CN108375625A - 一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备及腐蚀检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，包括控制与数据实时交互系统、释放回收系统、脐带缆和导管架腐蚀检测爬行机器人；导管架腐蚀检测爬行机器人用于完成对导管架海浪飞溅区和水下区域腐蚀情况的检测，控制与数据实时交互系统对机器人进行实时控制、对腐蚀检测单元检测到的测量数据进行分析存储以及为所述导管架腐蚀检测爬行机器人提供电力，释放回收系统用于布放和回收所述机器人。本发明还公开了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测方法，该方法通过如上所述的导管架腐蚀检测设备实现对海洋平台导管架的全范围检测。本发明实现了无电磁干扰和运动干扰的海洋平台导管架腐蚀电场检测技术，保证了检测结果的准确性。

Description

一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备及腐蚀检测方法

技术领域

本发明属于海洋平台检测技术领域，尤其涉及一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备及腐蚀检测方法。

背景技术

随着海洋经济时代的到来，各种海上设施越来越多，比如海洋平台导管架、跨海大桥、海堤大坝、轮船以及深海潜器等等，多数海洋构筑物均采用涂装与阴极保护联合防护。海洋平台的金属结构受到日照、海风、波浪冲击、复杂的海水体系、昼夜和季节温度变化及海生物侵蚀等因素的影响使海洋平台腐蚀的速率较快，并且金属材料的耐腐蚀性能随暴露条件的不同而发生不同的变化。飞溅区受到风浪、日照、潮水涨落因素的影响，钢结构表面干湿交替，另外由于充足的氧气，再加上海浪的冲击、漂浮物的撞击和侵蚀、海水电解质的腐蚀，导管架平台的飞溅区往往是平台腐蚀最严重的部位，为了保障海洋构筑物的安全运行，需要采用合理的检测手段来检测导管架腐蚀情况。

我国每年仅新建海洋平台导管架对于阴极保护监测系统的需求就不少于30台套；而老旧导管架更有几百上千座，现行的阴极保护检测系统必须在新的导管架上安装，且无法保障导管架的全寿命检测，因此老旧平台导管架的维护、延寿、安全监测尚无有效手段。

目前国内外在导管架腐蚀检测上使用水下机器人平台还比较少，大多是采取人工接触式电场检测的方式获取导管架和海底管道腐蚀检测数据。目前国内外刚开始使用水下机器人进行导管架检测的研究和尝试，2016年日本使用HYPER DOLPHIN水下机器人进行海底观测网缆线铺设，其作业能力强，功能多样，但是该水下机器人因强电磁干扰环境而无法适用于导管架的腐蚀检测。英国Sub-Atlantic作业型水下机器人在石油平台清漆与水下平台建筑检测与监测具有良好的前景，但是该Sub-Atlantic作业型水下机器人由于无法在导管架上爬行，无法提供相对稳定的导管架腐蚀检测条件。法国的ECA公司生产的H2000-ROV具有体积小，结构紧凑和框架式模块化设计，搭载光学成像设备和美国DIDSON双频识别声纳装置，能保证完成作业任务及采集相关数据资料，但其无法携带检测装置，无法检测导管架平台飞溅区的腐蚀情况。国内目前较为先进的国产水下机器人是由上海交通大学、浙江大学、同济大学、哈尔滨工程大学和青岛海洋化工研究院等国内优势单位，共同合作研制成功的＂海马号＂，它装备有多功能机械手、水下摄像照相系统、声纳定位系统，可更换的作业底盘等，然而“海马号”由于其复杂强烈的电磁环境和巨大的体积，仍无法满足导管架腐蚀检测的需求。

综上所述，国内外还没有专门针对导管架健康状态进行检测的专用水下机器人平台，传统的水下电视，进水结构件测试法，水下超声测厚等常规无损检测技术依然是导管架腐蚀检测，电位检测的主要手段。但传统的水下检测技术大多是点对点检测方式，只能检测传感器覆盖范围内的情况，检查效率低下，难以对导管架进行全面的腐蚀状况检测。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备及腐蚀检测方法，以实现对海洋平台导管架的全范围检测。

本发明所采用的技术方案为：

一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，包括控制与数据实时交互系统、释放回收系统、脐带缆和导管架腐蚀检测爬行机器人；所述导管架腐蚀检测爬行机器人用于完成对导管架海浪飞溅区和水下区域腐蚀情况的检测，导管架腐蚀检测爬行机器人包括主控系统、机器人本体、作业底盘、液压抱紧单元、滑轨式检测搭载单元和腐蚀检测单元；所述控制与数据实时交互系统包括岸站显示及操作单元、岸基供电单元，负责对导管架腐蚀检测爬行机器人进行实时控制、对腐蚀检测单元检测到的测量数据进行分析存储以及为所述导管架腐蚀检测爬行机器人提供电力；所述脐带缆是控制与数据实时交互系统和导管架腐蚀检测爬行机器人连接的媒介，用于实现控制与数据实时交互系统和导管架腐蚀检测爬行机器人之间信号、数据和能量的传递，所述释放回收系统用于布放和回收所述导管架腐蚀检测爬行机器人。

所述作业底盘设置在机器人本体的底端，机器人本体上设置有运动机构，运动机构受控于所述主控系统，运动机构在主控系统的控制下带动所述机器人本体及作业底盘完成前进、后退、左转、右转、上浮、下潜及翻转动作；液压抱紧单元设置在作业底盘上，液压抱紧单元与所述主控系统信号连接，用于控制液压抱紧单元的抱管动作，使作业底盘通过液压抱紧单元抱紧导管架实现抱管爬管运动；滑轨式检测搭载单元包括导轨机构、滑块及重锤，导轨机构包括外导轨及能够沿外导轨滑动的内导轨，外导轨设置在作业底盘内，重锤与滑块相连且位于滑块下方，滑轨式检测搭载单元还包括用于带动所述滑块自内导轨底端运动至内导轨顶端的第一直线驱动机构以及用于带动所述内导轨沿外导轨作直线往复运动的第二直线驱动机构，所述腐蚀检测单元安装在滑块上并随滑块同步运动，作业底盘的底部中央镂空，该镂空区域正对导管架的待检测区域，腐蚀检测单元随滑块运动时正对作业底盘的镂空区域；第一直线驱动机构和第二直线驱动机构均受控于所述主控系统，内导轨在第二直线驱动机构的作用下能够从作业底盘伸出或完全位于作业底盘内部，当滑块在第一直线驱动机构的带动下运动至内导轨的顶端极限位置处时，主控系统控制第一直线驱动机构和第二直线驱动机构均停止运转，滑块连同腐蚀检测单元一起，在重锤的重力作用下沿内导轨下滑；当内导轨位于作业底盘内部时，腐蚀检测单元随滑块下滑时检测的是滑块滑动行程范围内的导管架水下区域部分；当内导轨伸出至作业底盘外部时，腐蚀检测单元随滑块下滑时检测的是滑块滑动行程范围内的导管架飞溅区域部分。

所述内导轨的顶端以及外导轨的顶端均设置有限位传感器，限位传感器将检测到的信号实时传输至主控系统，主控系统根据限位传感器检测到的信号控制第一、第二直线驱动机构的运转。

所述液压抱紧单元包括液压油站和至少一组液压抱紧机构，液压油站设置在机器人本体上并为所述液压抱紧机构供给液压油，各液压抱紧机构均包括对称设置在作业底盘两侧用于抱紧导管架的抱管机械手，各液压抱紧机构还包括两根对称设置的第一液压杆，一根第一液压杆对应驱动一个抱管机械手，且各抱管机械手的顶端和用于驱动其动作的第一液压杆之间相互铰接，两个相对的抱管机械手在第一液压杆的驱动下实现对导管架的抱持或松开；所述抱管机械手用于与导管架接触的一侧表面上设置有压力传感器。

所述第一直线驱动机构包括电机、传送带、上皮带轮和下皮带轮，上皮带轮和下皮带轮分别设置在内导轨的顶端和底端，传送带套置在上、下皮带轮上，上皮带轮或下皮带轮由所述电机驱动旋转，所述滑块安装固定在传送带上，所述电机的启停由主控系统控制。

所述第二直线驱动机构包括第二液压杆，第二液压杆的一端与内导轨相连并带动内导轨作直线往复运动。

所述腐蚀检测单元包括检测探头、探照灯、摄像头和参比电极，所述检测探头、探照灯和摄像头均设置在滑块底端面向导管架待检测区域的一侧；所述参比电极安装在抱管机械手用于与导管架接触的一侧表面上。

所述机器人本体上设置有传感器单元，传感器单元包括水压传感器和电子罗盘，水压传感器用于确定机器人本体的水下位置，电子罗盘用于确定机器人本体的姿态。

所述机器人本体顶部设置有多个浮块；所述运动机构包括四个垂向推进器和四个水平推进器，四个垂向推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个水平推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个垂向推进器和四个水平推进器均由所述主控系统控制。

本发明还公开了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测方法，该方法通过如上所述的导管架腐蚀检测设备实现对海洋平台导管架的全范围检测，其包括如下步骤：

步骤1，岸上工作人员通过释放回收系统将所述导管架腐蚀检测爬行机器人放入水中，通过控制与数据实时交互系统操控机器人移动到导管架待检测的近水面目标区域，抵达目标区域后，控制所述导管架腐蚀检测爬行机器人调整姿态，使其姿态保持与导管架同样的角度，从而达到抱管状态；

步骤2，控制与数据实时交互系统控制液压抱紧单元实现抱管动作；

步骤3，滑轨式检测搭载单元开始工作，滑块沿内导轨向上滑动，同时内导轨沿外导轨向上滑动，当滑块移动到内导轨上方极限位置以及内导轨移动到外导轨上方极限位置时，第一直线驱动机构断电，滑块在重锤重力作用下沿内导轨向下做被动式滑动，同时腐蚀检测单元开始工作，实现对水面以上浪花飞溅区域管道的检测，检测数据实时传输至岸上的控制与数据实时交互系统，实现浪花飞溅区检测数据的显示和存储工作，完成检测后内导轨在第二直线驱动机构的作用在回缩至作业底盘内部；

步骤4，各液压抱紧松开，控制与数据实时交互系统控制所述导管架腐蚀检测爬行机器人沿导管架向下运动，移动到下一个体位后，通过所述液压抱紧单元再次实现抱管动作；

步骤5，滑轨式检测搭载单元开始工作，滑块在第一直线驱动机构的作用下沿内导轨向上滑动，此时内导轨无动作，当滑块移动到内导轨上方极限位置时，第一直线驱动机构自动断电，滑块在下方重锤的重力作用下沿内导轨向下做被动式滑动，同时腐蚀检测单元开始工作，实现对机器人本体抱紧区域的管道检测，检测数据实时传输至岸上的控制与数据实时交互系统，实现水下区域检测数据的显示和存储工作；

步骤6，反重复上述步骤4和步骤5，从而完成整个导管架的浪花飞溅区和水下区域的腐蚀检测工作。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

水下机器人在爬管过程中，一方面，不可避免的受到水流的影响和导管架上附着物的影响，使得水下机器人与导管架表面的相对位置不断变化，由此干扰了检测数据的稳定性，另一方面，机器人上的推进器等电磁元件产生的电磁场更是严重影响了腐蚀电场的检测。因此检测数据的异常，不能判定是由于腐蚀电场异常引起的还有由于运动的突变或电磁干扰造成。而本发明很好地解决了由上述电磁干扰和运动干扰所带来的检测数据不准确的问题。

本发明通过液压抱紧单元抱紧导管架与滑块在重锤重力作用下被动滑动的方法有效的规避了上述两种干扰。本发明中的机器人在爬行的时候腐蚀检测单元不检测，液压抱紧后，腐蚀检测单元随滑块同步下滑时检测，规避了机器人的运动干扰。同时，采用液压抱紧后，本发明所述的机器人本体不会产生电磁干扰，滑块在电机和传送带的作用下主动向上滑动时，腐蚀检测单元不检测，滑块被动下沉时，电机关闭，不产生电磁干扰，此时腐蚀检测单元才开始检测，彻底规避了电磁干扰，使难于检测的微弱电场信号得到了有效检测，保证了检测数据的准确性。

此外，本发明采用液压抱紧单元实现对导管架的抱持与松开，解决了水下机器人跨越导管架节点区域开展检测的难题，实现了水下机器人在导管架的全范围检测。本发明中的内导轨可沿外导轨伸出至作业底盘外侧，解决了水下机器人在不出水的情况下检测近水面区导管架的腐蚀情况难题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的系统原理图。

图3为本发明一种实施例的工作状态示意图。

图4为本发明一种实施例的后视图。

图5为利用本发明检测导管架浪花飞溅区域时本发明一种实施例的仰视图。

图6为本发明一种实施例的另一种工作状态示意图。

图7为利用本发明检测导管架水下区域时本发明一种实施例的仰视图。

图8为本发明中液压抱紧单元的工作原理示意图。

其中，

1、机器人本体 2、浮块 3、参比电极 4、液压油站 5、垂向推进器 6、水平推进器7、作业底盘 8、第一液压杆 9、抱管机械手 10、压力传感器 11、外侧导轨 12、内侧导轨13、重锤 14、滑块 15、摄像头 16、检测探头 17、探照灯 18、电机 19、限位传感器 20、第二液压杆 21、控制与数据实时交互系统 22、释放回收系统 23、脐带缆 24、导管架腐蚀检测爬行机器人

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图8所示，一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，包括控制与数据实时交互系统21、释放回收系统22、脐带缆23和导管架腐蚀检测爬行机器人24。

所述控制与数据实时交互系统21包括岸站显示及操作单元、岸基供电单元，负责对导管架腐蚀检测爬行机器人24进行实时控制、对腐蚀检测单元检测到的测量数据进行分析存储以及为所述导管架腐蚀检测爬行机器人提供电力。

具体地来说，如图2所示，所述岸站显示及操作单元包括外接输入设备、PC机、外接显示器、采集端子和第一电力载波模块；所述岸站供电单元包括配电箱和电源转换模块。所述配电箱通过所述电源转换模块及第一电力载波模块为下述供电单元供给电力。所述外接输入设备与PC机相连，PC机向第一电力载波模块传输控制信号，采集端子与PC机之间实现数据采集及控制信号的互通。

所述脐带缆23是控制与数据实时交互系统和导管架腐蚀检测爬行机器人24连接的媒介，用于实现控制与数据实时交互系统和导管架腐蚀检测爬行机器人之间信号、数据和能量的传递。

所述释放回收系统22用于布放和回收所述导管架腐蚀检测爬行机器人24。

所述导管架腐蚀检测爬行机器人24用于完成对导管架海浪飞溅区和水下区域腐蚀情况的检测，导管架腐蚀检测爬行机器人24包括主控系统、机器人本体1、作业底盘7、液压抱紧单元、滑轨式检测搭载单元和腐蚀检测单元。

所述机器人本体1采用开架式结构，以便于搭载各类仪器设备，且机器人本体1采用铝合金材料制成以减轻重力。所述机器人本体1的顶端设置有多个浮块2，各浮块2均采用玻璃微珠浮力材料制成，以为整个机器人提供静浮力。

所述机器人本体1上设置有运动机构，运动机构受控于所述主控系统。具体地来说，所述运动机构包括四个垂向推进器5和四个水平推进器6，四个垂向推进器5分别设置在机器人本体1前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个水平推进器6分别设置在机器人本体1前端的左右两侧及后端的左右两侧。所述主控系统通过电子调速器实现对四个垂向推进器5和四个水平推进器6的控制。

所述垂向推进器5和水平推进器6对称式的结构布局保证了机器人前进、后退、左转、右转、上浮、下潜等基本动作的实现，同时保证了动作的平稳性。所述机器人本体1还可以通过左右两端和前后两端的垂向推进器5的配合实现整个机器人的左右翻转和俯仰翻转等一些高难度的动作。

所述机器人本体1上还设置有传感器单元，传感器单元包括水压传感器和电子罗盘，水压传感器用于确定机器人本体1的水下位置，电子罗盘用于确定机器人本体1的姿态。水压传感器和电子罗盘将检测到的信息实时传输至主控系统，由主控系统通过分别控制各个垂向推进器5和各个水平推进器6以实现机器人在水下位置和姿态的调整。

所述机器人本体1还包括供电单元、传输单元和视觉单元。所述供电单元包括电源模块和稳压模块，电源模块接收来自所述第一电力载波模块的电力，并将其传输至稳压模块实现稳压后将电力传输给导管架腐蚀检测爬行机器人的各用电部件。所述传输单元包括两个图传、数传模块、交换机和第二电力载波模块。视觉单元包括数字摄像头和探照灯。数字摄像头将检测到的信息实时传输至图传、数传模块，并经交换机传输至所述第二电力载波模块。

所述作业底盘7设置在机器人本体1的底端。所述作业底盘7的顶端与机器人本体1底端之间为可拆卸式连接。所述作业底盘7的前端和后端均为敞口结构。作业底盘7的底端中央为一镂空区域，从而方便了腐蚀检测单元能够顺利检测到导管架的健康状态信息。

所述液压抱紧单元设置在作业底盘7上，液压抱紧单元与所述主控系统信号连接，用于控制液压抱紧单元的抱管动作，使作业底盘7通过液压抱紧单元抱紧导管架实现抱管爬管运动。

具体地来说，所述液压抱紧单元包括液压油站和液压抱紧机构。如图3至图8所示，本实施例中的液压抱紧机构有两组。当然本发明中的液压抱紧机构并不仅仅局限于如上述各图所示的需设置两组，本发明中的液压抱紧机构至少有一组，当仅有一组液压抱紧机构时，该液压抱紧机构设置在作业底盘7的中部，当设置多于一组的液压抱紧机构时，各组液压抱紧机构可沿作业底盘7的长度方向均布。

所述液压油站4设置在机器人本体1上并为所述液压抱紧机构供给液压油。优选地，将所述液压油站4安装镶嵌在机器人本体1的浮块2中以用于提供正浮力，从而保证整个机器人重心浮心位置的平衡。

各液压抱紧机构均包括对称设置在作业底盘7两侧用于抱紧导管架的抱管机械手，各液压抱紧机构还包括两根对称设置的第一液压杆8，一根第一液压杆8对应驱动一个抱管机械手9。各所述第一液压杆8与液压油站4之间的供油管路上设置有三位二通阀门，主控系统通过控制各三位二通阀门控制各第一液压杆8的动作。各抱管机械手9的顶端和用于驱动其动作的第一液压杆8之间相互铰接，应用杠杆的方式驱动抱管机械手9的张开、闭合动作，从而实现对导管架的抱持或松开。各第一液压杆8均安装在作业底盘7内部，有效地防止了因第一液压杆8安装在机器人体外而产生误碰导致第一液压杆8损坏的事故。

所述抱管机械手9用于与导管架接触的一侧表面上设置有压力传感器10，该压力传感器10用于检测判断抱管机械手是否抱紧导管架。

本发明中液压抱紧的驱动方式不仅具有驱动力大，运动平稳等特点，而且采用液压方式最大的优点是液压缸具有断电锁死功能，当机器人抱紧导管架时，可以做到没有电机工作，最大限度的消除了机器人抱管爬管对电场检测的影响。机器人放入水中后，通过水平、垂向推进器作用靠近导管架，并通过垂向推进器5调整好姿态，然后通过第一液压杆8驱动抱管机械手9完成抱管动作并锁紧，机器人可以根据安装在抱管机械手9接触表面上的压力传感器10来判断抱管机械手9是否锁紧，从而为检测工作提供一个稳定牢固的检测环境。

当机器人完成部分检测工作或者需要跨越节点时，第一液压杆8可以驱动抱管机械手9松开导管架，通过水平、垂向推进器驱动机器人沿导管架运动从而实现爬管工作。本发明中的机器人通过液压抱紧单元和水平、垂向推进器的作用为实现导管架多区域的检测打造了良好的基础。同时，本发明中的第一液压杆8本身具备防水功能，因此可以节省大量防水密封工作。

所述滑轨式检测搭载单元包括导轨机构、滑块14及重锤13，导轨机构包括外导轨11及能够沿外导轨11滑动的内导轨12，外导轨11设置在作业底盘7内，重锤13与滑块14相连且位于滑块14下方。滑轨式检测搭载单元还包括用于带动所述滑块14自内导轨12底端运动至内导轨12顶端的第一直线驱动机构以及用于带动所述内导轨12沿外导轨11作直线往复运动的第二直线驱动机构。所述第一直线驱动机构和第二直线驱动机构均受控于所述主控系统。

具体地来说，所述第一直线驱动机构包括电机18、传送带、上皮带轮和下皮带轮，上皮带轮和下皮带轮分别设置在内导轨12的顶端和底端，传送带套置在上、下皮带轮上，上皮带轮或下皮带轮由所述电机18驱动旋转，所述滑块14安装固定在传送带上，所述电机18的启停由主控系统控制。所述电机18驱动上皮带轮或下皮带轮旋转，从而通过传送带带动所述滑块14向上运动。

所述内导轨12的顶端设置有限位传感器19，当滑块14运动至内导轨12的顶端时碰触限位传感器19，限位传感器19向主控系统发送信号，主控系统控制所述电机18断电，滑块14在下方重锤13的重力作用下，沿内导轨12向下做被动式滑动。

所述第二直线驱动机构包括第二液压杆20，第二液压杆20的一端与内导轨12相连并带动内导轨12作直线往复运动。所述第二液压杆20由马达驱动，主控系统通过马达驱动器实现对马达的控制，从而实现对第二液压杆20的控制。

所述外导轨11的顶端设置有限位传感器，当内导轨12的底端碰触到外导轨11上的限位传感器时，限位传感器将检测到的信号实时传输至主控系统，主控系统控制第二液压杆停止驱动。

所述腐蚀检测单元安装在滑块14上并随滑块14同步运动，作业底盘7的底部中央镂空，该镂空区域正对导管架的待检测区域，腐蚀检测单元随滑块14运动时正对作业底盘7的镂空区域。

所述腐蚀检测单元包括检测探头16、探照灯17、摄像头15和参比电极3，所述检测探头16、探照灯17和摄像头15均设置在滑块14底端面向导管架待检测区域的一侧。

所述腐蚀检测单元通过搭载腐蚀电场的检测探头16，此种非接触式的检测方法既能最大限度的检测到导管架表面实际腐蚀状况，又避免了因接触探针刺破导管架而加剧导管架腐蚀的情况。因该种检测方式需要为检测探头提供一个稳定的参比信号，为避免参比信号的长距离传输影响信号准确性，故将参比电极3以探针的方式安装在抱管机械手9的接触表面，当液压抱管单元完成抱管动作时，参比电极3便接触到导管架，从而产生参比信号，避免了因参比电极3固定在导管架上而进行远距离传输混入噪声，为检测探头提供了一个稳定准确的参比信号，同时参比电极3也会随着抱管机械手9的松开而离开导管架。

所述腐蚀检测单元通过搭载探照灯17和短焦距的摄像头15，可以在电位检测的同时了解检测表面的情况，便于对腐蚀情况进行识别和判定。

所述腐蚀检测单元还包括同轴电缆双绞线模块和采集存储器，摄像头15将拍摄的图像信息经所述同轴电缆双绞线模块实时传输至所述外接显示器，检测探头16将检测到的腐蚀情况信息实时传输至所述采集存储器，并经所述采集存储器传输至采集端子，最终传输至PC机进行存储和分析。

如图3所示，本发明中的内导轨12能够在第二直线驱动机构的作用下从作业底盘7伸出。如图6所示，本发明中的内导轨12也能够在第二直线驱动机构的作用下完全位于作业底盘7内。

如图7所示，当内导轨12位于作业底盘7内部时，滑块14在第一直线驱动机构的带动下运动至内导轨12的顶端极限位置处，主控系统控制用于驱动传送带运转的电机18断电，滑块14连同腐蚀检测单元一起，在重锤13的重力作用下沿内导轨12下滑，此时腐蚀检测单元检测的是滑块14滑动行程范围内的导管架水下区域部分，及机器人本体1内抱紧区域管道的检测。

如图5所示，当内导轨12伸出至作业底盘7外部时，滑块14在第一直线驱动机构的带动下运动至内导轨12的顶端极限位置处，主控系统控制用于驱动传送带运转的电机18断电，滑块14连同腐蚀检测单元一起，在重锤13的重力作用下沿内导轨12下滑，此时腐蚀检测单元进行的是滑块14滑动行程范围内的水面以上浪花飞溅区域的管道检测。

本发明还公开了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测方法，该方法通过如上所述的导管架腐蚀检测设备实现对海洋平台导管架的全范围检测，其包括如下步骤：

步骤1，岸上工作人员通过释放回收系统22将所述导管架腐蚀检测爬行机器人24放入水中，通过控制与数据实时交互系统21操控机器人移动到导管架待检测的近水面目标区域，抵达目标区域后，控制所述导管架腐蚀检测爬行机器人24调整姿态，使其姿态保持与导管架同样的角度，从而达到抱管状态；

步骤2，控制与数据实时交互系统21控制液压抱紧单元实现抱管动作，并通过所述压力传感器10检测抱管机械手9是否锁紧导管架，；

步骤3，滑轨式检测搭载单元开始工作，滑块14沿内导轨12向上滑动，同时内导轨12沿外导轨11向上滑动，当滑块14移动到内导轨12上方极限位置以及内导轨12移动到外导轨11上方极限位置时，限位传感器将位置信号实时传输至主控系统，由主控系统控制用于驱动传送带的电机18断电，滑块14在重锤13重力作用下沿内导轨12向下做被动式滑动，同时腐蚀检测单元开始工作，实现对水面以上浪花飞溅区域管道的检测，检测数据实时传输至岸上的控制与数据实时交互系统21，实现浪花飞溅区检测数据的显示和存储工作，完成检测后内导轨12在第二直线驱动机构的作用在回缩至作业底盘7内部；

步骤4，各抱管机械手9松开，控制与数据实时交互系统21控制所述导管架腐蚀检测爬行机器人24沿导管架向下运动，移动到下一个体位后，通过所述液压抱紧单元再次实现抱管动作；

步骤5，滑轨式检测搭载单元开始工作，滑块14在第一直线驱动机构的作用下沿内导轨12向上滑动，此时内导轨12无动作，当滑块14移动到内导轨12上方极限位置时，限位传感器将位置信号实时传输至主控系统，由主控系统控制用于驱动传送带的电机18断电，滑块14在下方重锤13的重力作用下沿内导轨12向下做被动式滑动，同时腐蚀检测单元开始工作，实现对机器人本体抱紧区域的管道检测，检测数据实时传输至岸上的控制与数据实时交互系统21，实现水下区域检测数据的显示和存储工作；

步骤6，反重复上述步骤4和步骤5，从而完成整个导管架的浪花飞溅区和水下区域的腐蚀检测工作。

本发明中的腐蚀检测单元在进行检测工作时，机器人本体1通过液压抱紧单元处于抱紧导管架的状态，从而消除了机器人的运动对检测造成的影响。与此同时，腐蚀检测单元在进行检测工作时，用于驱动传送带动作的电机18处于断电状态，滑块14是在重锤13的重力作用下实现的滑动，从而消除了电磁场对检测造成的影响。本发明实现了无电磁干扰和运动干扰的海洋平台导管架腐蚀电场检测技术，保证了检测结果的准确性。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

包括控制与数据实时交互系统、释放回收系统、脐带缆和导管架腐蚀检测爬行机器人；

所述导管架腐蚀检测爬行机器人用于完成对导管架海浪飞溅区和水下区域腐蚀情况的检测，导管架腐蚀检测爬行机器人包括主控系统、机器人本体、作业底盘、液压抱紧单元、滑轨式检测搭载单元和腐蚀检测单元；

所述控制与数据实时交互系统包括岸站显示及操作单元、岸基供电单元，负责对导管架腐蚀检测爬行机器人进行实时控制、对腐蚀检测单元检测到的测量数据进行分析存储以及为所述导管架腐蚀检测爬行机器人提供电力；

所述脐带缆是控制与数据实时交互系统和导管架腐蚀检测爬行机器人连接的媒介，用于实现控制与数据实时交互系统和导管架腐蚀检测爬行机器人之间信号、数据和能量的传递；

所述释放回收系统用于布放和回收所述导管架腐蚀检测爬行机器人。

2.根据权利要求1所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述作业底盘设置在机器人本体的底端，机器人本体上设置有运动机构，运动机构受控于所述主控系统，运动机构在主控系统的控制下带动所述机器人本体及作业底盘完成前进、后退、左转、右转、上浮、下潜及翻转动作；

所述液压抱紧单元设置在作业底盘上，液压抱紧单元与所述主控系统信号连接，用于控制液压抱紧单元的抱管动作，使作业底盘通过液压抱紧单元抱紧导管架实现抱管爬管运动；

所述滑轨式检测搭载单元包括导轨机构、滑块及重锤，导轨机构包括外导轨及能够沿外导轨滑动的内导轨，外导轨设置在作业底盘内，重锤与滑块相连且位于滑块下方，滑轨式检测搭载单元还包括用于带动所述滑块自内导轨底端运动至内导轨顶端的第一直线驱动机构以及用于带动所述内导轨沿外导轨作直线往复运动的第二直线驱动机构；

所述腐蚀检测单元安装在滑块上并随滑块同步运动，作业底盘的底部中央镂空，该镂空区域正对导管架的待检测区域，腐蚀检测单元随滑块运动时正对作业底盘的镂空区域；

所述第一直线驱动机构和第二直线驱动机构均受控于所述主控系统，内导轨在第二直线驱动机构的作用下能够从作业底盘伸出或完全位于作业底盘内部，当滑块在第一直线驱动机构的带动下运动至内导轨的顶端极限位置处时，主控系统控制第一直线驱动机构和第二直线驱动机构均停止运转，滑块连同腐蚀检测单元一起，在重锤的重力作用下沿内导轨下滑；

当内导轨位于作业底盘内部时，腐蚀检测单元随滑块下滑时检测的是滑块滑动行程范围内的导管架水下区域部分；当内导轨伸出至作业底盘外部时，腐蚀检测单元随滑块下滑时检测的是滑块滑动行程范围内的导管架飞溅区域部分。

3.根据权利要求2所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述内导轨的顶端以及外导轨的顶端均设置有限位传感器，限位传感器将检测到的信号实时传输至主控系统，主控系统根据限位传感器检测到的信号控制第一、第二直线驱动机构的运转。

4.根据权利要求2所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述液压抱紧单元包括液压油站和至少一组液压抱紧机构，液压油站设置在机器人本体上并为所述液压抱紧机构供给液压油，各液压抱紧机构均包括对称设置在作业底盘两侧用于抱紧导管架的抱管机械手，各液压抱紧机构还包括两根对称设置的第一液压杆，一根第一液压杆对应驱动一个抱管机械手，且各抱管机械手的顶端和用于驱动其动作的第一液压杆之间相互铰接，两个相对的抱管机械手在第一液压杆的驱动下实现对导管架的抱持或松开；

所述抱管机械手用于与导管架接触的一侧表面上设置有压力传感器。

5.根据权利要求2所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述第一直线驱动机构包括电机、传送带、上皮带轮和下皮带轮，上皮带轮和下皮带轮分别设置在内导轨的顶端和底端，传送带套置在上、下皮带轮上，上皮带轮或下皮带轮由所述电机驱动旋转，所述滑块安装固定在传送带上，所述电机的启停由主控系统控制。

6.根据权利要求2所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述第二直线驱动机构包括第二液压杆，第二液压杆的一端与内导轨相连并带动内导轨作直线往复运动。

7.根据权利要求4所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述腐蚀检测单元包括检测探头、探照灯、摄像头和参比电极，所述检测探头、探照灯和摄像头均设置在滑块底端面向导管架待检测区域的一侧；所述参比电极安装在抱管机械手用于与导管架接触的一侧表面上。

8.根据权利要求1所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述机器人本体上设置有传感器单元，传感器单元包括水压传感器和电子罗盘，水压传感器用于确定机器人本体的水下位置，电子罗盘用于确定机器人本体的姿态。

9.根据权利要求1所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测设备，其特征在于，

所述机器人本体顶部设置有多个浮块；所述运动机构包括四个垂向推进器和四个水平推进器，四个垂向推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个水平推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个垂向推进器和四个水平推进器均由所述主控系统控制。

10.一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测方法，该方法通过如权利要求2至9任一项权利要求所述的导管架腐蚀检测设备实现对海洋平台导管架的全范围检测，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1，岸上工作人员通过释放回收系统将所述导管架腐蚀检测爬行机器人放入水中，通过控制与数据实时交互系统操控机器人移动到导管架待检测的近水面目标区域，抵达目标区域后，控制所述导管架腐蚀检测爬行机器人调整姿态，使其姿态保持与导管架同样的角度，从而达到抱管状态；

步骤2，控制与数据实时交互系统控制液压抱紧单元实现抱管动作；

步骤3，滑轨式检测搭载单元开始工作，滑块沿内导轨向上滑动，同时内导轨沿外导轨向上滑动，当滑块移动到内导轨上方极限位置以及内导轨移动到外导轨上方极限位置时，第一直线驱动机构断电，滑块在重锤重力作用下沿内导轨向下做被动式滑动，同时腐蚀检测单元开始工作，实现对水面以上浪花飞溅区域管道的检测，检测数据实时传输至岸上的控制与数据实时交互系统，实现浪花飞溅区检测数据的显示和存储工作，完成检测后内导轨在第二直线驱动机构的作用在回缩至作业底盘内部；

步骤4，各液压抱紧单元松开，控制与数据实时交互系统控制所述导管架腐蚀检测爬行机器人沿导管架向下运动，移动到下一个体位后，通过所述液压抱紧单元再次实现抱管动作；

步骤5，滑轨式检测搭载单元开始工作，滑块在第一直线驱动机构的作用下沿内导轨向上滑动，此时内导轨无动作，当滑块移动到内导轨上方极限位置时，第一直线驱动机构自动断电，滑块在下方重锤的重力作用下沿内导轨向下做被动式滑动，同时腐蚀检测单元开始工作，实现对机器人本体抱紧区域的管道检测，检测数据实时传输至岸上的控制与数据实时交互系统，实现水下区域检测数据的显示和存储工作；

步骤6，反重复上述步骤4和步骤5，从而完成整个导管架的浪花飞溅区和水下区域的腐蚀检测工作。