CN103982778A - 用于检测管道泄漏的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种对用于运送气体或液体的管道的泄漏进行检测的方法，包括以下步骤：(a)提供一个具有驱动单元(300)和摄像机(500)的移动成像设备(100)；(b)预备管道区段(90)；(c)在内部放置移动成像设备(100)；(d)闭合管道区段(90)的两个端部(90A/90B)；(e)在管道区段(90)的内部与外侧之间创建一个气压差；(f)对操作驱动单元(300)进行操作，以便沿着管道区段(90)来将移动成像设备(100)移到一个位置，以及将其停在该位置；(g)通过操作摄像机(500)来拍摄邻近所述位置的管道区段(90)的内部结构的红外图像；以及(h)通过对红外图像执行热像检查来检测代表存在管道区段泄漏的温度变化，以便识别管道区段(90)的泄漏。

Description

用于检测管道泄漏的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于检测管道泄漏的方法和设备。

背景技术

对于管道或管线泄漏所进行的检测总是存在问题。对于新建管线来说，一种常用和传统的泄漏检测及定位方法是在物理上将管线均分或划分成两个等分或区段，然后对这两个区段执行单独的压力测试。之后，将有故障的区段进一步分成两个等分，并且再次对每一半执行单独的压力测试。该处理必须被反复执行，直至可疑区段实际上足够短，以便允许发掘并暴露该区段的若干接头，从而通过使用泄漏检测液体执行气泡试验来查明泄漏点。

这种方法通常会包含大量的发掘工作，以便反复将管道区段均分成两个等分。此外，这种“均分”处理必然导致将大量的管道材料和劳动力资源过度浪费在后续重接工作上。因此，这种处理非常耗时且不环保，在工作过程中还会对公众造成极大的滋扰。

本发明试图通过提供一种全新或另有改进的管道泄漏检测方法和设备来提供解决方案。

发明内容

中心轴线与头端相对并与之对齐的末端部件，并且还包括横跨头端和末端部件的中心轴结构

根据本发明的第一个方面，所提供的是一种对用于运送气体或液体的管道的泄漏进行检测的方法，包括以下步骤：

(a)提供一个移动成像设备，其包括用于移动该移动成像设备的多个驱动单元以及带有红外图像拍摄镜头的摄像机；

(b)预备用于泄漏检测的管道区段，所述管道区段具有内部结构以及相对的第一和第二端部；

(c)将移动成像设备置于该管道区段的内部结构中；

(d)闭合该管道区段的第一和第二端部，以便防止空气经由所述管道区段的第一和第二端部而在管道的内部与外侧之间流通；

(e)在管道区段的内部与外侧之间创建一个气压差；

(f)对驱动单元进行操作，以便沿着管道区段的长度来将移动成像设备移到一个位置，并且将其停在该位置；

(g)通过操作摄像机来拍摄邻近所述位置的管道区段内部结构的红外图像；以及

(h)通过对红外图像执行热像检查来检测代表存在管道区段泄漏的温度变化，以便识别所述泄漏。

优选地，步骤(b)包括：隔离用于泄漏检测的管道区段。

优选地，步骤(d)包括：闭合管道区段的第一和第二端部中的至少一个，以便阻止空气流通，除了允许微量的空气渗漏。

更为优选的是，步骤(d)还包括：将与移动成像设备相连的伸长的柔韧构件穿过管道区段的第一和第二端部中的至少一个，以便造成微量的渗漏。

优选地，步骤(d)包括：将与移动成像设备相连的伸长的柔韧构件穿过管道区段的第一和第二端部中的至少一个端部，以便将移动成像设备移至第一和第二端部中的所述至少一个端部，从而在驱动单元发生故障的情况下回收移动成像设备。

优选地，步骤(d)包括：密封管道区段的第一和第二端部中的至少一个，以便阻止空气流通。

优选地，步骤(d)包括：使用一个端盖来遮盖管道区段的第一和第二端部中的至少一个。

优选地，步骤(e)包括：减小管道区段内部结构相对于其外侧的气压。

优选地，步骤(e)包括：增大管道区段内部结构相对于其外侧的气压。

优选地，步骤(e)包括：通过操作空气泵或压缩机来减小或增大管道区段内部结构相对于外侧的气压。

更优选的是，步骤(e)包括：将空气泵或压缩机置于管道区段外部，以及在操作空气泵或压缩机之前经由管道区段的第一和第二端部之一来将空气泵或压缩机的软管与管道区段内部相连并连通。

优选地，步骤(f)包括：通过操作驱动单元来移动所述移动成像设备，与此同时，在停到所述位置之前保持摄像机镜头处于与管道区段内部结构的截面相对的基本中心的位置。

优选地，步骤(f)包括：通过操作驱动单元来移动移动成像设备，与此同时，保持摄像机镜头是沿着管道区段内部结构的中心轴线行进且面朝前方的。

优选地，步骤(g)包括：当移动成像设备停在停止移动(stay-put)的位置时，操作处于该位置的摄像机。

在一个优选实施例中，步骤(h)包括：通过对红外图像执行热像检查来检测代表管道区段泄漏点的温度变化，以便识别所述泄漏点。

非常有利的是，步骤(c)包括：将移动成像设备置于管道区段内部结构的第一角度位置，并且该方法包括：使用处于管道区段内部结构中的第二角度位置的移动成像设备来重复执行步骤(c)，以及至少重复执行步骤(e)、步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)，以便产生从不同角度位置获取的两个所述红外图像，从而更精确地识别所述泄漏点。

非常有利的是，步骤(c)包括：将移动成像设备置于管道区段内部结构中的第一端部，并且该方法包括使用处于管道区段内部结构中的第二端部的移动成像设备来重复执行步骤(c)，以及至少重复执行步骤(e)、步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)，以便产生从相反的方向拍摄的两个所述红外图像，从而更精确地识别所述泄漏。

非常有利的是，步骤(h)包括：对管道区段内部结构与外侧之间的空气压差进行调整，以便对红外图像执行更精确的热像检查。

这种用于检测泄漏的方法可以用于检测管道接头泄漏，其中所述管道区段包括该接头。

优选地，这种用于检测泄漏的方法包括以下步骤：在沿着管道区段的长度移动所述移动成像设备的同时，通过操作摄像机来拍摄管道区段内部结构的视频图像。

根据本发明的第二个方面，所提供的是一种在如上所述的对用于运送气体或液体的管道的泄漏进行检测的方法中使用的移动成像设备，包括：

具有中心轴线的底盘；

处于围绕中心轴线的不同角度位置且与底盘相连的多个驱动单元，用于沿着所述管道的长度来将移动成像设备移到一个位置，然后将其停在该位置；

由底盘运载的带有镜头的摄像机，用于拍摄与所述位置相邻的所述管道内部结构的红外图像。

优选地，驱动单元被适配成移动该移动成像设备，同时将摄像机镜头保持在与管道区段内部结构的截面相对的基本中心的位置。

优选地，驱动单元被适配成移动该移动成像设备，同时保持摄像机沿着管道区段内部结构的中心轴线行进且面朝前方。

在一个优选实施例中，驱动单元是在围绕中心轴线的等角位置上与底盘相连的。

更优选的是，移动成像设备包括三个所述驱动单元，并且这些驱动单元是以分开120°角的方式连接到底盘的。

在一个具体构造中，至少有一个驱动单元包括主体部分，部署在主体部分上的履带，以及可枢转地将主体部分与底盘相连的多条连接件，所述连接件允许主体部分和履带围绕与底盘中心轴线垂直的轴线进行与底盘相对的枢转运动。

特别地，所述主体部分收容了被安排成用以驱动所述履带的电动机。

优选地，所述主体部分通过一对所述连接件与底盘相连，其中该连接件对位于与底盘的中心轴线平行的假想平面上。

更优选的是，该连接件对的内侧端部以相对较大的间距连接到底盘，其外侧端部则以相对较小的间距连接到主体部分。

更优选的是，主体部分通过处于主体部分对边的两对所述连接件连接到底盘，其中第一对处于主体部分的一侧，第二对处于主体部分的另一侧。

优选地，每一个连接件的长度都是可以弹性伸缩的。

优选地，所有连接件的结构都是相同的，并且在底盘两端之间以及移动成像设备的移动方向上是对称排列的。

优选地，所述底盘具有围绕其中心轴线的多个侧面，每一个驱动单元都与底盘的相应侧面相连，并且可以部分收缩到相应侧面中。

更优选的是，所述底盘具有多边形截面的主体框架，所述框架定义了多个侧面。

更优选的是，主体框架包括在与底盘中心轴线重合的中心位置支撑摄像机的头端部件。

更优选的是，主体框架包括沿着。

附图说明

现在将参考附图并借助示例来对本发明进行更细致的描述，其中：

图1是管道分段的示意性截面侧视图，在该图中，在用于对用于运送气体或液体的管道或管线的泄漏进行检测的方法的实施例中使用了关于移动成像设备的实施例，并且所有这两个实施例都是依据本发明的；

图2是与图1相似的示意性截面侧视图，在该图中，所述方法是基于吸入空气而不是压缩来执行的；

图3是图1或图2的管道分段中包含三个泄漏点的接头内部结构的末端向前的摄影图像；

图4A-4C是与图3的接头相似的正常接头的红外图像；

图5A-5D是图3中的接头的红外图像，其中用色斑来标识泄漏点；

图6是图1或2的移动成像设备的透视图；

图7是图6的移动成像设备的端视图；

图8是图6的移动成像设备的部分分解透视图；

图9是图6的移动成像设备的驱动单元的侧视图；

图10是沿着线条X-X获取的图9的驱动单元的剖视图；

图11是图10的驱动单元的部分分解透视图；

图12是用于连接图9中的驱动单元的连接件的分解侧视图；

图13-18是具有处于不同角度位置的驱动单元的图6中的移动成像设备的侧视图；

图19A-19D是拐入管道弯头的图6中的移动成像设备的侧视图；以及

图20是示出了在进入管道之前以及在管道中行进时的移动成像设备的示意图，这其中包括转入管道弯头，并且由此包含了不同的尺寸。

具体实施方式

参考附图，这些附图显示了一个用于实施本发明的移动成像设备100，其中该设备是在同样实施本发明的、用于对用于运送气体或液体的管道或管线中的泄漏进行检测的方法中使用的。作为泄漏检测的一部分或者在开始检测泄漏之前，该方法具有至少两个预备步骤。这些预备步骤包括：提供所述移动成像设备100，或者在其不可用的情况下构造或装配一个所述移动成像设备；以及预备一个用于泄漏检测的管道分段，即管道分段90。

在大多数情况下，管道或管线至少有部分是置于地下的，并且这些管道或管线是通过用直的或是有角度的适当接头将一系列管道区段(具有标准长度)连接在一起来构造的，作为示例，这些管道区段通常是用PVC或PE塑料抑或是金属制成的，此外，考虑到兼容性，例如出于对热膨胀/收缩的考虑，所述接头通常是用相同的材料制成的。管线具有沿着其长度的不同部分，所述管线是直线延伸的，有时则会转到不同的方向，这其中包括某些在水平或垂直方向上延伸的部分，而其他部分则会倾斜某个角度。

用于这里描述的泄漏检测的管道分段90是在水平方向上延伸的。它既可以与已经到位且长得多的管线隔离，也可以仅仅是刚铺设的分段，无论哪一种情况，该管道分段都包括易于泄漏并且通常在此情况下是主要怀疑对象的接头80。管道分段90具有相对的第一端和第二端90A和90B，以及内部结构Z，其中移动成像设备100在所述内部结构Z之中行进并检测出处于接头80或管道分段90的圆筒壁上的其他任何部分的泄漏点。

在最简单的形式中，移动成像设备100具有沿着管道分段90移动所述移动成像设备100的多个驱动单元300，以及具有镜头510的摄像机500，所述摄像机其中一个用途是从管道分段90内部获取疑似泄漏部分的红外图像，其中所述图像可以是静止或视频图像。

现在将对移动成像设备100的构造进行详细描述。该构造具有金属底盘200，所述金属底盘具有中心轴线Y，其中处于围绕中心轴线Y的不同角度位置的驱动单元300与所述底盘相连，以便沿着管道分段90的长度来将移动成像设备移至某个位置，以及随后将其停在该位置。摄像机500(带有镜头510)是在底盘200的前端运载的，以便获取移动成像设备100停留的位置附近(更具体来说是该位置前方很短距离处)的管道分段90的内部结构的红外图像。

非常有利的是，在用于照明的内置光源520的帮助下，摄像机500包含了拍摄一般视频图像的功能，由此，执行泄漏检测的人员可以查看处于移动成像设备100行进前方的管道分段90内部的空间。

在这个特定实施例中，移动成像设备100理想地引入的是一组三个所述驱动单元300，其中所述驱动单元在等角位置、更具体来说是在等三角形位置上与底盘200相连，也就是说，所述驱动单元围绕中心轴线Y间隔了相等的120°角。驱动单元300在管道分段90的内表面上共同为移动成像设备100提供了360°圆周的三点支撑或抓握。这种抓握可随时依靠其三点接触或支撑来实现，其特定的结果是移动成像设备100能以稳定或牢固的方式保持其自身，以便行进或是实际上停留在沿着管道分段90以及其他管道分段或区段的长度之中的任何位置，其中所述其他管道分段或区段可以倾斜某个角度，甚至可以倾斜90°，也就是向上延伸，此外还可以是管道弯头、弯管、转弯或转向点。

底盘200具有截面为多边形且定义了多个侧面的主体框架210。更具体地说，底盘200具有围绕其中心轴线Y的三个侧面。主体框架210包括在与底盘200的中心轴线Y重合的中心位置支撑摄像机500的头端部件211，沿着中心轴线Y与头端部件211相对并与之对齐的末端部件212，以及横跨头端和末端部件211和212的管状中心轴结构213。

与摄像机500相连的电缆沿着所述轴结构213向后穿过并伸出末端部件212，其中所述电缆传输的是控制和视频信号，并且在适当情况下还会输送电力。

每一个驱动单元300都连接到主体框架210的相应侧面，其中所述侧面是中空的，并且所述驱动单元可以在移动成像设备100收缩时部分收缩到所述侧面内部，以便收缩到在横向于中心轴线Y的方向上测得(也就是从末端向前查看时)的最小可能外部直径。

对于驱动单元300的构造而言，它们中的至少一个并且优选地是每一个都具有伸长的金属主体部分310、部署在主体部分310上的橡胶履带320，以及采用枢转或铰接方式来将主体部分310连接到移动成像设备100的底盘200的多条金属连接件340。

主体部分310是由一对对立的左侧和右侧板310A形成的，其中每一个侧板在其内侧都具可供相对侧板310A的槽310B接合的矩形槽310B，并且还具有一对分别覆盖了侧板310A的遮罩310C。这两个槽310B共同定义了一个内部舱室。在与主体部分310的长度和底盘200的中心轴线Y垂直的方向上延伸的一对平行的前和后轮轴311和312跨越了这两个侧板310A的对端。此外，第三平行轮轴313处于前、后轮轴311与312之间的中间位置，并且通过所述内部腔室。

第一和第三轮轴311和313两者都在两端配备了一对分别围绕自己的轴线旋转的轴承。不过第二轮轴312是固定的，但其仍旧在两端配备了一对轴承，以便支撑滑轮322的同轴旋转。另一个滑轮321被紧紧地以同轴方式安装在第一轮轴311上，以便与轮轴311一起旋转。这两个滑轮321和322为履带320提供了一对旋转支撑，其中所述履带的内表面上具有串联齿状物，并且横跨滑轮321和322，以便在第一轮轴311旋转时工作，所述第二轮轴312则是一个从动件。

在相关侧板310A和遮罩310C之间的主体部分310的一个横向侧面内部，第一和第三轮轴311和313中两者在其端部分别装配了链轮314或316。驱动传送带(或传送链)315则横跨这两个链轮314和316，以使相关联的轮轴311和313同时旋转和停止。

第一和第三轮轴311-313、横跨两者的传送带315以及处于第一轮轴311上的滑轮321都是用于操作履带320的驱动机制。此外，该驱动机制还包括DC电动机330以及与电动机330的主轴耦合的减速齿轮箱331，所述减速齿轮箱则具有用于输出旋转驱动力的伞形齿轮332，并且所有这些装置都被收容在如上所述的内部腔室(310B)中。第二伞形齿轮333被紧紧安装在第三轮轴313上，其中所述第二伞形齿轮与第一伞形齿轮332相互啮合，以便将旋转驱动力传送至第三轮轴313。然后，第三轮轴313将会驱动传送带315，并且由此旋转第一轮轴311以及继而旋转相关联的滑轮321，据此，履带320将被驱动，并且移动成像设备100也会移动。

与电动机330相连且向其供应电力和控制信号的电缆从每一个驱动单元300延伸到底盘200内部，然后向后穿出末端部件212。

通过这种用于电动机330(或驱动单元300)的电缆以及用于摄像机500的前述电缆捆绑在一起，可以形成一个电缆束，其中所述电缆束将会跟随移动成像设备100，并且在远端会与执行泄漏检测的技术人员或工程师使用的控制台相连。

所述控制台包含用于电动机330以及在适当情况下还用于摄像机500的电池或稳压DC电源，并且配备了一个用于显示摄像机500获取的静止和/或视频图像的监视显示器，此外还包含了用于控制电动机330以及摄像机500的操作的控制键区或键盘。例如，方向键可以用于控制电动机330，并且由此可以控制驱动单元330以及继而控制整个移动成像设备100向前和向后移动。此外，在这里可以使用一个或多个按钮开关来触发摄像机500拍摄疑似泄漏位置的静止红外图像，抑或是开始/停止记录前方周围环境的视频剪辑。在后一种情况中，在尝试定位疑似泄漏位置的同时，摄像机500还充当了用于向操作人员显示移动成像设备100所在或行进至的位置的CCTV(即闭路电视)摄像机。

现在将要参考的是将三个驱动单元300中的每一个连至底盘200的连接件340。在驱动单元主体部分310的两端存在两对连接件340，其中第一对连接件处于主体部分310的一个侧面，第二对连接件则处于主体部分310的对面。每一个配对中的两个连接件340都处于与底盘200的中心轴线Y平行的假想平面上。所有这四个连接件340都具有相同结构，但其长度可以各有不同。

每一对连接件340的内侧端部341都以间隔较长距离D1与底盘200相连，而外侧端部342则以间隔较短距离D2与驱动单元的主体部分310相连。内侧端部341在底盘200的两端之间对称连接至底盘200。外侧端部342则在驱动单元300的两端之间对称连接至主体部分310。

总的来说，每一个配对中的两个连接件340都在与移动成像设备100的移动方向平行的任一相反方向上以与底盘200以及驱动单元300相对的对称方式连接，由此，移动成像设备100可以借助驱动单元300而以驱动方向倒转的相同方式前后行进。

连接件340的每一端341/342都通过铰接而与底盘200/主体部分310相连，由此，连接件340允许相关驱动单元300(包括其主体部分310以及履带320)围绕与底盘中心轴线Y垂直的轴线来进行相对于底盘200的枢转移动。

就结构而言，每一个连接件340的内侧端部341都具有同轴插入到外侧端部342的管状套筒344的中轴343，并且在所述中轴343和套筒344上部署了圆柱管345以及螺旋弹簧346。在这两个端部341与342之间，弹簧346将被压缩并且将会借助圆柱管345来执行弹性协作，以使连接件340能在弹簧346的作用下可伸缩地扩展，以及能够抵挡弹簧346的作用而进行收缩。主轴343上的侧栓343A以可滑动的方式与套筒344的相同侧面上的纵向槽344A啮合，由此将主轴343以及套筒344保持在一起，并且仍旧允许在其间进行可伸缩的扩展和收缩。

在正常状态、也就是静止情况下，每一个连接件340都会在其弹簧346的弹性作用下得到其可能的最长长度，并且其长度是可以弹性收缩的，也就是说，所述连接件在压缩时是可以缩短的。弹簧346有至少足以抵御或支撑处于其上的移动成像设备100的其他组件的重量的强度，或者一般来说其中所述重量是移动成像设备100的自重。

通常，每一个配对中的两个连接件340的四个端部341和342都位于四边形形状或连接的相应拐角，其中两个内侧端部341间隔较长距离D1，而两个外侧端部342则间隔较短距离D2。所述四边形连接是由两个连接件340以及底盘200和主体部分310中介于所述连接件的内侧端部341与外侧端部342之间的相关部分形成的，由此分别跨越了距离D1和D2。

在静止时，例如在被置于地上的时候，每个配对中的两个连接件340都会采用其两个相等的最长长度，由此，四边形连接将会采用对称的梯形形状。在这种情况下，所有的三个驱动单元300会以与底盘200平行的方式延伸，并且整个移动成像设备100会扩展至沿着横向于中心轴Y的方向测得的(也就是在从末端向前查看时)最大外部直径。

驱动单元300所具有的前述对称和等三角形排列允许移动成像设备100借助驱动单元300来沿着诸如管道分段90之类的具有圆形截面的管道区段行进，与此同时会将摄像机500的镜头510保持在与管道分段90的内部结构Z截面相对的基本中心的位置，以及保持摄像机500沿着管道分段90的内部结构Z的中心轴线X行进并面朝前方。

驱动单元300在管道分段或区段的圆筒壁上提供的三点接触或支撑允许移动成像设备100在运动过程中保持自身稳定或固定，或者一般还允许所述移动成像设备在其沿着管道分段/区段长度将其自身保持在恰当位置，其中所述管道分段/区段既有可能在水平或垂直方向上延伸，也有可能倾斜某个角度，还有可能是管道弯头或是转向弯管。

通过弯头或弯管的移动是由如上所述的每一对连接件340提供的梯形的四边形连接促成的，所述连接允许驱动单元300相对于底盘200枢转或摇摆的最大可能角度，由此，驱动单元300能够尽可能或者根据需要来倾斜，以便与弯头或弯管壁部建立具有足够强度的接触和抓握，从而如图19A-19D所示出的那样转向并跟随其内的曲线路径。

就物理尺寸而言，本特定实施例的移动成像设备100具有大小为300mm的长度L(沿着其驱动单元300测得)以及用于在内部直径D_ID分别是315mm到355mm的管道中操作且大小为335mm到375mm的最大外部直径d_max(也就是未使用时)。

参考图20，移动成像设备100(也被称为“机器人”)的结构、几何特征和尺寸及其关系大致上是如下设计的。

在图20中：

机器人的最大直径是：

d_max＝D_LD+2△

转过角度为θ的弯头的机器人的最小直径d_min与长度L之间的关系是由以下公式决定的：

$d_{\min }=\frac{D_{\mathrm{ID}}}{\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}}-\frac{L}{2}\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

在弹簧未伸展时，弹簧346的三角形高程之间的关系是由以下公式决定的：

2x₀＝d_max-d_mim-2e

${2x}_0=(D_{\mathrm{ID}}+2\mathrm{\Δ})-(\frac{D_{\mathrm{ID}}}{\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}}-\frac{L}{2}\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2})-2e$

$x_0=\frac{D_{\mathrm{ID}}}{2}(1-\frac{1}{\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}})+\mathrm{\Δ}+\frac{L}{4}\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}-e$

现在将对本发明的泄漏检测方法进行描述。首先，在用于泄漏检测的管道分段90的第一和第二端部90A和90B上将该管道封闭，如有需要，所述管道在一开始即为被隔离的区段，移动成像设备100则被置于管道区段的内部结构Z中。这样做可以防止空气经由其第一和第二端部90A和90B而在管道分段90的内部结构Z与外侧之间进行非预期流动。闭合第一和第二端部90A和90B的处理是用相应端盖91和92完成的，其中每一个端盖都具有中心孔口91C或92C，所述端盖将会密封两个端部90A和90B，以便阻止空气流通，但是仍旧允许空气通过其孔口91C和92C进入。

本方法的接下来的步骤是在管道分段90的内部结构Z与外侧之间造成一个气压差。该处理可以通过使用空气泵或压缩机70以及使用两种备选途径之一来(i)增大或(ii)减小管道分段90的内部结构Z相对于其外侧的空气压力来完成。

在第一个途径中，空气泵(或压缩机)70与第一端盖91的孔口91C相连，以便通过压缩来强制让空气经由孔口91C(图1)进入管道分段90的内部结构Z。处于管道分段90对端的端盖92的孔口92C大致上是阻止空气流通而闭合的：除了允许微量泄漏空气离开管道分段90之外。

至于第二种途径，空气泵(或压缩机)70与第二端盖92的孔口92C相连，以便通过吸气来经由孔口92C(图2)从管道分段90的内部结构Z中提取空气。处于管道分段90对端的端盖91的孔口91C大致上是阻止空气流通而闭合的：除了允许微量渗漏空气以进入管道分段90之外。

不论哪种情况，空气泵(或压缩机)70都被置于管道分段90的外部，并且在操作空气泵70之前会将空气泵70的软管经由管道的第一和第二端部90A和90B之一与管道分段90连接并保持流通。而在管道分段90的对端即非泵送端则允许少量空气渗漏。

这种微量渗漏的主要用途是允许伸长的柔韧构件经由相关管道端部90A/90B通过或穿过管道分段90的内部，以便将移动成像设备100移动或拉到所述管道的端部90A/90B，其中举例来说，所述构件可以是与移动成像设备100内部相连的线状物、细绳或电线，由此可以在驱动单元300失效或发生故障的情况下回收移动成像设备100，例如在其无法运转或者无法移动所述移动成像设备100的时候。

从另一个角度看，将所述伸长的柔韧构件(与移动成像设备100相连)穿过或经过第一或第二管道端部90A/90B的活动会通过管道分段90的所述端部而产生所述微量渗漏。

为了实现双倍安全性，所述伸长的柔韧构件可以穿过或通过第一和第二管道端部90A和90B两者，以便在管道分段90内部的任一方向上移动和回收与之相连的移动成像设备100。

微量的空气渗漏还可以被看作是防止在管道分段90的内部结构Z与外侧之间产生过大压力差或者至少将产生过大压力差的概率最小化的安全措施，否则，这种压力差有可能导致管道分段90或端盖91/92爆裂(即爆炸)或内裂(或破裂)。

大抵来说，由于端盖在吸气情况下发生故障所造成的后果小很多或者危险性较低，因此，与第一种使用压缩的方式相比，第二种使用吸力的方式相对安全，由此更为优选。

一旦完成了物理设置，则可以继续执行该泄漏检测方法。所述空气泵70将被启动，以便增大或减小管道分段90的内部结构Z相对于其外侧的气压，直至产生足够的压差，然后则会保持所述压差。如前所述的电缆束(包含了用于驱动单元300和摄像机500的电缆)的延长段可以借助第一端盖91穿入并留在管道分段90的内部，其中所述的延长段足以允许移动成像设备100沿着管道分段90的长度移动。

然后，在这里将会通过使用如前所述的控制台来促使移动成像设备100开始工作，这其中包括启动电动机330并且由此启动驱动单元300，以便从管道分段90的近端开始沿着管道分段移动所述移动成像设备100，以及通过启动摄像机500来获取管道内部前方的视频图像，尤其是定位作为首要泄漏可疑对象的接头80。

一旦到达接头80所在的位置，则停住驱动单元300，然后通过操作摄像机500来获取包含所述位置并且由此包含了接头80的管道分段90的内部结构的红外图像。在将移动成像设备100停在停止移动的位置时，所述摄像机是在该位置操作的。在所述停止移动的位置，摄像机500将会处于与管道分段90的内部结构Z的截面相对的基本中心的位置，并且将会面朝前方。

在图4B和4C中显示的是正常管道、也就是无泄漏管道的内部红外图像，其中正如没有显著颜色变化所代表的那样(例如颜色是橙色的)，所关注的管道截面上的温度通常是相同的。

如果存在泄漏，例如在图3所示的管道截面上的9、12以及3点钟位置上存在三个泄漏位置，那么这种有故障的管道的内部结构的红外图像将会如图5B和5C所示。在这些图像中，在9、12和3点钟位置可以看到三个绿色斑块(与橙色/微红的背景形成对比)，其代表的是空气快速通过泄漏位置或泄漏点所导致的温度变化，即温度降低。在使用压缩时，这种空气快速通过泄漏点的状况是脱离管道分段90，在使用吸入时则是进入管道分段90，并且无论哪一种情况这种空气都在扩张。

在热力学中，气体或空气的某些属性是如公式PV＝nRT中定义的那样相互关联的，其中P是压力、V是体积、t是温度以及n是气体量(R是气体常数)。因此，假如其他参数大致保持不变，那么在空气压力改变、也就是减小或增大时，空气温度将会改变，其分别是降低或上升。

这种现象被称为焦耳-汤姆逊效应，该效应描述的是在强迫气体或液体通过受限通道(例如漏洞)并且同时将其保持绝缘而与环境没有热交换时，所述气体或液体的温度变化。举例来说，在处于室温时，大多数的气体会因为焦耳-汤姆逊效应而在膨胀时冷却。

在执行当前的泄漏检测方法时，快速通过泄漏点的空气将会出现这种现象，其中所述空气会从相对较高的压力区(快速)移动到相对较低的压力区，也就是在膨胀过程中遭遇到压力降低，因此，其温度将会降低。由此，管道分段90中的泄漏点可以通过对红外图像所进行的热像检查来识别，其中所述检查将会检测出代表存在所述泄漏的温度变化，即温度降低。

当压力差增大并且导致空气更快速移动或膨胀时，温度变化将会更大，由此，其将会通过如前所述的红外图像的热像检查而变得更加明显。因此，根据本泄漏检测方法，较为谨慎或必要的做法是以红外图像的颜色、色调和/或对比度的更显著的差异为基础来调整空气泵70的输出功率，从而调整(例如增加)管道分段90的内部结构与外侧之间的气压差，由此进行更精确的热像检查。

作为在移动成像设备100沿着管道分段90行进时获取视频图像的处理的补充或替换，通过操作摄像机500，可以在移动成像设备100行进时获取连续位置的多个红外图像，以便在控制台监视屏上进行即时热像检查，由此检测除接头80之外的管道分段90的圆筒壁的任何部分存在的泄漏。

在使用过程中，通过操作驱动单元300，可以在移动成像设备100停在接头80或是疑似泄漏的位置之前移动之，并且同时可以保持摄像机500的镜头410处于与管道分段90的内部结构Z的截面相对的基本中心的位置。作为补充或者换句话说，通过操作驱动单元300，可以移动所述移动成像设备100，并且同时保持摄像机500沿着管道分段90的内部结构Z的中心轴线X行进且面对前方。

移动成像设备100被置于管道分段90的内部结构Z的第一角度位置，以便获取如上所述的三个泄漏点之一的红外图像(图5C)。该处理可以使用处于管道的内部结构Z中的第二角度位置的移动成像设备100来重复执行，例如将其顺时针旋转90°，以便获取这些泄漏点或是处于相同泄漏位置(图5D)的另一个红外图像。这样做将会导致产生从不同角度位置拍摄的两个或多个红外图像，从而更精确地识别泄漏。

处于接头80的泄漏点有可能会被处于该接头80所连接的两个管道端部的近端(与远端相对)的壁部厚度混淆或遮挡，例如在沿着从近端向远端、也就是在图1或2中从左向右的方向查看的时候。其解决方案则是在相反的方向上获取接头80或是任何疑似泄漏位置的两个红外图像。由此，移动成像设备100会在管道的内部结构Z中被置于管道分段90的第一端部90A，以便获取接头80的一个红外图像。此外，该处理还会使用在内部结构Z中处于管道分段90的第二端部90B的移动成像设备100来重复进行，以便从反方向获取接头80的另一个红外图像。这样做将会导致从相反的方向获取两个或多个红外图像，以便更精确地识别接头80的泄漏。

一旦识别出泄漏点，则通过挖掘来暴露接头80，然后则可以对接头80执行起泡试验。所述起泡实验包括：用相应的端盖来闭合管道分段90的两个端部90A和90B，由此提高管道分段90的内部压力，然后，围绕接头80而在其外部喷洒泄漏检测液体。如果吹出气泡，则确认泄漏。如果可以的话，以后将会对所述接头80进行修补，或者在大多数情况下是重造所述接头，以便完成修理。

本发明仅仅是作为示例给出的，在不脱离附加权利要求规定的发明范围的情况下，本领域技术人员可以对所描述的实施例做出不同的修改和/或变更。例如，前述电动机300可以用气动电动机(由压缩空气驱动)取代。

Claims (37)

1.一种对用于运送气体或液体的管道的泄漏进行检测的方法，包括以下步骤：

(a)提供一个移动成像设备，其包括用于移动该移动成像设备的多个驱动设备以及带有红外图像拍摄镜头的摄像机；

(b)预备用于泄漏检测的管道区段，所述管道区段具有内部结构以及相对的第一和第二端部；

(c)将移动成像设备置于该管道区段的内部结构中；

(d)闭合该管道区段的第一和第二端部，以便防止空气经由所述管道区段的第一和第二端部而在管道的内部与外侧之间流通；

(e)在管道区段的内部与外侧之间创建一个气压差；

(f)对驱动单元进行操作，以便沿着管道区段的长度来将移动成像设备移到一个位置，并且将其停在该位置；

(g)通过操作摄像机来拍摄邻近所述位置的管道区段内部结构的红外图像；以及

(h)通过对红外图像执行热像检查来检测代表存在管道区段泄漏的温度变化，以便识别所述泄漏。

2.如权利要求1所述的泄漏检测方法，其中步骤(b)包括：隔离用于泄漏检测的管道区段。

3.如权利要求1所述的泄漏检测方法，其中步骤(d)包括：闭合管道区段的第一和第二端部中的至少一个，以便阻止空气流通，除了允许微量的空气渗漏。

4.如权利要求3所述的泄漏检测方法，其中步骤(d)还包括：将与移动成像设备相连的伸长的柔韧构件穿过管道区段的第一和第二端部中的至少一个，以便造成微量的渗漏。

5.如权利要求1所述的泄漏检测方法，其中步骤(d)包括：将与移动成像设备相连的伸长的柔韧构件穿过管道区段的第一和第二端部中的至少一个端部，以便将移动成像设备移至第一和第二端部中的所述至少一个端部，从而在驱动单元发生故障的情况下回收移动成像设备。

6.如权利要求1所述的泄漏检测方法，其中步骤(d)包括：密封管道区段的第一和第二端部中的至少一个，以便阻止空气流通。

7.如权利要求1所述的泄漏检测方法，其中步骤(d)包括：使用一个端盖来遮盖管道区段的第一和第二端部中的至少一个。

8.如权利要求1所述的泄漏检测方法，其中步骤(e)包括：减小管道区段内部结构相对于其外侧的气压。

9.如权利要求1所述的泄漏检测方法，其中步骤(e)包括：增大管道区段内部结构相对于其外侧的气压。

10.如权利要求8或9所述的泄漏检测方法，其中步骤(e)包括：通过操作空气泵或压缩机来减小或增大管道区段内部结构相对于外侧的气压。

11.如权利要求10所述的泄漏检测方法，其中步骤(e)包括：将空气泵或压缩机置于管道区段外部，以及在操作空气泵或压缩机之前经由管道区段的第一和第二端部之一来将空气泵或压缩机的软管与管道区段内部相连并连通。

12.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中步骤(f)包括：通过操作驱动单元来移动所述移动成像设备，与此同时，在停到所述位置之前保持摄像机镜头处于与管道区段内部结构的截面相对的基本中心的位置。

13.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中步骤(f)包括：通过操作驱动单元来移动移动成像设备，与此同时，保持摄像机镜头是沿着管道区段内部结构的中心轴线行进且面朝前方的。

14.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中步骤(g)包括：当移动成像设备停在停止移动的位置时，操作处于该位置的摄像机。

15.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中步骤(h)包括：通过对红外图像执行热像检查来检测代表管道区段泄漏点的温度变化，以便识别所述泄漏点。

16.如权利要求15所述的泄漏检测方法，其中步骤(h)包括：对管道区段内部结构与外侧之间的空气压差进行调整，以便对红外图像执行更精确的热像检查。

17.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中步骤(c)包括：将移动成像设备置于管道区段内部结构的第一角度位置，并且该方法包括：使用处于管道区段内部结构中的第二角度位置的移动成像设备来重复执行步骤(c)，以及至少重复执行步骤(e)、步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)，以便产生从不同角度位置获取的两个所述红外图像，从而更精确地识别所述泄漏点。

18.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中步骤(c)包括：将移动成像设备置于管道区段内部结构中的第一端部，并且该方法包括使用处于管道区段内部结构中的第二端部的移动成像设备来重复执行步骤(c)，以及至少重复执行步骤(e)、步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)，以便产生从相反的方向拍摄的两个所述红外图像，从而更精确地识别所述泄漏。

19.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中步骤(h)包括：对管道区段内部结构与外侧之间的空气压差进行调整，以便对红外图像执行更精确的热像检查。

20.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中该方法用于检测管道接头泄漏，其中所述管道区段包括该接头。

21.如权利要求1-9中任一权利要求所述的泄漏检测方法，其中包括以下步骤：在沿着管道区段的长度移动所述移动成像设备的同时，通过操作摄像机来拍摄管道区段内部结构的视频图像。

22.一种在根据权利要求1来对用于运送气体或液体的管道的泄漏进行检测的方法中使用的移动成像设备，包括：

具有中心轴线的底盘；

处于围绕中心轴线的不同角度位置且与底盘相连的多个驱动单元，用于沿着所述管道的长度来将移动成像设备移到一个位置，然后将其停在该位置；

由底盘运载的带有镜头的摄像机，用于拍摄与所述位置相邻的所述管道内部结构的红外图像。

23.如权利要求22所述的移动成像设备，其中驱动单元被适配成移动该移动成像设备，同时将摄像机镜头保持在与管道区段内部结构的截面相对的基本中心的位置。

24.如权利要求22所述的移动成像设备，其中驱动单元被适配成移动该移动成像设备，同时保持摄像机沿着管道区段内部结构的中心轴线行进且面朝前方。

25.如权利要求22所述的移动成像设备，其中驱动单元是在围绕中心轴线的等角位置上与底盘相连的。

26.如权利要求25所述的移动成像设备，其中移动成像设备包括三个所述驱动单元，并且这些驱动单元是以分开120°角的方式连接到底盘的。

27.如权利要求22-26中任一权利要求所述的移动成像设备，其中至少有一个驱动单元包括主体部分，部署在主体部分上的履带，以及可枢转地将主体部分与底盘相连的多条连接件，所述连接件允许主体部分和履带围绕与底盘中心轴线垂直的轴线进行与底盘相对的枢转运动。

28.如权利要求27所述的移动成像设备，其中所述主体部分收容了被安排成用以驱动所述履带的电动机。

29.如权利要求27所述的移动成像设备，其中所述主体部分通过一对所述连接件与底盘相连，其中该连接件对位于与底盘的中心轴线平行的假想平面上。

30.如权利要求29所述的移动成像设备，其中该连接件对的内侧端部以相对较大的间距连接到底盘，其外侧端部则以相对较小的间距连接到主体部分。

31.如权利要求29所述的移动成像设备，其中主体部分通过处于主体部分对边的两对所述连接件连接到底盘，其中第一对处于主体部分的一侧，第二对处于主体部分的另一侧。

32.如权利要求27所述的移动成像设备，其中每一个连接件的长度都是可以弹性伸缩的。

33.如权利要求22-26中任一权利要求所述的移动成像设备，其中所有连接件的结构都是相同的，并且在底盘两端之间以及移动成像设备的移动方向上是对称排列的。

34.如权利要求22-26中任一权利要求所述的移动成像设备，其中所述底盘具有围绕其中心轴线的多个侧面，每一个驱动单元都与底盘的相应侧面相连，并且可以部分收缩到相应侧面中。

35.如权利要求34所述的移动成像设备，其中所述底盘具有多边形截面的主体框架，所述框架定义了多个侧面。

36.如权利要求35所述的移动成像设备，其中主体框架包括在与底盘中心轴线重合的中心位置支撑摄像机的头端部件。

37.如权利要求36所述的移动成像设备，其中主体框架包括沿着中心轴线与头端相对并与之对齐的末端部件，并且还包括横跨头端和末端部件的中心轴结构。