时,控制总开关(10)使其切断电源(6)与总线的连接，通过控制开关K2，使控制器和总线线缆V+的串口通信连路闭合，若干智能节点(1)依次通过线缆V+和参考电位线缆Vr和泵站处的控制终端连接形成通信链路。