[发明专利]一种基于红外热成像的海底管道巡线机器人及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及海底管道无损检测技术领域和潜水机器人设备领域，具体是一种基于红外热成像的海底管道巡线机器人及其控制方法。

背景技术

随着能源需求的增加，作为海上油气能源的开发利用越来越受到各国政府的重视，管道作为海上油气开发输送的主要手段在海上油气开发过程中扮演着重要的角色。与此同时，管道运输的安全性问题也越来越受到各国政府的重视，由于传输介质的危险性、污染性和所处环境的特殊性，一旦发生事故必将造成巨大的生命财产损失和严重的环境污染。管道泄漏检测是石油、化工、天然气等领域中需要解决的重要问题之一，而管道内检测是管道泄漏检测的一种重要的方法。在进行管道内检测时，有必要知道管道内检测器当前时刻在管道中的位置，而且当内检测器在管道内部出现故障或者卡堵时，需要及时确定其具体位置，并将其取出。如果长时间卡在管道中，使得流体不能正常运输，将会造成巨额的经济损失和环境的污染。针对该问题，现有技术中的方法有：基于检测脉冲电磁信号的追踪系统和基于声波检测的管道内检测器追踪方法，但这些方法都不能实现对海底管道内检测器自动跟踪和精确定位这两项技术要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于红外热成像的海底管道巡线机器人及其控制方法。

本发明的技术方案是：

一种基于红外热成像的海底管道巡线机器人，用于海底管道巡线检测，该机器人包括红外热成像摄像头、低频电磁波检测模块、GPS/北斗双模定位模块、LED光电模块、姿态位置控制模块、超低频电磁波发射模块、中央处理模块、图像存储模块和机器人本体；

红外热成像摄像头倾斜安装在机器人本体外部的前端，低频电磁波检测模块安装在机器人本体下部，LED光电模块安装在机器人本体上方，图像存储模块、姿态位置控制模块、超低频电磁波发射模块、中央处理模块和GPS/北斗双模定位模块均安装在机器人本体内部；

红外热成像摄像头的输出端、GPS/北斗双模定位模块的输出端、低频电磁波检测模块的输出端分别连接中央处理模块的不同输入端，中央处理模块的不同输出端分别连接图像存储模块的输入端、超低频电磁波发射模块的输入端、姿态位置控制模块的输入端和LED光电模块的输入端。

所述机器人本体采用潜水器航空模型。

所述红外热成像摄像头用于通过热成像方式实时拍摄海底管道轮廓，并将拍摄到的海底管道轮廓热红外图像传输至中央处理模块。

所述低频电磁波检测模块用于实时采集海底管道内检测器的低频电磁波装置所产生的低频电磁波，并将采集到的低频电磁波传输至中央处理模块。

所述GPS/北斗双模定位模块用于在海底管道巡线机器人无法识别海底管道线路时获得自身位置，并与指定返航位置坐标进行比较后实现自主返航。

所述LED光电模块用于海底管道内检测器堵塞在海底管道内时，通过光信号和超低频电磁波模块发射的超低频电磁波信号，辅助潜水员准确找到海底管道巡线机器人位置，进而准确定位海底管道内检测器在海底管道内的堵塞位置。

所述姿态位置控制模块用于控制海底管道巡线机器人沿海底管道走向前进。

所述超低频电磁波发射模块用于向水面船只发射超低频电磁波，通过水面船只的超低频电磁波接收装置和定位装置获得海底管道巡线机器人的位置，并结合LED光电模块的闪烁信号辅助潜水员准确找到海底管道巡线机器人位置。

所述中央处理模块用于接收拍摄到的海底管道轮廓图像数据、采集到的低频电磁波和GPS/北斗双模定位模块获得的位置数据，并根据这些数据得到姿态位置控制模块所需的控制信息、LED光电模块的控制信号和超低频电磁波发射模块的控制信号。

一种海底管道巡线机器人的控制方法，包括如下步骤:

步骤1:在海上平台管线开端投放基于红外热成像的海底管道巡线机器人;

步骤2:实时判断海底管道巡线机器人能否正确识别出管线:通过热成像方式能拍摄到海底管道轮廓，则海底管道巡线机器人能正确识别出管线，执行步骤4;否则海底管道巡线机器人不能正确识别出管线，此时，调整机器人本体的姿态，执行步骤3;

步骤3:若调整机器人本体的姿态后，海底管道巡线机器人能正确识别出管线，则执行步骤4;否则海底管道巡线机器人上浮至水面，开启GPS/北斗双模定位模块获取当前地理坐标，将当前地理坐标与中央处理模块存储的指定返航位置坐标进行比较，得到姿态位置控制模块所需的控制信息，控制海底管道巡线机器人向指定返航位置坐标返航并对海底管道巡线机器人进行回收;