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摘要：目前，建筑施工行业对于检测技术的要求越来越高，无论是业主、监理，还是施工方都希望能够对建筑施工过程的相关数据进行准确的监控，而其中管道检测就是其中一个重要的方面。在建筑管道中进行检测，主要是为了满足“管道布设”、“基坑监测”、“重点管线巡查”等其他检测需求。其检测数据及分析结果，直接影响建筑施工的安全性和建筑质量。
关键词：物联网技术；柔性管道；巡检机器人；分析
1导言
随着石化园区行业发展规模的不断扩大和管道检测技术整体要求的不断提高，施工人员需实时监控和跟踪石化园区的各种信息数据。通过检测管道可有效满足各种管道布设、基坑跟踪监测及重点管线综合巡查等方面的需求。智能管道巡检机器人主要是综合检测管内作业场景中物联网传感系统的各种不同类型终端硬件。
2物联网技术概述
一是接触式卡。接触式卡需要读卡器进行信息的读写操作。与信用卡上的磁带条不同，这种卡的表面上镶嵌着一个小的金属片，当把卡插入读卡器时，这个小金属片就会同一个电子接头相接触，通过这个电子接头对芯片读写数据。从卡的结构来分，接触式卡主要分为以下两类卡：首先存储卡：存储卡不包含复杂的处理器，它不能动态的管理文件。存储卡与读卡器的通信是同步通信。IC电话机中的IC卡就是存储卡。其次微处理器卡：微处理器卡是我们在这要主要讨论的。她与存储卡的最大的区别就是：她具有动态处理数据的功能。微处理器卡的系统结构有些像PC机。她也有ROM，RAM，CPU和EEPROM。二是非接触式卡。非接触式智能卡看上去和普通的塑料信用卡很相似，其在卡体中内嵌了一个天线和一个微电子芯片，当把它放近读卡器的天线时，它们之间就可以完成一次信息交换。这使其不用与耦合感应器做任何接触，就可与之交换信息，并且处理时间极短，这一特性，使非接触式智能卡在一些象高速公路收费站这样要求大批量超快速运转的场所成为理想的解决方案。
3“柔性检测”系统
3.1模块化硬件
“柔性管道巡检机器人”是一个组合式的装置，也可以说是一种“开放”的检测实验平台，由一套具有不同尺寸和性能特征的模块组成，通过这些模块能快速装配出最适用于完成给定任务的“管道巡检机器人”。其核心设计思想是：借鉴人工智能领域中的多Agent系统理论，把机器人系统中每个模块看作独立的Agent，并能与相邻模块或外界任务与环境交换信息。具体模块介绍如下：动力输出模块、驱动轮模块以及机器人外围可拆卸的定位轮结构，都是有多种规格可以进行任意组合的。通过多种规格的切换，可以在硬件上实现对于不同负载程度、管道尺寸、管道材料进行适应。供电通信模块，主要是为机器人提供电力和通信方式的模块。目前，为该机器人装置提供两种供电通信模块。即“电池供电／无线通信”、“电缆供电／有线通信”。也可以进行多电池供电、充电模式。即当单片机检测到两个电池模块中，某一个在进行供电，而另外一个电池电量不足的情况下，将设置控制充电系统为电池电量不足的电池模块进行充电。
3.2柔性软件架构
在各功能区实现硬件系统的模块化设计后，还需要一套“柔性软件架构”，当硬件系统完成组合之后，软件系统也能够在数据通信、控制通信上，随之完成自动“对接”。由此，各模块统一受控、统一进行数据通信，整机“融为一体”。在“柔性管道巡检机器人”上，软件系统以一条“通信总线”为主，形成了一套柔性软件架构。无论是数据通信信号，还是控制信号，都搭载在同一条总线上。通过问答式的系统结构，实现核心控制模块对其他各组合模块的控制。
4基于物联网技术的柔性管道巡检机器人
4.1智能控制系统应用
4.1.1智能故障判断
基于物联网技术的柔性管道巡检机器人的智能故障判断是一项复杂的工作。判断故障时，工作人员应综合考虑和分析其他各方面因素，并充分结合实际结果和运行指令。当实际结果和运行指令对应的理论结果存在差异时，断定为自动化综合装置运行故障。由于在设计上指令系统和结果反馈系统大多呈现独立状态，可知此自动故障判断模式的错误率很小。管道巡检机器人运行程序中，前进与后退是两种较常用的信息指令，且对应的运行结果是管道内位置改变。当运行指令和实际结果对应关系简单时，可使用自动故障判断模式。
4.1.2路径设定与管内定位方式
柔性管道巡检机器人是一种现代化的高科技产物，其管内循环是一种自动化过程。管内巡回路径设置可通过参数设置选项或者示教写入的方式完成。充分结合两种不同的设定方式，便于工作人员设置机器人路径，减少不同类型障碍的发生。虽然机器人在管道系统中可精确判定自身位置，但是大量不同类型的管线系统一般设置在地下空间、墙体内部或者其他一些隐蔽的区域中，不仅影响无线信号传输，而且无法使用单一无线定位方式完成管内定位。充分结合运动计程和定位点定位，可使机器人在管道中正常、稳定运转；通过搭载高性能感受器，可使机器人在复杂管道系统中精确判定自身位置；通过安装金属传感器，可使机器人深入探测金属材料制成的定位环和不同类型永磁体产生的定位。由于大部分管道系统内部结构复杂，不易安装一定数量的定位点结构，产生的定位分辨率将无法满足机器人的管内自动巡回需求。通过计量导向轮和管壁间的转动圈数，换算后得到机器人在管道中的行进路程，进而精确反映机器人的实际位置。
4.2物联网传感系统
物联网传感是一种综合性系统，可应用于数据量大、种类多及实时性要求高的工控现场网络。物联网综合体系一般包括传感网络、传输网络及应用网络三种结构方式。智能手机、高性能平板电脑等终端设备可在短时间内接入到应用网络。柔性管道巡检机器人自身具备传感网络的各项功能。重要的硬件设备通常包括3个重要部分：机器人、地面基站、传输网络节点与网关节点。由于机器人的安装位置随机性大且多数工程现场不适用于大规模布设，机器人与地面基站、传输网络节点一般采用工业无线通信的方式通信。
4.3柔性检测系统
随着科技的不断进步，智能制造理念逐渐成为行业发展的趋势，同时在一定程度上推动了自动化生产发展，提高了对检测技术的整体要求。各种检测装备的整体生产与设计周期长，并应用了大量专用零件，导致无法批量化生产或者检测装备质量不合格的现象多发。为保障装备检测行业稳定发展，需重点分析两个方面。第一，模块化硬件分析。柔性管道巡检机器人是一个由各种不同类型尺寸和性能特征模块共同组成的综合性装置，其设计过程多采用人工智能系统理论。驱动轮模块、动力输出模块与机器人外围是柔性系统中的重要部分。供电通信模块为机器人提供通信方式和电力，传感器模块是依据特定要求创造的高性能传感系统。目前，可提供的检测功能主要包括倾角检测、影像检测及温湿度检测，其他不同类型检测功能可根据不同需求深层次拓展。第二，柔性软件结构。硬件系统模块化设计是一项复杂的工作流程。通过柔性软件架构，可在短期内组合整个硬件系统，且自动对接其他软件系统的数据通信与控制通信。由于柔性管道巡检机器人内部是一套柔性软件架构，因此数据通信信号与其他控制信号均集中在同一条总线上。
5结论
总而言之，随着科技的不断发展，物联网信息技术已广泛应用于多种行业。基于物联网技术的柔性管道机器人，有效满足了长期值守巡检的要求，节省了大量人力。
参考文献
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