本项目聚焦于对我国大型油气管道清洁系统的完善，为节约人力和降低事故
发生概率。随着我国工业的蓬勃发展，油气输送成为重要的一环，而今我国油气
管道大多进入事故多发期，仍采用人工清洁这种传统的清洁方法，而相应的成本
和事故发生概率均过高，为此我们团队在这两个痛点上对清洁方法进行改革，研
发出一种可以替代人工的清洁工具，即智适清洁小车。
智适清洁小车具有质量轻、便于控制、可操作性高、制作价格低廉等优点，
一但投入市场便可为国内绝大多数油气管道所工作，且其原理易于理解，便于工
人操作上手。
项目团队始终关注技术应用对社会的影响。设备的推广将直接带动油气清洁
行业 的效率提升，间接促进就业增长，并通过减少人力依赖改善工作环境。同
时，项 目的绿色节能设计理念有助于推动油气清洁的可持续发展，为实现“碳
中和”目标贡献力量。
一、项目综述：
1. 1 概述
“智适清洁”——基于双轮毂设计并由萤石CB60识别物体协同作业清洁小车，一个能够在
管道内自由运动的载体，功能为清洁管道。我们针对现今管道作业中比较突出的清理问题
进行处理，在车体构架上的清洗装置可以有效去除污渍，搭载工具平台可搭载高压水枪代
替消防人员进行阻塞冲击，车体构架上的共振检测装置则可以对管道进行检修，确保装备
的正常使用,以联接杆为支撑使得车体有承接外力的能力，保证作业中的稳定性来确保检测
、清理作业的正常进行。本装置针对低空作业时管道内部难以接触到等问题，创新开发一
种以管道为道路的管道运载工具，装置设计有两套轮毂，即由两套独立联轴器加上轮毂，
两套轮毂相互辅助，相互独立，使装置满足既可以在管道内壁的竖直方向360度翻转又可以
沿着管道水平移动，同时由萤石CB60对废物污渍图像上传至云端，由大数据分析废物的种
类和属性从而将相关清洁措施传导至小车，从而让情节管道车进行相关清理措施，同时车
体可开发性自由选择搭载检测装置、清洗装置等，在管道内运动即可完成相应任务。1.2项目目标：
该项目以“智适清洁”为目标，旨在降低人力输入，降低风险系数，提高工作效率为目
标。项目的可操作性高，引用萤石CB60作业，做到“机械可视化、可操作化”。
该项目通过技术创新、市场拓展和社会价值创造，致力于推动油气管道清洁的智能化、高
效化和绿色化发展。项目不仅在技术上实现突破，还在商业模式和社会 责任方面展现出显
著的创新性和可持续性，为油气管道清洁的转型升级提供了有力支持。
1.3可行性分析：
随着科技发展，人力清洁效率低下且操作成本高，各大管道部门急需一种能替代人工的器
械来进行相关作业，我们的产品不仅完美的弥补了以人工操作的缺陷，并在此基础上进行系
统的改革，使得制作成本进一步降低和操作空间进一步增大，并积极呼吁国家节能减排的政
策，我们的产品无需消耗污染性燃料，仅用电能便可使其工作。
1.4 目标计划：
该五年计划分步提升油气管道清洁设备能力：首年优化 AI 识别分类（>99%）与路径 规
划（节能 15%），并实现自动充电。次年增强兼容性（载重 40kg，携带处理油污工具） 和
系统对接。第三年强化安全（0.1 秒制动）与可靠性（MTBF>9000 小时）。第 四年推进节
能环保（能效+20%）与部件回收。第五年构建大数据平台，提供智能决策支持，优化运营。
1.5 预期成果 ：
1 技术成果 （1）产品开发与优化：开发出高效“智适清洁”工作小车， 具备高精度
的图像识别、识别并用不同工具清理不同废物、路径规划和云端数据上传功能。通过技术
迭代，实现设备智能化、自动化、多功能化和绿色环保化。 （2）技术突破：突破复杂环
境下的高精度包裹识别技术，识别准确率达到 99.5%以上。开发自主知识产权的激光导航
与视觉导航融合系统，实现作业小车在复杂环境中的精准识别污渍类别和自主工作。 （3
）专利与知识产权：获得实用新型专利，并通过专利布局保护核心技术。
2.市场成果 （1）市场渗透与扩张：在国内市场与主要油气企业（如中国石油，中国
石化，中国海油等）建立长期合作关系，提供定制化解决方案。拓展至东南亚、欧洲和北
美市场， 建立全球化的市场布局。 （2）品牌建设：提升品牌知名度，成为物流自动化领
域的领先品牌。通过行业展会、媒体宣传和国际合作，增强品牌影响力。
3. 财务成果 （1）盈利能力：预计未来五年内实现净利润逐年增长，资产报酬率（
ROA） 达到 44.19%，内部报酬率（IRR）达到 45%。 （2）投资回报：投资回收期为 4.05
年，投资净现值（NPV）为 630.1990 万元，表明项目具有良好的投资回报。 （3）成本节
约：通过自动化设备减少人工成本，降低油气清洁企业的事故风险。
4. 社会价值 （1）就业带动：直接创造研发、生产、销售和售后服务等岗位，间接
带 动油气行业相关岗位的就业。 （2）社会效益：提高物流行业效率，缩短油气清洁时间
。推动油气清洁绿色发展，减少能源消耗和碳排放。
二、技术方案：
2.1创新性异面轮设计
通过双轮毂设计，实现两套轮毂相互辅助，相互独立，使装置满足既可以在管道内壁
的竖直方向360度翻转又可以沿着管道水平移动，即由两套独立联轴器加上轮毂，两套轮毂
相互辅助，相互独立，使装置满足既可以在管道内壁的竖直方向360度翻转又可以沿着管道
水平移动，满足低空管道作业要求。
2.2萤石CB60——视觉回传与精准遥控设计
通过有线方式保持运载工具的控制信号与视觉回传信号稳定，同时通过萤石CB60捕获
废物图像并将其传入到云端，在经过大数据分析废物的属性和材料从而给出清理该废物的
最佳选择并传导回清洁管道车，从而对相关废物进行处理。通过采用 C 语言编写，利用有
线影像采集等视觉回传技术，实现产品的智能性、可靠性。为实现平台视觉回传方案，视
觉系统的控制采用嵌入式系统设计，引用萤石CB60.
本机器设计本着针对性、便于开发性的观点，以管道为预设道路，设计一种在管道内
运载工具。提出多功能可开发平台，以便用户选择不同功能模块。针对管道内部难以接触
到等问题，能够有效完成对管道的检测、清理等作业，提高管道日常维护保养工作效率。
三.工作原理：
3.1电路控制
电机驱动板采用L298n模块，两个L298n模块上的2个通道输出分别控制负责旋转的电机
和负责前进后退的电机。可以实现基本的管道内旋转、前进后退功能，面对比较弯曲的管
道时，可以通过输出PWM信号来实现电机LM2,LM3产生转速差，实现管道内车体的微调。步
进电机负责控制车体收缩，通过单片机输入的脉冲信号进行控制，伸缩幅度由步进电机转
动角度控制，即输入的脉冲数控制。3.2 机械结构
（1）工具的竖直旋转与水平移动。装置设置两套异面轮系，由两套联轴器分别控制
各组轮毂，两组轮系通过 x-y 面与 y-z 面全向轮保证工具沿 x 轴移动与 y-z 面 360 度旋
转。并且底部电机能够控制装配体沿管左右移动，同时上平面电机通过电机滑动台能够带
动外接装置前后定位移动
（2）通过双轮毂设计，实现两套轮毂相互辅助，相互独立，使装置满足既可以在管道
内壁的竖直方向 360 度翻转又可以沿着管道水平移动
3.3控制系统
（1）通过有线方式保持运载工具的控制信号与视觉回传信号稳定，同时通
过萤石 CB60 捕获废物图像并将其传入到云端，在经过大数据分析废物的属性和
材料从而给出清理该废物的最佳选择并传导回清洁管道车，从而对相关废物进
行处理。
（2）控制稳定系统，通过采用 C 语言编写，利用有线影像采集等视觉回 传技术，实
现产品的智能性、可靠性。为实现平台视觉回传方案，视觉系统的控制采用嵌入式系统设
计，引用萤石 CB60 对黑暗环境进行处理，实现智能化信息方案。4.结构特性
视觉回传与精准遥控设计，满足黑暗环境下的视觉采集
独立联轴器
双轮毂设计使装置满足既可以在管道内壁的竖直方向 360 度翻转又可以沿着管道水平移
动，满足低空管道作业要求
异面轮系
萤石CB60有线影像采集，实现产品的智能性、可靠性
多功能可开发型管道运载工具
共振检测装置，对管道进行检修
5.使用和操作
两个L298n模块上的2个通道输出分别控制负责旋转的电机和负责前进后退的电机。可
以实现基本的管道内旋转、前进后退功能，面对比较弯曲的管道时，可以通过输出PWM信号
来实现电机LM2,LM3产生转速差，实现管道内车体的微调。步进电机负责控制车体收缩，通
过单片机输入的脉冲信号进行控制，伸缩幅度由步进电机转动角度控制，即输入的脉冲数
控制。利用有线影像采集等视觉回 传技术，实现产品的智能性、可靠性。通过有线方式保
持运载工具的控制信号与视觉回传信号稳定，同时通过萤石CB60捕获废物图像并将其传入
到云端，在经过大数据分析废物的属性和材料从而给出清理该废物的最佳选择并传导回清
洁管道车，从而对相关废物进行处理。
