关键字：实时显示；远程控制；统计分析

Abstract: The growth rate of China's plastic pipe industry ranks first in the world. In 2018, China's plastic pipe production broke through the 16 million tons mark. With the growth of China's economy, the output of plastic pipe still has a large space for increase. However, the detection of pipeline defects has been relatively backward in China. Aiming at the problem of pipeline internal inspection, this paper proposes a magnetic suspension non-contact detection method, and designs a real-time feedback servo control system for the detection system. So as to improve the efficiency and quality of pipeline inspection, and expand the scope of pipeline inspection in industrial production.

Key words: Real-time display; Remote control; Statistical analysis

1  引言

PE管道是工程建材众多组成部分中的一个重要分支，是关系到国民经济发展的重要因素。在工程建设、水利建设、城市建设与村镇建设中起着重要的作用。针对管道内外的直径、圆度与缺陷等检测项目，本文创新性地设计了以悬浮磁块为平台搭载检测设备的检测方式。并且为了协调检测系统之间的工作，本文设计了基于FPI总线——5G网络通信的传输方式实时向各检测模块发送指令并接收各模块的数据，根据相关数据辅助优化管道生产工艺，高效地完成对管道的检测工作。当检测设备发现有管道缺陷时，会将检测信息反馈给上位机，再由上位机对检测数据的反馈进行集中处理分类。能够实现接受检测模块传回的信息，实现对检测的实时监控和远程控制；当完成一段工作区段检测工作后，上位机模块能够对接收的数据进行统计分析，从而对管道生产工艺进行优化改进。实时通讯传输流程图如图1所示。

图1  实时通讯传输流程图

2  通讯模块的作用

通讯模块的主要功能是数据传输功能和指令传输功能。能够保证及时地收集检测信息，并且实现对机器的远程监控。

① 数据传输

磁悬浮管道检测系统在工作过程中能够及时传回检测数值，缺陷类型及位置信息，同时还能实时显示机器的电量以及其他健康状态信息，便于上位机平台进行进一步的数据处理。上位机平台通过通讯模块将路段信息反馈给机器，便于机器按照指定路线正常运行。

② 指令传输

上位机平台在特殊情况下会向机器发送相应指令，比如生产中出现异常或者检测发现异常，可及时反馈信息。防止缺陷和危害升级。

3  上位机模块

上位机模块的功能是对机器的工作状态进行实时监控，在紧急状态下生成相应指令，对管道缺陷数据进行分析，并控制定位装置及时做出动作对缺陷位置做出标记，记录和分析。

根据上位机模块的功能要求，项目组开发了相应的伺服控制实时显示软件，便于直观地了解管道的生产状态、机器的工作状态，必要时发送相应指令，确保检测平台和管道挤出机的运作安全。

由于管道生产时的检测指标较多，项目组针对机器的运行状态和各项检测功能开发了相应的监测控制界面，其中包括主监控界面、悬浮姿态界面、数据记录界面。

3.1  主监控界面

主监控界面包括控制栏、外部检测状态栏、内部检测状态栏、磁块悬浮状态栏、管道运送状态栏，通过登陆界面可进入主监控界面，如图1、图2所示。

① 控制栏

控制栏主要实现对检测系统运行状态的控制，包括“外检相机开关”按钮、“外检推杆调整”按钮、“内检相机开关”按钮、“磁悬浮平台开关”按钮、“打标机开关”按钮、“悬浮子起升开关”按钮。

② 外部检测状态栏

外部检测状态栏主要显示外检摄像头实时拍摄的图像视频流，并且标出检测到的缺陷，便于工作人员查看检测状态。另外，以图表的形式输出已检测的管道外表面各个长度段的外径、圆度值以及管道是否存在跳动。该图表以已检测的管道长度为水平轴，并在尺寸有偏差、产生表面缺陷的位置做出标记。

③ 内部检测状态栏

内部检测状态栏将内检相机实时捕捉的点云数据流转化为立体的点云模型，并且进行实时更新，为工作人员提供了直观的可视化图形。另外，以图表的形式输出已检测的管道内表面各个长度段的外径、圆度值。

④ 管道截面数据栏

管道截面数据栏主要显示管道的厚度、偏心度，将平台检测到的管道厚度偏心度实时显示在此数据栏中，以保证管道的生产质量。

⑤ 磁块悬浮状态栏

磁块悬浮状态栏将惯性陀螺仪收集到的悬浮磁块姿态及位置数据以三维立体模式呈现在该状态栏中，当磁块发生较大姿态偏移或位置偏移时及时发出提醒，便于工作人员校准磁块悬浮的姿态，保证检测的准确性。

⑥ 机器工作状态栏

机器工作状态栏显示传感器采集的管道挤出速度数据和温度传感器采集的管道内外温度数据，便于监控机器运行环境的状态，保证生产的安全。同时该状态栏还显示电磁铁线圈电流、无线充电线圈电流值，方便工作人员判断检测系统是否工作正常。

3.2 悬浮姿态界面

悬浮姿态界面详细显示了悬浮子在工作时的由传感器采集到的具体位置、角度等，便于工作人员查看悬浮子的工作详情，保证了测量的准确性。如图3所示。

                                       

                                                               图3  悬浮姿态界面

3.3  数据记录界面

该界面将系统检测到的重要的生产数据整合在同一界面，如挤出速度、生产温度、管道内径、管道外径等。同时，系统将这些数据存入到数据库当中，方便后续做出统计和分析，以优化生产工艺，如图4所示。

                                                                        图4  数据记录界面

4  创新点

（1）设计了一种新的上位机显示系统。

根据上位机模块的功能要求，项目组开发了相应的伺服控制实时显示软件，便于直观地了解管道的生产状态、机器的工作状态，必要时发送相应指令，确保检测平台和管道挤出机的运作安全。

（2）基于FPI总线的实时传输系统。

本文创新性地设计了以悬浮磁块为平台搭载检测设备的检测方式。并且为了协调检测系统之间的工作，本文设计了基于FPI总线—5G网络通信的传输方式实时向各检测模块发送指令并接收各模块的数据。

参考文献：

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通讯作者简介：

郑卫刚（1967-）男, 湖北武汉人，技师，大学，主要研究方向为机电技术，发表论文300余篇。