一种管道无损检测系统
技术领域
本实用新型涉及管道无损检测技术领域，尤其涉及一种管道无损检测系统。
背景技术
石油天然气是能源基础产业，管道输送是其主要的输送方式。由于管道埋于地下，运营初期,因管材、施工质量等因素容易导致管线发生失效事故；管道长期服役以后，又会因外部干扰、土壤等周围环境造成腐蚀，以及管材疲劳产生裂纹等缺陷，导致管道失效事故的发生。
管道一旦发生失效事故,会对经济、环境、安全造成巨大的损失，如何采取措施,使管道处于受控的状态,预防失效事故的发生,无损检测技术应运而生。基于漏磁、超声、涡流等技术原理的管道检测设备,可在不影响管道日常安全生产的情况下，对管道进行在线检测,将管道上腐蚀、裂纹等缺陷的相关信息准确检测出来，业主可根据检测结果,采取相应措施，提前对危险缺陷点进行维修。
整个检测过程耗费巨大人力、物力，数据的完整性、有效性至关重要。如何高速、稳定的传输和保存数据是内检测设备的一大重点。
中国实用新型专利，申请号：CN200620020233.9；授权公告日：2007.04.04；涉及井口油管无损探伤检测仪。该产品的组成包括：工控机，所述的工控机通过电缆与仪表箱连接，所述的仪表箱分别通过检测信号线与总磁通探头和漏磁通探头连接，所述的漏磁通探头与所述的总磁通探头联接，该产品用于油井管或油井杆检测中。该产品体积较大，当扩展至处于其他闭塞环境空间的管道无损检测中时，仍然存在一定的限制；另该产品适合在大型工程管道现场检测，对于日常生活中家用煤气管道、水管等，或存在成本较高的技术问题，不利用于普遍推广应用。
现有技术中综合安全、稳定、美观等多方面因素的考虑，管道多数被安装在较为隐蔽，或狭窄等闭塞的环境里，如楼宇的墙角、地下、水下、桥底等，而这些位置又进一步加剧了管道的腐蚀等缺陷的产生，从而进一步加重了检测的技术难度，整个检测过程耗费巨大人力、物力，数据的完整性、有效性至关重要，如何高速、稳定的传输和保存数据是无损检测设备的一大重点。
实用新型内容
为了克服上述技术问题，本实用新型提供了一种管道无损检测系统。检测单元体积小，将检测单元独立出来，可在管道所处的狭窄或不便操作的空间，检测管道缺陷，确保信号可靠稳定传输。
为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：
一种管道无损检测系统，包括：三轴霍尔传感器的信号输出端与无线信号发射器连接，无线信号接收器与FPGA模块内的输入输出模块连接，输入输出模块、单片机和EMMC模块依次连接；其中，三轴霍尔传感器与无线信号发射器位于同一个检测单元内，无线信号接收器、FPGA模块、单片机和EMMC模块位于同一个信号处理单元内。
进一步地改进是，在所述FPGA模块内，输入输出模块与逻辑模块之间，及逻辑模块自身之间均通过内部连线连接。
进一步地改进是，所述FPGA模块的供电电源为低压差线性稳压器，或开关电源。
进一步地改进是，所述单片机和EMMC模块通过RS-422接口连接。
进一步地改进是，所述FPGA模块与FLASH或EEPROM连接。
进一步地改进是，所述FPGA模块内还包括存储器单元，用于存储编程数据，以决定逻辑模块之间，以及逻辑模块与输入输出模块之间的内部连线方式。
进一步地改进是，所述检测单元中的三轴霍尔传感器为霍尔探头，所述的霍尔探头通过IIC串行总线与无线信号发射器连接。
进一步地改进是，所述FPGA模块与示波器连接。
进一步地改进是，所述单片机还包括看门狗时钟模块，单片机上设有USB转接口。
进一步地改进是，所述FPGA模块通过SPI接口与FLASH或EEPROM连接。
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本申请中的检测单元独立出来，检测单元仅包含三轴霍尔传感器与无线信号发射器两个部件，大大缩减了体积，可以适应管道所在的狭窄密闭的环境条件；采用无线信号传输的方式不需要费心考虑现场连线布线，极大的节省了检测所需的工作量，便于操作，可以满足更为广泛的应用场景需求；确保高速、稳定的传输和保存数据。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型实施例2的结构示意图。
图3为本实用新型实施例2的部分结构示意图。
图4为本实用新型实施例2的检测单元结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
如图1所示，本实施例提出一种管道无损检测系统，包括：三轴霍尔传感器的信号输出端与无线信号发射器连接，无线信号接收器与FPGA模块内的输入输出模块连接，输入输出模块、单片机和EMMC模块依次连接；其中，三轴霍尔传感器与无线信号发射器位于同一个检测单元内，无线信号接收器、FPGA模块、单片机和EMMC模块位于同一个信号处理单元内。
三轴霍尔传感器采集的信号通过无线信号发射器发射出去，由无线信号接收器收到后，传输给FPGA模块进行信号缓存，单片机对信号进一步处理后保存在EMMC模块内；检测单元用于检测管道待测部分，位于管道待测部分所在位置，与现有技术相比，本申请中的检测单元与信号处理单元分离开来，仅包含三轴霍尔传感器与无线信号发射器两个部件，大大缩减了体积，可以适应管道所在的狭窄密闭的环境条件；采用无线信号传输的方式不需要考虑现场连线布线，极大的节省了检测所需的工作量，便于操作，可以满足更为广泛的应用场景需求。
需要说明的是，在所述FPGA模块内，输入输出模块与逻辑模块之间，及逻辑模块自身之间均通过内部连线连接。FPGA模块收到含三轴霍尔传感器后，通过逻辑模块及其之间的布线，可扩展性高，可满足信号处理过程中不同逻辑规则的处理需求。
FPGA模块的供电电源可以为低压差线性稳压器，或开关电源。开关电源的功效比高于LDO，但其开关电路会增加输出噪声。与LDO不同，开关电源需利用电感来实现DC-DC转换，从而增大信号接受单元的体积。低压差线性稳压器(LDO)可以对输入电压变化和负载瞬变做出快速响应，并可以保持FPGA模块稳定性，可以降低FPGA模块输出噪声；减小信号接受单元所占空间。
所述单片机和EMMC模块通过RS-422接口连接。数据读取速度快，确保数据被稳定可靠的传输至EMMC模块被保存起来。
所述FPGA模块通过SPI接口与FLASH或EEPROM连接。用于缓存数据。EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用。带电可擦可编程只读存储器。是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。防止意外情况发生，及时保存，以免数据丢失。FLASH——闪存则是一种非易失性内存，在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘。
所述检测单元位于管道被测部位。所述信号处理单元位于便于操作的空间中。检测单元与信号处理单元分开来放置，因采用无线传输的方式，进一步简化了排线布线，便于检测人员操作。
所述FPGA模块内还包括存储器单元，用于存储编程数据，以决定逻辑模块之间，以及逻辑模块与输入输出模块之间的内部连线方式。FPGA模块的逻辑是通过向内部存储器单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑模块的逻辑功能，以及各逻辑模块之间或逻辑模块与输入输出模块间的联接方式，并最终决定了FPGA模块所能实现的功能，FPGA模块允许无限次的编程。
所述检测单元中的三轴霍尔传感器为霍尔探头，位于管道被测部位。采用三轴霍尔传感器——霍尔探头，从轴向、径向和周向检测漏磁场的信号特征，从而分析缺陷的详细情况。
所述FPGA模块与示波器连接。便于显示管道被测部位的磁通量波形，可以直观判断出受损程度。
所述单片机还包括看门狗时钟模块，如图2所示，WatchDog输出PWM波形，PWM输入到单片机，单片机上设有USB转接口。所述的霍尔探头通过IIC串行总线与无线信号发射器连接。
实施例2
某检测所受某燃气供气单位委托针对某楼宇内煤气管道进行检测，采用本申请实施例1的技术方案，作为一次可检测的管道长度(本实施例中以7米为例说明)在管道上每隔1米设置一包含有霍尔探头，如图3所示为检测单元示意图，并在每个霍尔探头两侧各设置一永磁体，在被测的7米管道上设置一无线信号发射器，如图4所示，为检测单元现场布线图，各个霍尔探头均通过IIC总线与无线信号发射器连接，这样霍尔探头与无线信号发射器所组成的检测单元位于管道被测部位，检测人员将无信号处理单元放置于方便操作的空间中，用以接收存储霍尔探头检测到的漏磁信号。
其中，FPGA模块采用XC65LX45T，FPGA模块将前端多达300多通道的数据进行缓存，等待后端通信，同步读取，设计指标如下表1所示。
表1 FPGA模块设计指标
单片机采用STM32H743IIK6，通过SPI接口与前端FPGA进行通信，同步采集前端多个FPGA模块的缓存数据，在读取数据上，实现同步采集概念，采集速率远大于前端FPGA模块缓存速率。
当对前端多个FPGA模块进行同步采集数据以后，通过EMMC5.1协议技术，将前端多达300多的通道信息进行打包存入EMMC模块内部。
单独配备的RS-422接口用以连接独立惯导设备，统一将信息采集录入EMMC模块内部。设有USB2.0接口通过芯片转接高速USB，可以与内部STM32单片机进行通信以及对EMMC模块内部数据进行读取、拷贝等一系列操作，设计指标如下表2所示。
表2 单片机设计指标
表3 EMMC模块设计指标
EMMC模块，EMMC协会订立、主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格等组成。采用三星最新emmc5.1协议技术和256GB大容量，对内检测设备采集数据进行长时间稳定的存储，保护数据完整性和施工的完整性。通过STM32单片机，对emmc进行通信和控制数据读写，设计指标如表3所示。
FPGA模块主要用以采集设备外部各霍尔传感器的数据，寄存入自身存储空间，等待和STM32单片机进行通信后，再对数据进行操作。STM32单片机主要用以控制接收FPGA表2存储的数据存入EMMC表2内部，并通过高速USB串口对数据进行读取、拷贝。EMMC表2储存主要用以保存设备采集的数据，以待设备取出后进行读取、拷贝。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
