本發(fā)明涉及管道檢測(cè)，尤其涉及一種露天管道檢測(cè)機(jī)器人及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、在稀土礦開采領(lǐng)域，常采用溶浸開采法進(jìn)行稀土元素的提取。溶浸開采法通過使用特定化學(xué)溶液（如硫酸、鹽酸或堿液）作為溶浸劑，使稀土元素從固態(tài)礦石中溶解出來到液相中，便于后續(xù)的分離和提純過程的處理。然而，在實(shí)際操作過程中，濾液的輸送是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、由于稀土礦溶浸過程中所使用的化學(xué)介質(zhì)具有強(qiáng)腐蝕性和侵蝕性，加之輸送過程中可能產(chǎn)生的固體顆粒沉積，導(dǎo)致管道內(nèi)壁逐漸磨損，管道容易發(fā)生泄漏、磨損情況。此外，由于溶浸管道裸露于地表，管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不可避免會(huì)出現(xiàn)堵塞或流動(dòng)不暢的問題，這勢(shì)必會(huì)影響到管道長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，一旦發(fā)生故障或堵塞，難以快速定位和修復(fù)，增加了維護(hù)成本和時(shí)間，同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生了負(fù)面影響。

3、常規(guī)的管道檢測(cè)采用人工巡檢，面對(duì)地形復(fù)雜、分布廣泛的管道分布，人工巡檢方法存在周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)性高和檢測(cè)不全面的問題。

4、現(xiàn)有的管道缺損檢測(cè)設(shè)備，多用于排水管道或輸氣管道，在檢測(cè)過程中需要停水或停氣，檢測(cè)設(shè)備進(jìn)入檢測(cè)管道內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，但傳統(tǒng)的管道缺損檢測(cè)設(shè)備需要進(jìn)入管道內(nèi)部才可檢測(cè)，勢(shì)必要暫停生產(chǎn)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率；且化工產(chǎn)品的強(qiáng)腐蝕性和侵蝕性，對(duì)管道檢測(cè)設(shè)備有著較高的要求，勢(shì)必增加設(shè)備成本。

5、因此，亟需一種露天管道檢測(cè)機(jī)器人及檢測(cè)方法，無需停產(chǎn)的情況下，便可對(duì)管道健康狀態(tài)進(jìn)行快速的全面檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種露天管道檢測(cè)機(jī)器人及檢測(cè)方法，旨在解決傳統(tǒng)的管道缺損檢測(cè)設(shè)備需停產(chǎn)檢測(cè)影響生產(chǎn)效率以及人工巡檢效率低和檢測(cè)不全面的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供一種露天管道檢測(cè)機(jī)器人，包括：可拆卸連接的用于驅(qū)動(dòng)行走的驅(qū)動(dòng)主體和用于采集數(shù)據(jù)的檢測(cè)主體，以及控制系統(tǒng)；

3、所述驅(qū)動(dòng)主體包括上殼體和設(shè)置在所述上殼體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述上殼體的中部設(shè)有上凹槽，所述上凹槽內(nèi)設(shè)有用于在目標(biāo)檢測(cè)管道外壁上行走的驅(qū)動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)裝置與所述驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)連接；

4、所述檢測(cè)主體包括與所述上殼體匹配設(shè)置的下殼體，所述下殼體的中部設(shè)有下凹槽，所述下凹槽內(nèi)設(shè)有與所述驅(qū)動(dòng)輪相匹配的支撐輪，

5、所述下凹槽的兩側(cè)壁內(nèi)分別設(shè)有用于獲取管道外觀缺損影像的影像攝像頭、用于獲取管道內(nèi)部堵塞影像的紅外攝像頭，以及用于檢測(cè)管道內(nèi)壁磨損泄漏的聲學(xué)傳感器陣列；

6、所述上凹槽和所述下凹槽相對(duì)扣合設(shè)置，構(gòu)成供目標(biāo)檢測(cè)管道管過的容納空間；

7、所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理模塊和通訊定位模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收所述檢測(cè)主體的采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；

8、所述通信定位模塊，用于將檢測(cè)數(shù)據(jù)和定位信息實(shí)時(shí)傳輸至地面控制中心。

9、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述下凹槽的槽底設(shè)有照明裝置，為所述影像攝像頭提供照明；優(yōu)選的，所述照明裝置為內(nèi)沿所述槽底長(zhǎng)度方向設(shè)置的陣列燈珠。

10、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)主體還包括行走輪，所述行走輪和所述驅(qū)動(dòng)輪匹配成對(duì)設(shè)置，分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述上凹槽的兩端；

11、所述行走輪包括行走輪軸和可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述行走輪軸上的兩個(gè)滾輪；

12、所述驅(qū)動(dòng)輪包括驅(qū)動(dòng)軸和可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)在所述驅(qū)動(dòng)軸上的兩個(gè)滾輪，且所述驅(qū)動(dòng)軸的兩端分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪，用于與所述驅(qū)動(dòng)裝置嚙合連接。

13、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接的主動(dòng)齒輪，以及從動(dòng)軸；

14、所述從動(dòng)軸的中部設(shè)有與所述主動(dòng)齒輪嚙合的第一從動(dòng)齒輪，所述從動(dòng)軸的兩端還分別設(shè)有第二從動(dòng)齒輪，所述第二從動(dòng)齒輪分別與所述驅(qū)動(dòng)齒輪對(duì)應(yīng)嚙合連接以驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪行走。

15、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)主體還包括蓄電池，用于為所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電；優(yōu)選的，設(shè)置有兩組蓄電池，兩組蓄電池關(guān)于所述上凹槽對(duì)稱布置。

16、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述下凹槽的側(cè)壁上設(shè)有至少兩個(gè)所述影像攝像頭和至少兩個(gè)所述紅外攝像頭；

17、且所述影像攝像頭和所述紅外攝像頭分別相對(duì)設(shè)置在所述下凹槽的兩側(cè)壁上，每對(duì)所述影像攝像頭和所述紅外攝像頭沿所述下凹槽長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置；

18、所述下凹槽的側(cè)壁上設(shè)有至少三個(gè)所述聲學(xué)傳感器，分別位于所述下凹槽的兩側(cè)壁上，并與所述影像攝像頭和所述紅外攝像頭交錯(cuò)設(shè)置。

19、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述支撐輪設(shè)置在所述下凹槽靠近其槽底的位置，并與所述上凹槽內(nèi)的所述驅(qū)動(dòng)輪和所述行走輪對(duì)應(yīng)成對(duì)設(shè)置，以使本檢測(cè)機(jī)器人能夠在目標(biāo)檢測(cè)管道外行走；

20、所述支撐輪包括支撐輪軸和可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述支撐輪軸上的兩個(gè)滾輪。

21、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)主體和所述檢測(cè)主體通過連接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可拆卸連接；

22、優(yōu)選的，所述連接結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述上殼體兩側(cè)的第一連接支耳，設(shè)置在所述下殼體兩側(cè)的第二連接支耳，所述第一連接支耳和第二連接支耳匹配對(duì)應(yīng)設(shè)置；所述第一連接支耳和第二連接支耳通過螺栓和/或定位銷軸可拆卸連接。

23、第二方面，本發(fā)明還提供一種露天管道檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

24、如第一方面提供的所述的一種露天管道檢測(cè)機(jī)器人；

25、遠(yuǎn)程控制終端，與所述露天管道檢測(cè)機(jī)器人通信，用于下發(fā)目標(biāo)露天管道的目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)至所述露天管道檢測(cè)機(jī)器人，并獲取其執(zhí)行所述目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)過程中的探測(cè)數(shù)據(jù)；

26、所述遠(yuǎn)程控制終端上部署有圖像檢測(cè)算法，分別用于對(duì)影像攝像頭和紅外攝像頭獲得的實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行異常檢測(cè)識(shí)別；優(yōu)選的，所述圖像檢測(cè)算法采用yolov8目標(biāo)檢測(cè)算法；

27、還部署有聲音檢測(cè)算法，用于對(duì)聲學(xué)傳感器獲得的聲信號(hào)拾取捕捉管道泄漏聲學(xué)信號(hào)。

28、第三方面，本發(fā)明還提供一種露天管道檢測(cè)方法，所述方法基于第二方面提供的所述的一種露天管道檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行管道健康檢測(cè)，其中，所述方法包括以下步驟：

29、s1：將驅(qū)動(dòng)主體和檢測(cè)主體上下對(duì)接安裝在目標(biāo)檢測(cè)管道的外壁上；

30、s2：?jiǎn)?dòng)本露天管道檢測(cè)機(jī)器人，所述露天管道檢測(cè)機(jī)器人沿目標(biāo)檢測(cè)管道外壁行駛，同時(shí)打開照明裝置；

31、影像攝像頭對(duì)目標(biāo)檢測(cè)管道外壁進(jìn)行錄像，并將獲得的實(shí)時(shí)外觀影像信息傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊和遠(yuǎn)程控制終端；

32、紅外攝像頭獲得目標(biāo)檢測(cè)管道內(nèi)部溫度分布圖像信息，并將獲得的實(shí)時(shí)內(nèi)部溫度影像信息傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊和遠(yuǎn)程控制終端；

33、聲學(xué)傳感器獲得目標(biāo)檢測(cè)管道的聲信號(hào)，并將獲得的實(shí)時(shí)聲信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊和遠(yuǎn)程控制終端；

34、s3：部署在所述遠(yuǎn)程控制終端上的圖像檢測(cè)算法分別對(duì)所述外觀影像信息和所述內(nèi)部溫度影像信息進(jìn)行異常識(shí)別；

35、若在預(yù)設(shè)時(shí)間變化范圍內(nèi)，內(nèi)部溫度影像出現(xiàn)超過預(yù)設(shè)面積溫度異常分布區(qū)域，則判斷對(duì)應(yīng)段管道發(fā)生堵塞，并生成堵塞異常報(bào)告；

36、若檢測(cè)到的外觀影像信息與正常管道外觀信息存在差異，則判斷對(duì)應(yīng)段管道外觀異常，并生成外觀異常報(bào)告；

37、部署在所述遠(yuǎn)程控制終端上的聲音檢測(cè)算法對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行異常識(shí)別；

38、若檢測(cè)到的實(shí)時(shí)聲信號(hào)觸發(fā)聲音閾值，則判斷對(duì)應(yīng)段管道發(fā)生泄露，并生成泄露報(bào)告。

39、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所述實(shí)時(shí)外觀影像信息、實(shí)時(shí)內(nèi)部溫度影像信息和實(shí)時(shí)聲信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，包括去噪、增強(qiáng)和格式轉(zhuǎn)換。

40、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述圖像檢測(cè)算法采用yolov8目標(biāo)檢測(cè)算法；所述聲音檢測(cè)算法基于聲信號(hào)的頻率和幅度進(jìn)行異常識(shí)別。

41、作為上述方案進(jìn)一步的改進(jìn)，所述堵塞異常報(bào)告、外觀異常報(bào)告和泄露報(bào)告包括異常位置、異常類型和異常程度。

42、由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，使本技術(shù)具備的有益效果在于：

43、1、本發(fā)明提供的一種露天管道檢測(cè)機(jī)器人，通過可拆卸設(shè)置的驅(qū)動(dòng)主體和檢測(cè)主體，便于將本管道檢測(cè)機(jī)器人安裝設(shè)置在目標(biāo)檢測(cè)管道的外壁上，并依靠驅(qū)動(dòng)輪和支撐輪的限位設(shè)計(jì)，能夠在管道外壁上穩(wěn)定行走，無需停產(chǎn)也無需額外架設(shè)軌道，如此的設(shè)置，使其能夠適應(yīng)復(fù)雜地勢(shì)條件下的管道檢測(cè)任務(wù)，全面監(jiān)測(cè)管道的健康狀態(tài)，大大提高了檢測(cè)效率和覆蓋范圍，減少了人工檢測(cè)的局限性和風(fēng)險(xiǎn)；

44、另外在本發(fā)明中，通過配備先進(jìn)的聲學(xué)傳感器、紅外攝像頭、影像攝像頭以及高效的數(shù)據(jù)分析算法，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控管道的外部和內(nèi)部狀況，包括壁厚變化、表面損傷、沉積物分布等信息，從而能夠有效的識(shí)別出管道堵塞、管道泄露或管道表面損傷；這種多傳感器融合的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聲-光-影像多場(chǎng)信息的綜合分析，能夠有效預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并提前預(yù)警，從而顯著提高了管道檢測(cè)的智能化水平，有效防止突發(fā)事件的發(fā)生，保障管道的安全運(yùn)行；

45、本發(fā)明不僅適用于常規(guī)露天管道的檢測(cè)，還可廣泛應(yīng)用于稀土礦溶浸開采等領(lǐng)域的管道健康監(jiān)測(cè)，從而能夠提升稀土提取效率，優(yōu)化管道管理流程，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

46、2、本發(fā)明提供的一種露天管道檢測(cè)方法，通過自動(dòng)化、智能化的檢測(cè)方式，本發(fā)明顯著提升了露天管道的管理效率，減少了人力投入和檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和智能分析功能使得管道維護(hù)決策更加科學(xué)、及時(shí)，從而降低了運(yùn)營(yíng)成本，提高了管道管理的整體效益；

47、本發(fā)明通過智能化的檢測(cè)手段，減少了人員在危險(xiǎn)環(huán)境中的作業(yè)時(shí)間，降低了因管道泄漏、堵塞等事故對(duì)人員安全造成的威脅。同時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道潛在問題能夠有效防止有害物質(zhì)泄漏，從而對(duì)環(huán)境保護(hù)起到積極作用。