基于USB存储技术的管道定位数据采集系统.pdf

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1、618化工机械2014年基于USB存储技术的管道定位数据采集系统李伟4刘齐飞马景兰万京生(北京石油化工学院电气工程系)摘要以自带usB模块的16位单片机PIc24FJ256GBl06为核心处理器，设计出基于usB存储技术的管道定位数据采集系统。系统采用内定位与外定位相结合的方式实现装置定位，辅以装置角度测量对定位数据进行校正，可准确确定管道受损位置。阐述了该系统的定位数据采集方案和工作原理，介绍了其硬件组成和软件设计。实验结果表明，系统工作可靠，能满足大容量定位数据存储和高定位精度的设计要求。关键词管道泄漏定位数据采集系统通用串行总线中图分类号

2、TQ055．8+1文献标识码A文章编号0254_6094(2014)05_0618Ⅲ5作为国家重要能源产业，石油和天然气主要通过管道来运输，因此，提高管道使用寿命和安全可靠性，确保管道的安全运行，已经成为世界各国普遍关注的问题。为了预防管道泄漏事故，广泛地使用管道机器人技术定期对管道进行缺陷检测¨’2

3、。通过对使用年限长、接近检测周期或事故多发期的在役管道进行无损检测，可掌握管内受损部位与腐蚀程度，并依据有关安全规范，对具有严重缺陷的管道予以及时维修，从而避免泄漏事故的发生，延长管道的使用寿命。因此，管道检测是保护管道安全的一种既经济又有效的方

4、法。管道智能检测的目的就是要检测管道的受损状况，及时发现隐患，确保在役管道的安全运行。检测装置中的定位系统主要用来确定管道受损位置，使检测装置系统进入管道后，具有准确识别受损部位的能力。因此，定位系统设计是检测系统的重要环节之一。管道定位方法一般有内定位和外定位两种：内定位是指检测装置自身设置定位标记，它可通过里程轮来实现；外定位是指在被测管道所经过的地段，按一定间隔设置定位系统，接收器接收定位用低频电磁波信号，从而确定每一特征点的相对位置。目前，管道智能检测一般采用内、外定位相结合的方式进行检测定位。此外，检测装置在管道的行进过程}李伟，男，

5、1979年2月生，讲师。北京市，102617。中可能会发生偏转，从而影响定位精度，因此定位系统还需对装置转角进行测量，从而对里程轮内定位数据进行修正，以提高定位效果。1管道定位数据采集系统方案简介管道定位数据采集系统是管道无损检测系统中的重要组成部分。利用超声检测或漏磁检测方法对管道巡检完毕后，通过对检测数据进行离线分析，辅以管道定位数据，即可准确找出产生严重缺陷的管道位置，便于对管道进行维护和抢修。由于通用串行总线(UniversalSerialBus，USB)接口具有传输速率高、安装方便及易于扩展等优点，已逐渐成为现代数据传输的发展趋势之一

6、[3’4J。基于USB存储技术的管道定位数据采集系统如图l所示，该系统主要完成管道内定位、管睦H鲨卜巨阿PIC24FJ256F料图1基于usB技术的管道定位数据采集系统组成第41卷第5期化工机械619道外定位和大容量数据存储功能。超低频电磁波信号经信号接收与调理电路后送往PIC单片机的AD模块进行测量，实现装置的外定位功能。编码器用于测量装置转角，经鉴相电路后得到单片机可以识别的正、反装信号送人单片机进行计数处理，对定位数据进行矫正。里程轮则用于测量装置的行走里程，实现装置内定位功能，里程轮中霍尔传感器输出信号经简单滤波电路处理后送往单片机。为

7、实现采集数据的大容量存储，用单片机自带的uSB模块连接uSB存储设备，完成存储功能。LCD和LED显示模块用来在实验过程中进行必要的状态显示。2系统硬件组成系统硬件由磁场信号检测电路、编码器鉴相电路、霍尔传感器信号检测电路、LcD显示、LED状态指示电路及USB存储设备连接电路等组成。2．1磁场信号检测C32№叫L川磁场信号检测电路用来实现检测装置的外定位功能。除了可配合内定位功能对定位数据进行修正以减少累计误差外，也可使地面操作人员确定检测装置在管道中的行进位置，便于在装置出现故障时迅速将其取出。具体实施方法为：在地面上沿管道行进方向每隔若干

8、米放置超低频(一般取22Hz)电磁波信号发射器，在检测过程中，由检测装置内置的天线接收地面发射器发射过来的信号。由于信号要穿过土壤和管道金属层，故接收天线上的接收信号比较微弱，通常为毫伏数量级，因此，在送入微处理器进行A／D采样之前，需要通过仪表放大器AD620构成的放大电路进行两级放大，再转换成微处理器可以接收的电压信号后进行A／D采样。此外，由于空间上存在50Hz的电磁场，所以接收天线接收到电磁场信号后还需进行陷波处理，以滤除工频干扰信号。具体实现电路如图2所示。o．1斗Ff。lR34IhookAGNDH}叫H”1侧D”墅点"仉1fA芋。陋

9、啡一一下怎105F肾呐‰k：。AGNDI1300RlAD620AG2旦芒上10kAGND图2磁场信号检测电路舳惦P㈣620化工机械2014年2．2编码