CN101776208B

CN101776208B - 一种排水管道多功能检测装置

Info

Publication number: CN101776208B
Application number: CN2010100227962A
Authority: CN
Inventors: 李怀正; 徐祖信; 金伟
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2030-01-14
Also published as: CN101776208A

Abstract

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种排水管道多功能检测装置。装置由移动平台、云台、相机伸缩臂、旋转伸缩臂、传感探头和数据传输线组成。移动平台由轮子或履带支撑行进，数据传输线安装在移动平台尾端，云台上安装有相机伸缩臂和旋转伸缩臂，陀螺仪、里程计和倾角分析仪安装在云台内；相机伸缩臂一端安有相机盒，相机、相机灯板和照明设施固定安放在相机盒中；探头伸缩杆一端安有超声波传感器、流速测定仪、压力传感器和真空活塞水样采集器。该装置可在排水管道充满或非充满条件下对管道进行混接排查检测，并可同步采集管道水样、测定管道沉积物厚度，亦能对管道的连接走向进行GIS定位，以满足城市排水管网系统中管理、维护的技术需要。

Description

一种排水管道多功能检测装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种排水管道多功能检测装置。

背景技术

目前，国内各城市中心城区干河流域在基本完成污水管网建设和截污治污、大部分污水被收集后，水质仍未能得到持续明显的改善，河流水质主要指标不能稳定的达到功能区标准，尤其每逢降雨期前后，中心城区干流沿线市政和雨水泵站附近水域仍时常出现黑臭。这一现象表明一些在河道黑臭阶段的次要污染因素，随着截污治污及其河道整治的开展，逐渐凸现为影响中心城区河流水质稳定与持续改善的主要问题。

造成这一突出现象的根本原因主要是由于：(1)分流制系统雨污混接导致污水放江污染，根据2008年调查发现，上海市漕河泾排水系统具有混接问题的窨井或出门井的比例达69％；(2)合流制系统初期雨水和市政泵站预抽空造成放江污染，放江时COD最高浓度超过2000mg/L，导致河水重新黑臭。为有效地解决分流制管网雨污混接、分/合流制管网管道沉积物累积严重这一突出问题，需在理清复杂管网系统的管道连接现状的基础上，查明排水管道的雨污混接点和探明管道沉积物沉积现状和规律。

目前排水管道的混接调查技术主要有污染特征因子判别法、示踪剂判别法、流量判别法和管道检测技术，前三种方法只能初步判定而不能精确定位。管道检测技术分为传统检测技术和仪器检测技术，传统检测技术包括目测、反光镜检查、潜水员下管道检查、量泥斗检测，其有很多局限性，已不适应现代化排水管网管理的要求；仪器检测技术包括潜望镜(Quickview)、透地雷达(GPR)、红外线温度记录分析、声纳成像、管道闭路电视(CCTV)、管道扫描评估(SSET)、多重传感器(SAM)等，但都未能将管线定位、越障行进、混接点检测、流量流速测定、管道内水样采集、管道沉积物厚度测定等有机的结合而存在诸多功能上的不足。因此，为满足城市排水管网系统中管理、维护的技术需要，开发一种排水管道多功能检测装置尤显重要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种排水管道多功能检测装置。

本发明提出的排水管道多功能检测装置，由移动平台1、云台2、相机伸缩臂3、旋转伸缩臂4、探头伸缩杆17和数据传输线5组成。其中：移动平台1由轮子6或履带装置支撑行进，数据传输线5安装于移动平台1尾端，云台伸缩杆7一端固定于移动平台1上方，另一端位于云台2下方，用于支撑云台2，云台2两侧平行伸出相机伸缩臂3和旋转伸缩臂4，相机伸缩臂3一端连接相机盒8，旋转伸缩臂4一端通过摆动关节16和探头伸缩杆17连接，探头伸缩杆17上装有超声波传感器11、流速测定仪12、压力传感器13和真空活塞水样采集器14，数据传输线5分别连接声波传感器11、流速测定仪12、压力传感器13和真空活塞水样采集器14。

本发明中，移动平台1可根据管道不同状况选用轮子或履带装置支撑行进，轮子直径和履带的上下高度一般为5cm～50cm；移动平台1的平面尺寸一般为0.2～1.0m×0.1～0.5m，材质可选用具有一定强度的材质，可为诸多金属中的一种或多种组合。

本发明中，移动平台1的冲击能力为0～50g，越障高度为0～30cm，行进速度为0～2.0m/s，负载能力为0～50kg，爬坡能力为0～30度角，防水性能为0～10m，移动平台1内部安装可拆卸、可反复充电的电池2～4组，其工作时间为2～10h。

本发明中，轮子6可选用具有一定强度的材质，如软/硬橡胶轮、木轮、高弹性TPR轮(热塑橡胶)、塑胶轮、PU轮(优力胶轮)、PVC轮、PP轮或尼龙轮等中一种或多种组合；轮子6的花纹形状为通用、高月夜或联合式中的一种或多种组合。

本发明中，履带装置材质可选用金属、橡胶等中的一种或多种组合；履带装置由主动轮驱动、负重轮、诱导轮、托带轮及柔性链环组成。

本发明中，云台2由云台伸缩杆7支撑固定在移动平台1上，云台2的平面尺寸一般为0.1～0.5m×0.1～0.5m×0.1～0.3m，材质可选用具有一定强度的材质，可为诸多金属中的一种或多种组合；云台2内部安装陀螺定位仪、里程计或倾角传感器等仪器。

本发明中，云台伸缩杆7根据功能需要可有效提升云台2的高度，提升高度范围为0～1.5m，云台伸缩杆7杠径为10～50mm；云台伸缩杆7材质可选用具有一定强度的材质，如诸多金属中的一种或多种组合、PE等。

本发明中，陀螺定位仪可选用光纤陀螺仪、环式激光陀螺仪或现代集成式的振动陀螺仪中的一种。

本发明中，倾角传感器可选用“固体摆”式、“液体摆”式或“气体摆”式中的一种。

本发明中，相机伸缩臂3一端固定在云台2上，另一端为相机盒8；相机伸缩臂3由相机一关节和相机二关节连接组成，相机盒8固定于相机二关节一端，杠径为10～50mm，材质可选用具有一定强度的材质，如诸多金属中的一种或多种组合、PE等。

本发明中，相机盒8内安装有相机9、相机灯板15和照明设施10，相机9具有防水、高清成像性能，照明设施10光源可选用白炽灯或气体放电灯中任一种。相机9、相机灯板15和照明设施10分别连接数据传输线5。

本发明中，旋转伸缩臂4一端固定在云台2上，另一端通过摆动关节16和探头伸缩杆17相连接；探头伸缩杆17安装有超声波传感器11、流速测定仪12、压力传感器13和真空活塞水样采集器14；旋转伸缩臂4可选用多自由度旋转伸缩臂，旋转角度为0～360度；探头伸缩杆17上下摆动角度为-90～180度；两者杠径为10～50mm，材质可选用具有一定强度的材质，如诸多金属中的一种或多种组合、PE等。

本发明中，超声波传感器11型式可选用直探头、斜探头、表面波探头、兰姆波探头或双探头中任一种。

本发明中，流速测定仪12类型可选用机械、电测或超声中任一种。

本发明中，压力传感器13可选用应变片压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器或压电压力传感器中一至多种组合。

本发明中，水样采集器14可采用真空活塞式采集器，水样采集器14容积为10～250mL，材质可选用金属、PVC、橡皮或塑料等中一至多种组合。

本发明中，超声波传感器11、流速测定仪12、压力传感器13、定位仪、里程计、相机9等设备模块由发电机电源提供24V电压，信号通过CAN总线传输数据。

本发明中，数据传输线5具有数据信号传输和移动平台的拖拽功能。

本发明优点如下：

1、可在排水管道充满或非充满条件下对管道进行混接排查检测，以满足城市排水管网系统中管理、维护的技术需要。

2、本检测装置可同步采集管道水样、测定管道沉积物厚度，并能对管道的连接走向进行GIS定位，此检测设备适用范围广。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明的前视图。

图中标号：1为移动平台，2为云台，3为相机伸缩臂，4为旋转伸缩臂，5为数据传输线，6为轮子，7为云台伸缩杆，8为相机盒，9相机，10为照明设施，11为超声波传感器，12为流速测定仪，13为压力传感器，14为真空活塞水样采集器，15为相机灯板，16为摆动关节，17为探头伸缩杆。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步描述本发明。

实施例1：如图1和图2所示，装置由移动平台1、云台2、相机伸缩臂3、旋转伸缩臂4、探头伸缩杆17、传感探头和数据传输线5组成。移动平台由轮子6或履带支撑行进，数据传输线5安装在移动平台1尾端，可以起到数据传输和拖拽的作用；云台2位于移动平台1上方，由云台伸缩杆7支撑，相机伸缩臂3和旋转伸缩臂4平行安装在云台上，陀螺仪、里程计和倾角分析仪亦都安装在云台2内；相机伸缩臂3由相机一关节和相机二关节组成，相机盒8固定在相机二关节一端，相机9、相机灯板15和照明设施10固定安放在相机盒中；旋转伸缩臂4由旋转关节和伸缩臂组成，超声波传感器11、流速测定仪12、压力传感器13和真空活塞水样采集器14都安装在探头伸缩杆上，旋转伸缩臂4和探头伸缩杆17通过摆动关节16连接。

该装置移动平台1尺寸为20cm×40cm，重量22kg，最大冲击50g，越障高度20cm，行进速度1.2m/s，负载能力35kg，爬坡能力30度角，防水性能5m，移动平台内部安装可拆卸、可反复充电的电池2组，其工作时间为2～10h；轮子6配备两组，根据排水管径大小选用直径80mm和400mm的两组，采用硬橡胶材质；云台2尺寸为15cm×20cm，内部安装有光纤陀螺定位仪、里程计、“固体摆”式倾角传感器等，云台伸缩杆7最大提升高度为75cm；相机盒8内安装有防水高清摄像头、相机灯板15和白炽灯照明设施10；多自由度旋转伸缩臂4一端安装有表面波探头超声波传感器11、超声流速测定仪12、扩散硅压力传感器13和6组100mL的真空活塞水样采集器14；数据传输线5约500m。

本发明的工作过程如下：根据需检测管道的大小为本检测装置安装合适的轮子6，并将本检测装置从排水管道窨井垂直放下至排水管一侧的底部，启动外部电源，云台2根据管径大小升至合适的高度，并将前部旋转伸缩臂4和探头伸缩杆17互相配合升至合适高度，之后移动平台1在管底沿管线行走，同步启动照明设施10和相机9对管壁进行观察，检测装置的超声波传感器11、定位模块等设施开始工作；沉积厚度根据液体传感器，自动调节厚度测试模块的高度；检测装置将各种传感器的信息、视频信号通过数据传输线5传输到远程操作控制模块；远程操作控制模块显示机器人的GIS信息，同时显示管道的特征以及混接点情况；当需要采样时，检测装置的采样设备自动工作，进入采样程序，启动真空活塞水样采集器14进行采样；当需要测定管道内水流速度时，检测装置停止移动，开启流速测定仪12，测定管道内水流瞬时流速。当管道检测完毕，运行到另一个窨井，检测装置通过人工的方式从管道中取出。

Claims

1.一种排水管道多功能检测装置，由移动平台(1)、云台(2)、相机伸缩臂(3)、旋转伸缩臂(4)、探头伸缩杆(17)和数据传输线(5)组成，其特征在于移动平台(1)由轮子(6)或履带支撑行进，数据传输线(5)安装于移动平台(1)尾端，云台伸缩杆(7)一端固定于移动平台(1)上方，另一端位于云台(2)下方，用于支撑云台(2)，云台(2)两侧平行伸出相机伸缩臂(3)和旋转伸缩臂(4)，相机伸缩臂(3)一端连接相机盒(8)，旋转伸缩臂(4)一端通过摆动关节(16)和探头伸缩杆(17)连接，探头伸缩杆(17)上装有超声波传感器(11)、流速测定仪(12)、压力传感器(13)和真空活塞水样采集器(14)，数据传输线(5)分别连接超声波传感器(11)、流速测定仪(12)、压力传感器(13)和真空活塞水样采集器(14)。

2.根据权利要求1所述的一种排水管道多功能检测装置，其特征在于所述云台(2)内安装有陀螺定位仪、里程计和倾角传感器。

3.根据权利要求1所述的排水管道多功能检测装置，其特征在于所述云台伸缩杆(7)提升高度为0～1.5m，云台伸缩杆(7)杠径为10～50mm。

4.根据权利要求2所述的排水管道多功能检测装置，其特征在于所述陀螺定位仪采用光纤陀螺仪、环式激光陀螺仪或现代集成式的振动陀螺仪中任一种，倾角传感器采用固体摆式、液体摆式或气体摆式中任一种。

5.根据权利要求1所述的排水管道多功能检测装置，其特征在于所述相机盒(8)内安装有相机(9)、相机灯板(15)和照明设施(10)，相机(9)、相机灯板(15)和照明设施(10)分别连接数据传输线(5)。

6.根据权利要求1所述的一种排水管道多功能检测装置，其特征在于所述旋转伸缩臂(4)采用多自由度旋转伸缩臂，旋转角度为0～360度；探头伸缩杆(17)上下摆动角度为-90～180度；两者杠径为10～50mm。

7.根据权利要求1所述的排水管道多功能检测装置，其特征在于所述超声波传感器(11)采用直探头、斜探头、表面波探头、兰姆波探头或双探头中任一种。

8.根据权利要求1所述的排水管道多功能检测装置，其特征在于所述流速测定仪(12)采用机械、电测或超声中任一种。

9.根据权利要求1所述的排水管道多功能检测装置，其特征在于所述压力传感器(13)采用陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器或蓝宝石压力传感器中一至多种组合。

10.根据权利要求1所述的排水管道多功能检测装置，其特征在于所述超声波传感器(11)、流速测定仪(12)、压力传感器(13)和相机(9)分别连接发电机，由发电机电源提供24V电压。