基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统及方法

本发明涉及无线声波通信，特别是涉及一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统及方法。

背景技术：

1、目前我国埋设电缆的地下排管直径一般在200mm以内，长度可达50～100米，管内作业机器人在管内进行检测作业时，需要随时与外界进行联系，将传感器采集到的数据和有关管内环境的信息传递给控制台，并接受操作人员的命令。对于如何与地下管道内的机器人保持通信，取得地下管道内的信息，目前流行的想法为与机器人有线连接。

2、但是在地下电缆排管中，有可能存在弯曲、未知障碍等复杂结构，在这些区域，有线连接可能面临物理阻碍的问题，导致通信中断；即使越过以上结构，长达几十甚至百米的排管内，由于以上结构的影响，包括几十甚至百米的线缆自身的重量，也很可能导致线缆纠结、拖拽、损坏等问题。

3、除此之外，长线缆可能出现信号衰减的问题，影响数据的传输速度和质量。对于机器人来说，有线连接可能限制其行动范围和机动性，使得机器人难以应对复杂情况。

4、因此，本领域需要设计有效的无线通信方式，目前关于这方面，最常讨论的为高频率无线电波(例如微波)通信。高频无线电波在地下管道环境中可以有比较好的表现，尤其在直线或者弯曲度较小的地下管道中。然而，由于微波主要沿直线传播，对于地下电缆排管长且可能的一定弯曲幅度的情况下可能需要设计反射装置或者中继站。然而地下排管直径较小，这又大大增加了该技术的难度与成本，不仅如此，以这种信息传递方式，由于地下管道内电缆周围电磁环境可能十分恶劣时，将导致无线传输无法进行。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统及方法，可利用声波通信的方式解决与地下排管内机器人通信的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统，所述系统包括：第一声波发送模块、第一声波接收模块、第二声波发送模块和第二声波接收模块；

4、所述第一声波发送模块、第一声波接收模块用于设置于机器人上；所述第二声波发送模块和第二声波接收模块用于设置于电井排管口处；

5、所述第一声波发送模块用于将地下排管信息调制为第一声波信号，并将所述第一声波信号通过地下管道传输至所述第二声波接收模块；所述地下排管信息为所述电缆巡检机器人采集的信息；

6、所述第二声波接收模块用于解调所述第一声波信号；

7、所述第二声波发送模块用于将指令信息调制为第二声波信号，并将所述第二声波信号通过地下管道传输至所述第一声波接收模块；

8、所述第一声波接收模块用于解调所述第二声波信号。

9、一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信方法，所述方法包括：

10、利用第一声波发送模块将电缆巡检机器人采集的地下排管信息调制为第一声波信号，并将所述第一声波信号通过地下管道传输至电井排管口处的第二声波接收模块；

11、利用所述第二声波接收模块解调所述第一声波信号，获取地下排管信息；

12、利用电井排管口处的第二声波发送模块将指令信息调制为第二声波信号，并将所述第二声波信号通过地下管道传输至所述第一声波接收模块；

13、利用所述第一声波接收模块解调所述第二声波信号，获取指令信息，并将所述指令信息发送至机器人。

14、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

15、本发明提供了一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统及方法，其利用声波进行通信，系统包括：第一声波发送模块、第一声波接收模块、第二声波发送模块和第二声波接收模块；所述第一声波发送模块、第一声波接收模块设置于机器人上；所述第二声波发送模块和第二声波接收模块设置于电井排管口处；所述第一声波发送模块用于将地下排管信息调制为第一声波信号，并将所述第一声波信号通过地下管道传输至所述第二声波接收模块；所述第二声波接收模块用于解调所述第一声波信号；所述第二声波发送模块用于将指令信息调制为第二声波信号，并将所述第二声波信号通过地下管道传输至所述第一声波接收模块；所述第一声波接收模块用于解调所述第二声波信号。本发明利用声波进行通信的方式，解决了现有的有线连接技术中的地下电缆排管中，有可能存在弯曲、未知障碍等复杂结构，在这些区域，有线连接可能面临物理阻碍的问题，导致通信中断；解决了现有的长线缆可能出现信号衰减的问题；解决了现有的微波等高频无线电波主要沿直线传播，需要设计反射装置或者中继站的问题；解决了由于地下管道内电缆周围电磁环境十分恶劣时，可能导致无线电波传输无法进行的问题。

技术特征：

1.一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统，其特征在于，所述系统包括：第一声波发送模块、第一声波接收模块、第二声波发送模块和第二声波接收模块；

2.根据权利要求1所述的基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统，其特征在于，所述第一声波发送模块包括：

3.根据权利要求1所述的基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统，其特征在于，所述第一声波发送模块包括：

4.根据权利要求1所述的基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统，其特征在于，所述第一声波接收模块包括：

5.根据权利要求4所述的基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统，其特征在于，所述电信号处理模块包括：

6.一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信方法，其特征在于，将地下排管信息调制为第一声波信号，具体包括：

8.根据权利要求6所述的一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信方法，其特征在于，解调所述第一声波信号，获取地下排管信息，具体包括：

9.根据权利要求8所述的一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信方法，其特征在于，对所述放大电信号进行滤波，得到滤波信号，具体包括：

10.根据权利要求6所述的一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信方法，其特征在于，

技术总结本发明公开一种基于地下排管电缆巡检机器人的无线声波通信系统及方法，涉及无线声波通信技术领域，系统包括：第一声波发送模块、第一声波接收模块、第二声波发送模块和第二声波接收模块；第一声波发送模块用于将地下排管信息调制为第一声波信号，并将第一声波信号通过地下管道传输至第二声波接收模块；第二声波接收模块用于解调第一声波信号；第二声波发送模块用于将指令信息调制为第二声波信号，并将第二声波信号通过地下管道传输至第一声波接收模块；第一声波接收模块用于解调第二声波信号。本发明利用声波进行通信的方式，解决了现有的有线通信技术和微波通信技术在地下电缆排管通信中的问题。技术研发人员：陈治蒙,张一腾,张耀,苑朝受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）技术研发日：技术公布日：2024/8/27