[发明专利]天然气干气管道智能检测球

权利要求书

1.一种天然气干气管道智能检测球，包括：空心球体(1)、矩阵式积液传感器(2)、无线通信模块(18)、声波检发装置、数据处理装置以及供电电池(9)；

所述空心球体(1) 外壳采用坚固的绝缘材料注塑而成，空心球体内部被隔板（5）分为上下两个部分，上部分为有孔隙腔体（6），下部分为密封腔体（10），上下两部分用螺纹连接；

所述矩阵式积液传感器(2) 采用胶水固定，分嵌在空心球体(1)外表面，积液传感器（2）背侧的信号线经过球体孔隙引入到有孔隙腔体（6）内，连接到电路板（8）的积液传感器电路(16)上；

所述无线通信模块(18)包括无线数据通信电路和天线(7)；

所述声波检发装置由声波发射器(3)、声波接收器(4)和声波接收与发射电路(15)组成；

所述数据处理装置包括数据处理核心(14)、计时器、和时钟电路；

所述电池（9）固定在下部密封腔体填充物的方形凹槽最低层内，电池正负极通过接线端引出，焊接在电路板（8）的供电端口上。

2.根据权利要求1所述的天然气干气管道智能检测球，其特征是：空心球体（1）无需额外附加动力，直接利用气体在管道内的传输流动带动球体贴着管道内壁滚动。

3.根据权利要求1所述的天然气干气管道智能检测球，其特征是：空心球体（1）外表面贴有矩阵式积液传感器(2)，内部空心的腔体被隔板（5）分为有孔隙和密封的两个部分：

所述有孔隙腔体（6）壳体上分布有细小孔洞，腔体体内壁贴有防水纸；

所述密封腔体（10）由隔板（5）与下半球体构成。

4.根据权利要求1所述的天然气干气管道智能检测球，其特征是：无线通信模块（18）使各个小球自成一个网络节点，自动在长输管道内连线组网，形成数据信息传输通道的长链；

所述无线通信模块的天线（7）位于有孔隙腔体（6）内，处理电路集成在电路板(8)上；

所述无线数据通信电路集成在电路板(8)上，与数据处理核心(14)的通信接口相连接；

所述无线通信的天线（7）穿过隔板（5）安装孔焊接在电路板（8）上，固定于隔板（5）上，竖立在有孔隙的空心球体内。

5.根据权利要求1所述的天然气干气管道智能检测球，其特征是：声波检发装置的声波发射器（3）和声波接受器（4）安装在有孔隙腔体（6）内，处理电路则集成在电路板(8)上；

所述声波发射器（3）为蜂鸣器，通过隔板（5）上的安装孔，焊接在电路板（8）上，固定于隔板（5）上表面，位于有孔隙腔体（6）内；

所述声波接受器（4）为一定向麦克风，通过隔板（5）上的安装孔，焊接在电路板（8）上，固定于隔板（5）上表面，位于有孔隙腔体（6）内；

所述声波接收与发射电路(15)集成在电路板（8）上，其后依次连接了信号放大控制电路和模数转换电路以及数据处理核心(14)。

6.根据权利要求1所述的天然气干气管道智能检测球，其特征是：数据处理装置负责对输入信息的数据处理，以及对各个模块的控制；

所述数据处理装置包括数据处理核心(14)、计时器、和时钟电路；

所述数据处理核心(14)为微处理器，主要由DSP和ARM芯片组成，位于电路板（8）上。

7.根据权利要求6所述的天然气干气管道智能检测球，其特征是：电路板（8）包括了计时电路、无线数据通信电路、串行通信电路（17）、声波检测气体泄漏电路、声波接收与发射电路(15)、积液传感器接口电路（16）、数据处理核心（14）；

所述串行通信电路（17）的接口可与工控机的串口相接，通过隔板（5）安装孔焊接在电路板上，固定于隔板（5）上表面；

所述电路板（8）固定在下部密封腔体填充物的方形凹槽第二层内，位于电池（9）上方，信号采集端与电源端口均通过接线端引出。

8.根据权利要求1所述的检测球供电电池为高容量锂电池，其特征是：供电电池正负极通过接线端用导线引出，焊接在电路板（8）的供电端口上。

9.根据权利要求1所述的天然气干气管道智能检测球，其功能实现的方法特征是：

步骤一：在使用智能检测小球之前，首先对各个检测小球装置中的计时器进行时间校正，保持每个小球内计时器的时间同步；

步骤二：将本发明的终端小球装置安放在远程终端装置（21）上，并通过串行通信电路（17）与工控机的串口有线相连；将检测球在相同的时间间隔后投入到天然气管道内，利用天然气气体在管道内的传输流动带动小球贴着管道内壁底滚动；

步骤三：投放进入的各个检测小球通过无线通信模块（18）接收和发射数据，使每个小球自成一个网络节点，自动在长输管道内连线组网，形成数据信息传输通道的长链；

各个小球节点之间采用时差法声波测距原理进行各个节点的定位，确定各个节点间的间隔距离以及同终端小球之间的总距离；

步骤四：当小球外壁附着的矩阵式积液传感器（2）检测到管道内存在积水点时，或者当声波检发装置的接收器检测到管道内气体泄漏点的特殊频率信号时，将检测信息传输给数据处理装置进行处理；

步骤五：当检测到管道内积水点或者气体泄漏点时，小球声波检发装置的发射装置发出一定频率的声波信号，同时将管道内积水信息、天然气泄漏信息、当前时间信息、小球节点位置信息存储并通过无线通信模块传输到下个小球节点；

步骤六：检测小球进入到管道终端回收装置后，工控机可及时将小球存储器内存储的数据通过串行通信接口或者直接取出数据存储设备进行读出取；

步骤七：检测小球通过数据信息传输通道将各个检测小球的定位信息和管道内检测信息传送给终端检测小球，然后终端检测小球通过有线连接传输给工控机的上位机分析与处理系统（11），上位机分析与处理系统（11）实时地绘制出地各个检测球的位置信息二维图和管道内检测信息的曲线，最后结合回收到的检测球内的数据，给出管道检测报告和管道腐蚀评价报告。