管道机器人管网探测上位机系统

项目背景与难点

客户为西安某高校的管网探测装备研发团队，原有管道机器人上位机由Python初步开发，功能框架已具备，但在实际管道探测中存在多处痛点：一是2路网络摄像头视频信号通过无线传输，开机后需手动切换画面，无法自动显示，且拍照、录像操作不便；二是计米器、陀螺仪、雷达等传感器数据分散读取，缺少统一界面，难以同步关联；三是计米器采用网口协议，频繁请求时容易出现粘包、返回延迟，影响里程数据准确性；四是陀螺仪HWT9073需通过Modbus协议解析加速度、角速度、角度，数据位存在正负判断，解析复杂；五是雷达mid-360数据量较大，需要可靠存储并支持外接U盘导出。

此外，管道内遥控距离要求达到1.5-2km，对无线传输和软件稳定性提出较高要求；小车供电和数据通过有线方式连接，控制台与pad、手柄之间无线传输，需要上位机兼容多种通信链路并保证数据实时性。

软件交付内容

敏洽交付的管道机器人上位机软件基于Python开发，采用模块化设计，主要包含以下功能模块：

1. 视频监控模块：接入2路网络摄像头，开机自动显示1画面，支持前后摄像头画面切换；提供拍照、录像按键，内容存储于硬盘，外接U盘可拷贝。

2. 计米器通信模块：通过网口协议读取计米器读数，支持清零操作；针对频繁请求导致的粘包和延迟问题，增加了数据帧校验与重试机制，确保里程数据稳定。

3. 陀螺仪数据解析模块：基于Modbus协议读取HWT9073陀螺仪的三轴加速度、角速度、角度，完成正负判断与量程换算，实时显示小车姿态，并结合计米器数据绘制小车轨迹。

4. 雷达数据采集模块：接入mid-360雷达，通过网口协议采集点云数据并存储至硬盘，支持U盘导出。

5. 系统状态显示：界面显示年月日时间（24小时制）、小车电池电量、内部电流、电压、温度，以及低中高三档前进速度。

实施成果

系统上线后，管道机器人上位机实现了视频、计米器、陀螺仪、雷达数据的统一采集、显示与存储，操作人员无需再分别打开多个工具软件，单界面即可完成全部探测操作。2路摄像头支持开机自动显示与一键切换，拍照、录像内容直接存入硬盘并可外接U盘拷贝，现场数据留存效率显著提升。计米器通信经过粘包处理和重试机制后，里程读数稳定可靠；陀螺仪姿态与轨迹实时显示，为管道变形、走向分析提供了直观依据。雷达点云数据完整存储，可与视频、里程、姿态数据同步回放，便于内业人员对管网状况进行综合评估。

该上位机系统已随管网探测装备交付，遥控距离满足1.5-2km的管道内作业要求，整体运行稳定，得到客户团队认可。

关键指标