【摘要】：燃氣管道自鋪設以后,由于各種因素(如老化,腐蝕等)導致燃氣泄漏,引發(fā)巨大安全事故。為此,對服役中的燃氣管道進行檢修顯得尤為重要。在眾多燃氣管道修復技術中,翻轉內襯法(CIPP)修復技術相對其它管道修復技術具有更好的流動性、更小的破壞性和更短的施工時間等優(yōu)點。本文針對CIPP修復技術中一項核心設備——管內切割機器人測控系統(tǒng)開展深入研究,開發(fā)出以工控機為上位機、STM32F103ZET為下位機、基于RS485通信的CIPP管內切割機器人測控系統(tǒng)。本文主要內容如下:(1)CIPP管內切割機器人測控系統(tǒng)總體方案設計。根據(jù)切割機器人的實際工作情況及測控系統(tǒng)的功能需求,在分析現(xiàn)有的測控系統(tǒng)基礎之上,制定管內切割機器人測控系統(tǒng)總體方案,該方案采用模塊化設計,模塊之間通信采用RS485集線器統(tǒng)一管理,可極大提高測控系統(tǒng)穩(wěn)定性。上位機采用工控機,下位機采用STM32,均支持C/C++編程,功能可擴展性強。(2)CIPP管內切割機器人測控系統(tǒng)硬件設計。硬件設計部分綜合考慮抗干擾、通信穩(wěn)定、布線便捷等方面因素,完成切割機器人控制柜電路、基于STM32F103ZET核心控制板外圍電路及RS485通信具體方案設計。通信采用雙路RS485,將控制信號與數(shù)據(jù)采集信號分離,可大幅提高測控系統(tǒng)通信效率。采用獨立供電方式且電源之間采用電源濾波器進行隔離,可極大提高管內切割機器人測控系統(tǒng)魯棒性。(3)CIPP管內切割機器人測控系統(tǒng)軟件設計。測控系統(tǒng)軟件包含上位機軟件和下位機軟件。上位機綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性、操作便捷、快速響應等方面因素,基于Ubuntu17.04系統(tǒng),Qt5.10工具包,實現(xiàn)整個切割機器人的控制流程。下位機綜合考慮實時性、資源有效利用、抗干擾等方面因素,基于μC/OS III實時操作系統(tǒng),實現(xiàn)周邊傳感器的信號采集與控制,并引入Taylor級數(shù)和最小二乘法對STM32控制步進電機加減速進行優(yōu)化,可以將運算效率提高4.8倍。(4)CIPP管內切割機器人調試與實驗研究。完成整個系統(tǒng)的安裝,在管道中進行聯(lián)機調試,引入Modbus通信錯誤響應機制,可將單位時間通信準確率提升至100%。同時引入Hough變換技術,輔助管內切割機器人對管口進行智能定位,可減少人工定位管口時間,提高管內切割機器人工作效率。對管內切割機器人進行定位、切割實驗,通過數(shù)據(jù)采集,結果表明本系統(tǒng)滿足設計要求。
【學位授予單位】：北京石油化工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG48;TU996.7
【圖文】：

P 修復技術在上個世紀 90 年代開始發(fā)展的，際工程，如 2011 年北京市燃氣集團公司完成燃氣管道的修復，為 CIPP 技術應用于管道修司創(chuàng)立了適用于我國國情的 CIPP 管道修復eiss 非開挖修復工藝。到現(xiàn)階段為止，我國的不成體系，同時不具有統(tǒng)一的標準，多種工藝氣管道上應用 CIPP 技術，目前在我國尚處人測控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀人是管道機器人的一種，通過管道機器人，、切割等工作，鑒于國外對管內切割機器人乏，故借鑒管道檢測機器人測控系統(tǒng)進行分漢陽大學研制出一種管道檢測機器人，如圖 。該管道機器人測控系統(tǒng)基于模塊化設計思

北京石油化工學院專業(yè)學位碩士學位論文位機采用 x86 架構 PC 機，下位機分別采用 Atmeg28 采集里程和角度數(shù)據(jù)，機器人采用有線拖纜式作USB 轉 RS232 通信。測控系統(tǒng)通過 PC 機界面或游動，同時通過串口采集數(shù)據(jù)并顯示在 PC 機界面來西亞大學機電工程學院研制出一款管道檢測機s 的一款管道機器人，如圖 1-5 所示。其測控系統(tǒng)基于模塊化設計思想，分為主機層和從機層，主從，采用有線拖纜式作為供電方式，數(shù)據(jù)采集和控測控系統(tǒng)通過上位機按鍵發(fā)送指令控制機器人，時主機層采用 B/S 架構，采集的數(shù)據(jù)可以在 PC 以實現(xiàn)遠程監(jiān)控[32]。

研究出的一款管道檢測機器人如圖1-7 所示，其測控系統(tǒng)如圖 1-8 所示，同樣使用模塊化設計思想，將測控系統(tǒng)分為上位機控制模塊和下位機執(zhí)行模塊。上位機采用 x86 架構的 PC 機，下位機采用 8位MCU。機器人采用有線拖纜式作為供電方式，通信方式采用UBS轉RS232通信。測控系統(tǒng)通過游戲手柄發(fā)送指令控制機器人，并使用串口通信采集數(shù)據(jù)同

【參考文獻】

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1 曹國權;劉鴻歡;;我國引進國際領先非開挖內襯修復技術[J];城市管理與科技;2015年06期

2 沈陽;宓超;鳳宇飛;;形態(tài)學開運算在車型圖像去噪中的應用[J];中國科技信息;2015年18期

3 曹建樹;張義;李魁龍;徐寶東;曹振;姬保平;;城市燃氣管道檢測機器人測控系統(tǒng)研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J];測控技術;2015年07期

4 司鵬輝;;步進電機和交流伺服電機性能綜合比較[J];電子測試;2015年13期

5 楊亮亮;許守金;史偉民;葛宏偉;;基于牛頓迭代法的S形加減速時間算法研究[J];中國機械工程;2015年07期

6 李偉;陳燕;粟科華;寇忠;;“十三五”期間我國天然氣行業(yè)發(fā)展環(huán)境分析[J];國際石油經濟;2015年03期

7 遲偉;;城市天然氣管道安全管理存在的問題及其控制措施[J];煤炭加工與綜合利用;2014年06期

8 蔡澤凡;;基于STM32的步進電機S形加減速控制曲線的快速實現(xiàn)方法[J];信息技術與信息化;2014年04期

9 姜同穩(wěn);;CAN總線特點與RS-485總線性能的比較分析[J];電子世界;2014年04期

10 劉紫燕;馮亮;詹志輝;;Modbus協(xié)議RTU模式與TCP模式的通信轉換設計[J];科學技術與工程;2013年18期

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1 朱光召;城市排水管道檢測機器人研究與開發(fā)[D];沈陽工業(yè)大學;2017年

2 田勝;北京市燃氣翻轉內襯工藝實施優(yōu)化研究[D];北京建筑大學;2014年

3 鄭旭;管道檢測機器人控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];南京理工大學;2013年

4 葛婷;幾種數(shù)字圖像濾波算法[D];南京信息工程大學;2006年

本文編號：2762888