CN104266083A - 便携式管道井下探测装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式管道井下探测装置及其工作方法，从上到下依次设有警示单元、伸杆单元、探测单元，还包括电源、信号处理及控制单元、显示器、脚架；所述脚架连接在伸杆单元的上端部外侧；所述电源的一端与警示单元相连，另一端与信号处理及控制单元相连；所述显示器通过数据线缆与信号处理及控制单元相连。本发明结构紧凑、操作方法简单安全、携带方便，性能稳定，经久耐用，操作人员在地面上就可实现远距离、全方位的井下管道情况检查和探测，大大提高了检测的质量和效率，有效地避免了人工下井检测所带来的人身和公共安全隐患。

Description

便携式管道井下探测装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及地下管道系统的探测、检查技术领域，具体涉及一种便携式管道井下探测装置及其工作方法。

背景技术

地下管道在当今城市基本建设中得到广泛的应用，在国家的经济发展和人民的生产生活中占有极其重要位置。随着城市化的不断推进，城市地下管道系统越来越复杂，然而由于它的隐蔽性，地下管道下通常存积污水、淤泥，气味恶臭、通风极差，有的集聚高浓度有毒气体或易燃易爆气体，如沼气，硫化氢等；另外如果发生管道损坏、泄露的情况，很难在地面上观察到，对资源、环境造成严重的浪费，对人民的生产生活造成严重的影响，甚至会引发安全隐患，因此，需要经常对雨水、污水等管道进行检修，以保证地下管道的正常、安全运行。

对于此类情况会造成严重后果，也引起来各阶层的重视，目前检查设备种类繁多但检测功能单一，不全面，需要检修人员近距离检修甚至下井检修，容易产生安全隐患，经常发生检修人员中毒或管道爆炸事故，危机人身及公共安全；因此，有必要设计一种检测功能齐全，并且简单实用的检测方法，在无需工作人员下井检修的情况下，快速、准确的探测井下情况。

发明内容

 为了克服以上技术中的不足，本发明的目的是：提供一种便携式管道井下探测装置及其工作方法，该装置具有多种检测功能，结构简单、携带方便、易于操作和使用，操作人员从地面上就可探测井下情况，有效解决了现有检测设备和检测方法的不足，降低了目前检测设备和方法的危险性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

 一种便携式管道井下探测装置，从上到下依次设有警示单元、伸杆单元、探测单元，还包括电源、信号处理及控制单元、显示器、脚架；所述脚架连接在伸杆单元的上端部外侧；所述电源的一端与警示单元相连，另一端与信号处理及控制单元相连；所述显示器通过数据线缆与信号处理及控制单元相连。

优选地，所述伸杆单元包括外伸杆和内伸杆，所述外伸杆的上端固定有伸缩电机，伸缩电机的输出端相连有螺杆，所述外伸杆的上端部还设有上限位传感器，下端部设有下限位传感器，所述上限位传感器和下限位传感器通过数据线缆与信号处理及控制单元连接；所述内伸杆的一端固定有螺母块，并与所述螺杆通过螺纹连接。

优选地，所述的外伸杆和内伸杆是中空薄壁结构，所述外伸杆和内伸杆的外壁上均设有至少一个相同结构、相对应的凹槽。

优选地，所述警示单元包括带有上盖的柱体、若干个警示标签，所述柱体的内上部安装有声音报警器和灯光报警器，所述柱体的内中部为信号处理及控制单元，所述柱体的内下部为伸缩电机；所述警示标签贴附在外伸杆和脚架的外壁面上。

优选地，所述探测单元包括护罩，所述护罩通过连接块与内伸杆连接，所述护罩内部设有可实现360度视角图像采集的图像传感器，所述图像传感器的周围设有多个照明灯，所述护罩上部还设有用来检测空间距离的超声波传感器、用来检测气体浓度的气体传感器和用来检测管道内温度的温度传感器。

优选地，所述脚架包括多个支撑脚，所述支撑脚通过铰链均匀分布在外伸杆的上端部外侧，所述脚架为可折叠结构，根据需求可延展开不同需求的角度，也可折叠回缩至外伸杆的凹槽内。

优选地，所述的护罩材料为聚碳酸酯工程塑料；所述内伸杆和外伸杆的材料为航空铝合金或碳素纤维。

利用上述装置，探测管道井下情况的方法，包括以下步骤：

1）工作现场，伸展开脚架，将该装置放置在用于管道检测井井口的地面上，通过数据线缆将显示器和信号处理及控制单元连接在一体；

 2）拖动数据线缆，将显示器移动至安全距离外，装置开机，显示器显示控制界面，装置初始化；

3）警示单元工作、探测单元运转，将管道内的各传感器信息传输给信号处理及控制单元，信号处理及控制单元经过数据的采集和分析，将相关信息传输至显示器上显示；

4）控制显示器上的操作按键，信号处理及控制单元判断上限位传感器和下限位传感器的状态，控制内伸杆与外伸杆的距离，调节探测单元至理想观测位置，探测单元继续运转；

5）显示器界面显示各种分析测量数据，生成管道内三维空间模型，重点提示管道内有毒、易燃易爆气体的浓度，给出管道下井作业检修安全建议；

6）工作完成后，关闭电源，数据线缆拆离显示器和信号处理及控制单元，脚架折叠收回至外伸杆凹槽内，内伸杆回缩至外伸杆内部，包装设备。

本发明的有益效果：该便携式管道井下探测装置及其工作方法，结构紧凑、操作方法简单安全、携带方便，性能稳定，经久耐用，操作人员在地面上就可实现远距离、全方位的井下管道情况检查和探测，大大提高了检测的质量和效率，有效地避免了人工下井检测所带来的人身和公共安全隐患。 

附图说明

图1是本发明便携式管道井下探测装置的脚架和内伸杆收缩状态下的立体结构示意图；

图2为本发明便携式管道井下探测装置的脚架和内伸杆展开状态下的立体结构示意图；

图3为本发明便携式管道井下探测装置的脚架和内伸杆展开状态下的平面结构示意图；

图4为本发明便携式管道井下探测装置的外伸杆与内伸杆配合立体结构示意图；

图5为图3中A-A向剖视图；

图6为本发明便携式管道井下探测装置的使用状态结构示意图；

图7为本发明便携式管道井下探测装置的伸杆单元控制流程图；

图中：1.显示器；2.伸杆单元；3.警示单元； 4.探测单元；5.信号处理及控制单元；6.脚架；7.电源；8.数据线缆；9.上盖；10.柱体；11.伸缩电机；12.螺杆；13.螺母块；14.外伸杆；15.内伸杆；16.连接块；17.护罩；18.超声波传感器；19.气体传感器；20.温度传感器；21.图像传感器；22.灯光报警器；23.声音报警器；24.警示标签；25.凹槽.26.上限位传感器；27.下限位传感器；28.照明灯；29.地面；30.检测井；31.管道；32.支撑脚。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成的目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

本发明提供的便携式管道井下探测装置：

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种便携式管道井下探测装置，从上到下依次设有警示单元3、伸杆单元2、探测单元4，还包括电源7、信号处理及控制单元5、显示器1、脚架6；所述脚架6连接在伸杆单元2的上端部外侧；所述电源7的一端与警示单元3相连，另一端与信号处理及控制单元5相连；所述显示器1通过数据线缆8与信号处理及控制单元5相连。

结合图1、图2、图3、图4所示，所述伸杆单元2包括外伸杆14和内伸杆15；所述外伸杆14的上端固定有伸缩电机11，伸缩电机11的输出端相连有螺杆12，所述外伸杆14的上端部还设有上限位传感器26，下端部设有下限位传感器27，所述上限位传感器26和下限位传感器27通过数据线缆8与信号处理及控制单元5连接；所述内伸杆15的一端固定有螺母块13，本实施例优先选择螺母块13固定在内伸杆15的上端，并与所述螺杆12通过螺纹连接。

结合图4、图5所示，所述的外伸杆14和内伸杆15为航空铝合金或碳素纤维材料的中空薄壁结构，强度高，并且质量轻；所述外伸杆14和内伸杆15的外壁上均设有至少一个相同结构、相对应的凹槽25，本实施例优先选择外伸杆14和内伸杆15为铝合金的中空薄壁结构，其外壁上均设有三个相同结构、相对应的凹槽25。

结合图1、图2、图3、图4、图6所示，所述的伸缩电机11的输出端连接的螺杆12通过伸缩电机11的正反转运动，带动螺母块13，从而带动内伸杆15上下运动，调节外伸杆14和内伸杆15之间的距离，达到调整探测单元4到达理想检测位置的目的。

所述的上限位传感器26限制内伸杆15与外伸杆14之间的最短距离；所述的下限位传感器27限制内伸杆15与外伸杆14之间的最长距离。

所述警示单元3包括带有上盖9的柱体10、若干个警示标签24；所述柱体10的内上部安装有声音报警器23和灯光报警器22，所述柱体10的内中部为信号处理及控制单元5，所述柱体10的内下部为伸缩电机11；所述警示标签24贴附在外伸杆14和脚架6上的外壁面上。本实施例优先选择警示标签24为三个，均匀贴附在所述脚架6上。

所述探测单元4包括护罩17，所述护罩17通过连接块16与内伸杆15连接，所述护罩17内部设有可实现360度视角图像采集的图像传感器21，所述图像传感器21的周围设有多个照明灯28，所述护罩17上部设有用来检测空间距离的超声波传感器18、用来检测气体浓度的气体传感器19以及用来检测管道内温度的温度传感器20；所述护罩17通过连接块16与内伸杆15连接，对整个探测单元4起到防护的作用；所述的探测单元4可实现绕内伸杆15轴线的实现旋转运动。

所述护罩17采用聚碳酸酯工程塑料制作，透明、强度高、耐磨损、耐腐蚀，为整个探测单元4提供保护。

所述图像传感器21可实现360度视角的图像采集，此外所述的图像传感器21周围设有白色和红外光源的照明灯28，便于更全面的图像采集，满足管道31在复杂环境下的使用要求。

所述超声波传感器18可探测管道31内探测单元4的位置、管道31空腔形状和大小，判断管道31内污水、淤积物的堵塞情况，此外，利用探测数据可生成井下管道31三维空间模型，便于现场施工人员判断。

所述气体传感器19可探测管道31内有害气体、易燃易爆气体、氧气等气体的浓度。

所述温度传感器20可探测管道31内温度。

结合图2、图3所示，所述脚架6包括多个支撑脚32，本实施例优先选择脚架6包括3个支撑脚32，所述支撑脚32通过铰链均匀分布在外伸杆14的上端部外侧，所述脚架6为可折叠结构，根据需求可延展开不同需求的角度，也可折叠回缩至外伸杆14的凹槽25内，这样可以缩小装置的总体积，便于携带和运输。

所述的显示器1，通过数据线缆8可实现远程管道31内的探测数据的实时显示、参数设置及控制功能。

结合图6、图7所示，具有上述装置的便携式管道井下探测装置的工作方法，包括如下步骤：

1）工作现场，伸展开脚架6，将该装置放置在用于管道检测井30井口的地面29上，通过数据线缆8将显示器1和信号处理及控制单元5连接在一体；

2）拖动数据线缆8，将显示器1移动至安全距离外，装置开机，显示器1显示控制界面，装置初始化；

3）警示单元3工作、探测单元4运转，将管道31内的各传感器信息传输给信号处理及控制单元5，信号处理及控制单元5经过数据的采集和分析，将相关信息传输至显示器1上显示；

4）控制显示器1上的操作按键，信号处理及控制单元5判断上限位传感器26和下限位传感器27的状态，控制内伸杆15与外伸杆14的距离，调节探测单元4至理想观测位置，探测单元4继续运转；

5）显示器1界面显示各种分析测量数据，生成管道31内三维空间模型，重点提示管道31内有毒、易燃易爆气体的浓度，给出管道31下井作业检修安全建议；

6）工作完成后，关闭电源7，数据线缆8拆离显示器1和信号处理及控制单元5，脚架6折叠收回至外伸杆14的凹槽25内，内伸杆15回缩至外伸杆14内部，包装设备。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的；在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以再其他实施例实现，因此，本发明将不会限制于本文所示的实施例，而要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1. 一种便携式管道井下探测装置，其特征在于：从上到下依次设有警示单元(3)、伸杆单元(2)、探测单元(4)，还包括电源(7)、信号处理及控制单元(5)、显示器(1)、脚架(6)；所述脚架(6)连接在伸杆单元(2)的上端部外侧；所述电源(7)的一端与警示单元(3)相连，另一端与信号处理及控制单元(5)相连；所述显示器(1)通过数据线缆（8）与信号处理及控制单元(5)相连。

2.根据权利要求1所述的便携式管道井下探测装置，其特征在于：所述伸杆单元(2)包括外伸杆(14)和内伸杆(15)；所述外伸杆(14)的上端固定有伸缩电机(11)，伸缩电机(11)的输出端相连有螺杆(12)，所述外伸杆(14）的上端部还设有上限位传感器(26)，下端部设有下限位传感器(27)，所述上限位传感器(26)和下限位传感器(27)通过数据线缆与信号处理及控制（5）单元连接；所述内伸杆(15)的一端固定有螺母块(13)，并与所述螺杆(12)通过螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的便携式管道井下探测装置，其特征在于：所述的外伸杆(14)和内伸杆(15)是中空薄壁结构，所述外伸杆(14)和内伸杆(15)的外壁上均设有至少一个相同结构、相对应的凹槽(25)。

4.根据权利要求1或2所述的便携式管道井下探测装置，其特征在于：所述警示单元(3)包括带有上盖(9)的柱体(10)、若干个警示标签（24）；所述柱体（10）的内上部安装有声音报警器（23）和灯光报警器（22），所述柱体（10）的内中部为信号处理及控制单元（5），所述柱体（10）的内下部为伸缩电机（11）；所述警示标签（24）贴付在外伸杆（14）和脚架（6）上的外壁面上。

5.根据权利要求1所述的便携式管道井下探测装置，其特征在于：所述探测单元（4）包括护罩（17），所述护罩（17）通过连接块（16）与内伸杆（15）连接，所述护罩（17）内部设有可实现360度视角图像采集的图像传感器（21），所述图像传感器（21）的周围设有多个照明灯（28），所述护罩（17）上部还设有用来检测空间距离的超声波传感器（18）、用来检测气体浓度的气体传感器（19）和用来检测管道内温度的温度传感器（20）。

6.根据权利要求1所述的便携式管道井下探测装置，其特征在于：所述脚架（6）包括多个支撑脚（32），所述支撑脚（32）通过铰链均匀分布在外伸杆（14）的上端部外侧，所述脚架（6）为可折叠结构，根据需求可延展开不同需求的角度，也可折叠回缩至外伸杆（14）的凹槽（25）内。

7.根据权利要求1所述的便携式管道井下探测装置，其特征在于：所述的护罩（17）材料为聚碳酸酯工程塑料；所述内伸杆（15）和外伸杆（14）材料为航空铝合金或碳素纤维。

8.一种根据权利要求1至7中任一项所述的便携式管道井下探测装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）工作现场，伸展开脚架（6），将该装置放置在用于管道检测井（30）井口的地面（29）上，通过数据线缆（8）将显示器（1）和信号处理及控制单元（5）连接在一体；

2）拖动数据线缆（8），将显示器（1）移动至安全距离外，装置开机，显示器（1）显示控制界面，装置初始化；

3）警示单元（3）工作、探测单元（4）运转，将管道（31）内的各传感器信息传输给信号处理及控制单元（5），信号处理及控制单元（5）经过数据的采集和分析，将相关信息传输至显示器（1）上显示；

4）控制显示器（1）上的操作按键，信号处理及控制单元（5）判断上限位传感器（26）和下限位传感器（27）的状态，控制内伸杆（15）与外伸杆（14）的距离，调节探测单元（4）至理想观测位置，探测单元（4）继续运转；

5）显示器（1）界面显示各种分析测量数据，生成管道（31）内三维空间模型，重点提示管道（31）内有毒、易燃易爆气体的浓度，给出管道（31）下井作业检修安全建议；

6）工作完成后，关闭电源（7），数据线缆（8）拆离显示器（1）和信号处理及控制单元（5），脚架（6）折叠收回至外伸杆（14）凹槽（25）内，内伸杆（15）回缩至外伸杆（14）内部，包装设备。