一种管道内信息采集装置
技术领域
本发明涉及信息采集技术领域，更具体地说，本发明涉及一种管道内信息采集装置。
背景技术
天然气作为最清洁的化石能源，使用越来越广泛，使用过程一般采用管道进行输送。因为天然气本身性质和开采过程中混有其他气体原因会造成管道腐蚀问题，这将不仅仅直接影响管道的使用寿命，而且对人民的安全和经济损失带来极大的安全隐患。
天然气的主要成分是甲烷，它是由一个碳和四个氢原子构成，自然界中的瓦斯、坑道气、可燃冰和沼气的主要成分都是甲烷。它在生产过程中会带有杂质气体，比如二氧化碳、硫化氢等腐蚀气体，这些气体都是酸性气体，对金属材质会产生腐蚀，除杂过程也不能完全的除干净，也会带来成本的提高。这些杂质气体的存在不能降低天然气的热值，还会对管道、设备等有腐蚀作用，腐蚀会造成管线断裂和爆破。
例如，2000年8月19日上午5时26分，美国EI Paso天然气公司在新墨西哥州Carlsbad附近的天然气管道发生断裂，释放的气体被引燃并持续燃烧55分钟，燃烧的大火柱达50米高，造成附近12名露营者死亡，直接损失共计998296美元。
现有的管道内腐蚀检测装置只能对水平设置的管道实施检测，当管道存在垂直管道时由于检测装置不具备垂直上升和下降的功能，则垂直段管道内腐蚀检测需要采用人工检测方法进行，使得检测过程不仅对检测人员人身安全带来隐患，而且检测前需要关闭闸阀停止输气，造成经济损失。
因此，设计一种能够对水平和垂直管道均能进行管道内腐蚀检测，有效预防管道腐蚀断裂，减少人员伤亡和经济损失的一种管道内信息采集装置，具有重要现实意义。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种管道内信息采集装置，具体采用如下的技术方案：
一种管道内信息采集装置，包括：
支撑部，所述支撑部包括支撑筒、前侧行走架和后侧行走架，所述前侧行走架和所述后侧行走架均设置在所述支撑筒上。
动力伞部，所述动力伞部通过第一万向节连接在所述支撑筒后侧端面上，所述动力伞部包括底端铰接片、电动推杆、顶端铰接片和动力伞架，所述底端铰接片设置在所述第一万向节一端，所述电动推杆设置在所述底端铰接片上，所述顶端铰接片设置在所述电动推杆上，所述电动推杆与所述信息控制传输部电连接，所述动力伞架同时设置在所述底端铰接片和顶端铰接片上。
伸缩臂部，所述伸缩臂部包括收纳管、柔性臂、第一摄像头和驱动部，所述收纳管和所述驱动部均设置在所述支撑筒上，所述柔性臂设置在所述收纳管内，所述第一摄像机设置在所述柔性臂上。
信息控制传输部，所述信息控制传输部分别与所述动力伞部和所述伸缩臂部电连接，所述信息控制传输部包括电源、第二摄像头、控制器、低频发射接受器和数据存储器，所述第二摄像头设置在所述支撑筒上，所述电源、控制器、低频发射接受器和数据存储器均设置在所述支撑筒内。
优选地，所述支撑筒呈筒状，所述支撑筒前侧端面开放，所述支撑筒后侧端面封闭，所述支撑筒前侧端面设置有端面盖，所述端面盖呈圆盆状，所述端面盖内径与所述支撑筒外径相同；所述端面盖扣置在所述支撑筒前侧端面上，并且所述端面盖一侧与支撑筒铰接，所述端面盖另一侧通过锁扣固定在所述支撑筒上；所述支撑筒壁上设置有至少四个拍摄贯穿孔，所述拍摄贯穿孔分别指向所述支撑筒四个不同基本方位。
所述前侧行走架和所述后侧行走架分别设置在所述端面盖底面和所述支撑筒后侧端面上，所述前侧行走架和所述后侧行走架结构完全相同；所述前侧行走架包括支腿，所述支腿设置有多个，多个所述支腿结构完全相同，多个所述支腿均匀分布在所述端面盖底面上。
优选地，所述支腿包括支腿筒、支腿柱、轮架和行走轮，所述支腿筒固定设置在所述端面盖底面上，所述支腿柱设置在所述支腿筒上，所述轮架设置在所述支腿柱上，所述行走轮设置在所述轮架上。
所述支腿筒呈筒状，所述支腿筒一端面封闭，所述支腿筒另一端开放；所述支腿筒轴向与所述支撑筒径向平行；所述支腿筒内设置有弹簧，所述弹簧自然长度不大于所述支腿筒长度，所述弹簧内径小于所述支腿柱直径；所述支腿筒另一端侧壁上设置有滑动贯穿孔，所述滑动贯穿孔内嵌装有滑动销轴，所述滑动销轴直径与所述滑动贯穿孔直径相同。
优选地，所述支腿柱呈柱状，所述支腿柱直径小于所述支腿筒内径，所述支腿柱侧壁上沿轴向设置有第一长条贯穿孔，所述第一长条贯穿孔长度小于所述支腿柱长度，所述第一长条贯穿孔宽度大于所述滑动贯穿孔直径；所述支腿柱一端插入所述支腿筒内，并且所述支腿柱与所述支腿筒通过滑动销轴同时嵌装在所述滑动贯穿孔和所述第一长条贯穿孔内以实现滑动连接。
所述轮架呈槽形，所述轮架设置在所述支腿柱另一端面上，所述轮架的两侧槽壁上均设置有固轮贯穿孔，所述固轮贯穿孔内嵌装有固轮轴，所述行走轮通过所述固轮轴设置在所述轮架上。
优选地，所述底端铰接片呈圆板状，所述底端铰接片边缘沿周向均匀设置有多个第一铰接槽，每个所述第一铰接槽的两个槽壁间均设置有第一铰接杆，每个所述第一铰接杆上嵌装有第一铰接套，所述第一铰接套能够在所述第一铰接杆上沿周向转动。
所述电动推杆底端设置在所述底端铰接片上，所述顶端铰接片设置在所述电动推杆顶端，所述顶端铰接片呈圆板状，所述顶端铰接片边缘沿周向均匀设置有三个第二铰接槽，每个所述第二铰接槽的两个槽壁间均设置有第二铰接杆，每个所述第二铰接杆上嵌装有第二铰接套，所述第二铰接套能够在所述第二铰接杆上沿周向转动。
优选地，所述动力伞架包括伞骨、支撑杆和伞布，所述伞骨设置在所述底端铰接片上，所述支撑杆设置在所述顶端铰接片上，所述伞布设置在所述伞骨上。
所述伞骨呈圆弧状，所述伞骨的圆心角不小于90度，所述伞骨数量与所述第一铰接套数量相同，所述伞骨一端固定设置在所述第一铰接套上。
所述支撑杆呈杆状，所述支撑杆数量与所述第二铰接套数量相同，所述支撑杆一端固定设置在所述第二铰接套上，并且所述支撑杆另一端与所述伞骨另一端铰接；所述伞布为耐腐蚀防水面料，所述伞布设置在所述伞骨上。
优选地，所述收纳管呈圆管状，所述收纳管经折弯缠绕固定设置在所述支撑筒壁上；所述柔性臂嵌装在所述收纳管内，所述柔性臂包括第二万向节、连接杆和薄钢片，所述连接杆和所述薄钢片均设置在所述第二万向节上。
所述第二万向节数量和所述连接杆数量均不少于十个，具体数量根据柔性臂需要的长度确定，所述第二万向节和所述连接杆首尾交替固定连接。
优选地，所述薄钢片呈长条状，所述薄钢片有两条，两条所述薄钢片结构完全相同，所述薄钢片长度与固定连接后的所述第二万向节和所述连接杆总长度相同；所述薄钢片由一纵向线分为左侧边和右侧边，所述左侧边上沿纵向等间距设置有第二长条贯穿孔，相邻两个所述第二长条贯穿孔中心间距与相邻两个所述第二万向节间距相同；所述右侧边上等间距排列设置有多个矩形孔。
两条所述薄钢片分别对称设置在所述第二万向节上，具体的，所述第二长条贯穿孔内嵌装有销钉，所述销钉一端固定设置在所述第二万向节节叉上，所述销钉钉帽直径大于所述第二长条贯穿孔宽度；所述第一摄像头设置在所述柔性臂顶端，所述第一摄像头上设置有第一LED照明元件，并且所述第一摄像头与所述信息控制传输部电连接。
优选地，所述驱动部包括电机座、电机和齿轮，所述电机座设置在所述支撑筒上，所述电机设置在所述电机座上，所述齿轮设置在所述电机上；所述电机座有两个，两个所述电机座结构完全相同，两个所述电机座对称设置在所述柔性臂两侧的所述支撑筒上。
所述电机与所述信息控制传输部电连接，所述电机有两台，所述齿轮有两片，两片所述齿轮对应设置在两台所述电机的转轴上，两片所述齿轮分别与两条薄钢片上的所述矩形孔啮合。
优选地，所述电源分别与所述控制器、所述低频发射接受器、所述电动推杆和所述电机电连接，所述控制器分别与所述电动推杆、所述电机、所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述低频发射接受器和所述数据存储器电连接。
所述第二摄像头有四个，四个所述第二摄像头对应设置在所述拍摄贯穿孔内，每个所述第二摄像头周围均设置有第二LED照明元件；所述控制器能够控制所述第二摄像头和所述低频发射接受器同时拍摄和发射低频信号，并将拍摄数据和发射信息存储至所述数据存储器内。
低频发射接受器用于向外界发射低频电磁波信号和接受外界信号，当所述管道内信息采集装置进入管道后，由外界的电磁感应器感应低频电磁波信号，用于实现管道内的所述管道内信息采集装置定位和测算行进速度。
本发明至少包括以下有益效果：
1）本发明管道内信息采集装置能够对水平和垂直管道均能进行管道内腐蚀检测，并且能够调节行进速度，有效预防管道腐蚀断裂，减少人员伤亡和经济损失；
2）本发明管道内信息采集装置设置了伸缩臂部，该伸缩臂部包括收纳管、柔性臂、第一摄像头和驱动部，当非使用伸缩臂部检测时柔性臂存放在收纳管内以减少该管道内信息采集装置体积；当使用伸缩臂部检测时驱动部能够将柔性臂推出收纳管送入垂直管道内，进而使第一摄像头送入垂直管道内进行摄像；
3）本发明管道内信息采集装置设置了动力伞部，动力伞部包括电动推杆和动力伞架，该电动推杆能够控制动力伞架收缩或展开，通过改变动力伞架截面面积与管道内快速输送的天然气接触面积进而控制该管道内信息采集装置行进速度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明管道内信息采集装置前视立体图；
图2为本发明管道内信息采集装置后视立体图；
图3为本发明管道内信息采集装置的支腿立体图；
图4为本发明管道内信息采集装置的动力伞部去除伞布后的立体图；
图5为本发明管道内信息采集装置图1中A局部放大图。
其中：1-支撑筒，2-支腿筒，3-支腿柱，4-第一长条贯穿孔，5-轮架，6-行走轮，7-滑动销轴，8-底端铰接片，9-电动推杆，10-顶端铰接片，11-伞骨，12-支撑杆，13-伞布，14-第一万向节，15-收纳管，16-第一摄像头，17-第二万向节，18-连接杆，19-薄钢片，20-电机座，21-电机，22-齿轮，23-第一铰接套，24-第二铰接套，25-第二长条贯穿孔，26-销钉，27-矩形孔，28-第二摄像头。
具体实施方式
以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
根据图1～图5所示，一种管道内信息采集装置，包括支撑部、动力伞部、伸缩臂部和信息控制传输部，所述动力伞部、所述伸缩臂部和所述信息控制传输部均设置在所述支撑部上，所述信息控制传输部分别与所述动力伞部和所述伸缩臂部电连接。
所述支撑部包括支撑筒1、前侧行走架和后侧行走架，所述前侧行走架和所述后侧行走架均设置在所述支撑筒1上。
所述支撑筒1呈筒状，所述支撑筒1前侧端面开放，所述支撑筒1后侧端面封闭，所述支撑筒1前侧端面设置有端面盖，所述端面盖呈圆盆状，所述端面盖内径与所述支撑筒1外径相同。所述端面盖扣置在所述支撑筒1前侧端面上，并且所述端面盖一侧与支撑筒1铰接，所述端面盖另一侧通过锁扣固定在所述支撑筒1上。所述支撑筒1壁上设置有四个拍摄贯穿孔，四个所述拍摄贯穿孔分别指向所述支撑筒1四个不同基本方位，使得经拍摄贯穿孔拍摄的管内视频能够完全覆盖管道壁。
所述前侧行走架和所述后侧行走架分别设置在所述端面盖底面和所述支撑筒1后侧端面上，所述前侧行走架和所述后侧行走架结构完全相同。所述前侧行走架包括支腿，所述支腿至少设置三个，三个所述支腿结构完全相同，三个所述支腿均匀分布在所述端面盖底面上。
所述支腿包括支腿筒2、支腿柱3、轮架5和行走轮6，所述支腿筒2固定设置在所述端面盖底面上，所述支腿柱3设置在所述支腿筒2上，所述轮架5设置在所述支腿柱3上，所述行走轮6设置在所述轮架5上。
所述支腿筒2呈筒状，所述支腿筒2一端面封闭，所述支腿筒2另一端开放。所述支腿筒2轴向与所述支撑筒1径向平行。所述支腿筒2内设置有弹簧，所述弹簧自然长度不大于所述支腿筒2长度，所述弹簧内径小于所述支腿柱3直径。所述支腿筒2另一端侧壁上设置有滑动贯穿孔，所述滑动贯穿孔内嵌装有滑动销轴7，所述滑动销轴7直径与所述滑动贯穿孔直径相同。
所述支腿柱3呈柱状，所述支腿柱3直径小于所述支腿筒2内径，所述支腿柱3侧壁上沿轴向设置有第一长条贯穿孔4，所述第一长条贯穿孔4长度小于所述支腿柱3长度，所述第一长条贯穿孔4宽度大于所述滑动贯穿孔直径。所述支腿柱3一端插入所述支腿筒2内，并且所述支腿柱3与所述支腿筒2通过滑动销轴7同时嵌装在所述滑动贯穿孔和所述第一长条贯穿孔4内以实现滑动连接，使得支腿柱3能够根据待检管道内径大小在所述支腿筒2内沿轴向滑动，并通过弹簧的支撑使行走轮6紧密贴合在待测管道内壁上。
所述轮架5呈槽形，所述轮架5设置在所述支腿柱3另一端面上，所述轮架5的两侧槽壁上均设置有固轮贯穿孔，所述固轮贯穿孔内嵌装有固轮轴，所述行走轮6通过所述固轮轴设置在所述轮架5上。
所述动力伞部通过第一万向节14连接在所述支撑筒1后侧端面上，所述动力伞部包括底端铰接片8、电动推杆9、顶端铰接片10和动力伞架，所述底端铰接片8设置在所述第一万向节14一端，所述电动推杆9设置在所述底端铰接片8上，所述顶端铰接片10设置在所述电动推杆9上，所述电动推杆9与所述信息控制传输部电连接，所述动力伞架同时设置在所述底端铰接片8和顶端铰接片10上。
所述底端铰接片8呈圆板状，所述底端铰接片8边缘沿周向均匀设置有三个第一铰接槽，每个所述第一铰接槽的两个槽壁间均设置有第一铰接杆，每个所述第一铰接杆上嵌装有第一铰接套23，所述第一铰接套23能够在所述第一铰接杆上沿周向转动。
所述电动推杆9底端设置在所述底端铰接片8上，所述顶端铰接片10设置在所述电动推杆9顶端，所述顶端铰接片10呈圆板状，所述顶端铰接片10边缘沿周向均匀设置有三个第二铰接槽，每个所述第二铰接槽的两个槽壁间均设置有第二铰接杆，每个所述第二铰接杆上嵌装有第二铰接套24，所述第二铰接套24能够在所述第二铰接杆上沿周向转动。
所述动力伞架包括伞骨11、支撑杆12和伞布13，所述伞骨11设置在所述底端铰接片8上，所述支撑杆12设置在所述顶端铰接片10上，所述伞布13设置在所述伞骨11上。
所述伞骨11呈圆弧状，所述伞骨11的圆心角不小于90度，所述伞骨11半径与所述支腿长度相同。所述伞骨11数量与所述第一铰接套23数量相同，所述伞骨11一端固定设置在所述第一铰接套23上。
所述支撑杆12呈杆状，所述支撑杆12数量与所述第二铰接套24数量相同，所述支撑杆12一端固定设置在所述第二铰接套24上，并且所述支撑杆12另一端与所述伞骨11另一端铰接。
所述伞布13为耐腐蚀防水面料，所述伞布13设置在所述伞骨11上。具体的，所述伞布13总体裁剪为圆形，所述伞布13中心设置有伞顶贯穿孔，所述伞顶贯穿孔套装在所述电动推杆9底端，并通过胶液紧密贴附在所述电动推杆9底端。所述伞布13通过胶液和丙纶线缝制在所述伞骨11上。使得三根所述伞骨11围成的半球面封闭，以达到借助管道内气流来为所述管道内信息采集装置提供动力。当所述管道内信息采集装置行进速度大于设定速度时，能够通过收缩所述电动推杆9使伞骨11围成的半球面截面积减小，进而使所述管道内信息采集装置减速；当所述管道内信息采集装置行进速小于设定速度时，能够通过伸长所述电动推杆9使伞骨11围成的半球面截面积增大，进而使所述管道内信息采集装置提速。
所述伸缩臂部包括收纳管15、柔性臂、第一摄像头16和驱动部，所述收纳管15和所述驱动部均设置在所述支撑筒1上，所述柔性臂设置在所述收纳管15内，所述第一摄像机设置在所述柔性臂上。
所述收纳管15呈圆管状，所述收纳管15经折弯缠绕固定设置在所述支撑筒1壁上。所述柔性臂嵌装在所述收纳管15内，所述柔性臂包括第二万向节17、连接杆18和薄钢片19，所述连接杆18和所述薄钢片19均设置在所述第二万向节17上。
所述第二万向节17数量和所述连接杆18数量相同，并且均不少于十个，具体数量根据柔性臂需要的长度确定，所述第二万向节17和所述连接杆18首尾交替固定连接。
所述薄钢片19呈长条状，所述薄钢片19有两条，两条所述薄钢片19结构完全相同，所述薄钢片19长度与固定连接后的所述第二万向节17和所述连接杆18总长度相同。所述薄钢片19由一纵向线分为左侧边和右侧边，所述左侧边上沿纵向等间距设置有第二长条贯穿孔25，相邻两个所述第二长条贯穿孔25中心间距与相邻两个所述第二万向节17间距相同。所述右侧边上等间距排列设置有多个矩形孔27。
两条所述薄钢片19分别对称设置在所述第二万向节17上，具体的，所述第二长条贯穿孔25内嵌装有销钉26，所述销钉26一端固定设置在所述第二万向节17节叉上，所述销钉26钉帽直径大于所述第二长条贯穿孔25宽度。所述第一摄像头16设置在所述柔性臂顶端，所述第一摄像头16上设置有第一LED照明元件，并且所述第一摄像头16与所述信息控制传输部电连接。
所述驱动部包括电机座20、电机21和齿轮22，所述电机座20设置在所述支撑筒1上，所述电机21设置在所述电机座20上，所述齿轮22设置在所述电机21上。所述电机座20有两个，两个所述电机座20结构完全相同，两个所述电机座20对称设置在所述柔性臂两侧的所述支撑筒1上。
所述电机21与所述信息控制传输部电连接，所述电机21有两台，所述齿轮22有两片，两片所述齿轮22对应设置在两台电机21的转轴上，两片所述齿轮22分别与两条薄钢片19上的矩形孔27啮合。
当所述管道内信息采集装置运行至垂直管道，并且不能整体进入垂直管道进行拍摄检测管道内腐蚀情况时，通过启动电机21能够将柔性臂抽出收纳管15，并将柔性臂送入垂直管道内，通过柔性臂顶端设置的第一摄像头16对垂直管道进行拍摄检测。当遇到折弯的垂直管道时能够通过改变两个电机21传动速度使柔性臂沿着薄钢片19弯曲，进而完成第一摄像头16对折弯垂直管道进行拍摄检测。所述伸缩臂部不仅能够对垂直折弯管道进行拍摄检测，也能够对所述管道内信息采集装置无法进入的小管径管道进行拍摄检测。
所述信息控制传输部包括电源、第二摄像头28、控制器、低频发射接受器和数据存储器，所述第二摄像头28设置在所述支撑筒1上，所述电源、控制器、低频发射接受器和数据存储器均设置在所述支撑筒1内，所述电源分别与所述控制器、所述低频发射接受器、所述电动推杆9和所述电机21电连接，所述控制器分别与所述电动推杆9、所述电机21、所述第一摄像头16、所述第二摄像头28、所述低频发射接受器和所述数据存储器电连接。
所述第二摄像头28有四个，四个所述第二摄像头28对应设置在所述拍摄贯穿孔内，每个所述第二摄像头28周围均设置有第二LED照明元件。所述控制器能够控制所述第二摄像头28和所述低频发射接受器同时拍摄和发射低频信号，并将拍摄数据和发射信息存储至所述数据存储器内。
低频发射接受器用于向外界发射低频电磁波信号和接受外界信号，当所述管道内信息采集装置进入管道后，由外界的电磁感应器感应低频电磁波信号，用于实现管道内的所述管道内信息采集装置定位和测算行进速度，当所述管道内信息采集装置行进速度超过或小于设定速度时能够通过控制器控制电动推杆9伸长或收缩以调节所述管道内信息采集装置行进速度。
检测完成后将数据存储器内的存储卡取出，将数据导入电脑进行解析，具体的，通过将时间、运动里程、视频图像等信息一一对应后，形成沿管道管线方向连续的视频与图形信息，通过视频与图形信息的观察分析，观测管道内是否存在表面的腐蚀，判断压力管道内部安全状况。并通过时间和里程的同步分析，以确定腐蚀处具体位置。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
