CN108051817A - 一种基于bim的用于工程设计的城市下水道环境检测装置 - Google Patents
一种基于bim的用于工程设计的城市下水道环境检测装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，包括BIM模型信息存储器、服务器、监控终端PC计算机、遥控显示设备和至少两个数据采集设备，数据采集设备包括浮块、移动机构、漂浮机构、竖板、PH检测机构、图像采集机构、空气质量传感器、天线和处理器，该基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置在数据采集设备中，通过空气质量传感器和PH检测机构分别对下水管道内的空气质量、废水污泥酸碱度进行检测，并由拍摄机构对周围环境进行拍摄，不仅如此，通过移动机构实现设备在污泥表面移动，通过漂浮机构实现设备在废水液面上漂浮移动，从而使设备适应下水管道内的复杂环境，实现移动检测，提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及BIM应用设备领域，特别涉及一种基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置。
背景技术
BIM是Building Information Modeling的简称，即建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化型和可出图性八大特点。
随着信息化技术的发展，BIM模型在工程中的应用越来越广泛，BIM模型能够向决策者展示工程进展与运营的立体实物图形，能够帮助决策者快速制定准确的决策方案。在对城市下水道建立BIM模型有助于下水道的运营管理，但是由于城市下水道内部环境结构复杂，导致现有的环境检测装置无法在下水管道内进行顺利地移动，不仅如此，现有的采样装置功能单一，无法对下水管道进行详细的观察和检测，从而不利于BIM模型的准确建立。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，包括BIM模型信息存储器、服务器、监控终端PC计算机、遥控显示设备和至少两个数据采集设备，所述BIM模型信息存储器、监控终端PC计算机、遥控显示设备和数据采集设备均与服务器电连接，所述数据采集设备包括浮块、移动机构、漂浮机构、竖板、PH检测机构、图像采集机构、空气质量传感器、天线和处理器，所述空气质量传感器、天线和处理器均固定在浮块的上方，所述竖板固定在浮块的上方的一端，所述漂浮机构设置在浮块的另一端，所述PH检测机构设置在竖板的远离浮块的一侧，所述图像采集机构设置在浮块上方的远离竖板的一侧；
所述移动机构包括两个移动组件，两个移动组件分别设置在浮块的两侧，所述移动组件包括履带和两个移动单元，两个移动单元中，其中一个移动单元通过履带与另一个移动单元传动连接，所述移动单元包括第一电机和驱动齿轮，所述第一电机固定在浮块上，所述第一电机与驱动齿轮啮合，所述履带的内侧至少设有两个从动齿，所述从动齿均匀分布在履带的内侧，所述从动齿与驱动齿轮啮合；
所述PH检测机构包括驱动组件、固定块、移动块、伸缩架、铰接块、PH计和两个连杆，所述固定块固定在竖板上，所述驱动组件与移动块传动连接，所述伸缩架的顶端的两侧分别与固定块和移动块铰接，所述伸缩架的底端的两侧分别通过两个连杆与铰接块铰接，所述PH计固定在铰接块的下方；
所述图像采集机构包括竖杆、背板、第一摄像头和两个采集组件，所述竖杆的底端固定在浮块上，所述背板固定在竖杆的远离竖板的一侧，所述第一摄像头固定在背板的远离竖板的一侧，两个采集组件分别设置在竖杆的两侧。
作为优选，为了驱动移动块移动，改变移动块和固定块之间的距离，所述驱动组件包括第二电机和第二驱动轴，所述第二电机位于移动块的远离固定块的一侧，所述第二电机固定在竖板上，所述第二驱动轴设置在第二电机和固定块之间，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述第二驱动轴的外周设有外螺纹，所述移动块套设在第二驱动轴上，所述移动块内设有内螺纹，所述移动块内的内螺纹与第二驱动轴上的外螺纹相匹配。
作为优选，为了便于检测下水道内的污泥和废水的深度，所述竖板上设有超声波探测器。
作为优选，为了在PH计向下移动时保护PH计不被尖锐物划伤，所述PH计的底端设有防护组件，所述防护组件包括顶板、底板和至少两个支杆，所述顶板套设在PH计上，所述底板位于PH计的下方，所述支杆周向均匀分布在PH计的外周，所述支杆的顶端与顶板固定连接，所述支杆的底端与底板固定连接。
作为优选，为了便于对浮块两侧的下水管内部进行拍摄和图像采集，所述采集组件包括第三电机、连接块、驱动轮、拉线、侧杆和第二摄像头，所述第三电机和连接块均固定在竖板上，所述第三电机位于连接块的上方，所述第三电机与驱动轮传动连接，所述侧杆的一端与连接块铰接，所述第二摄像头固定在侧杆的另一端，所述拉线的一端设置在驱动轮上，所述拉线的另一端与侧杆铰接。
作为优选，为了保证第一摄像头和第二摄像头拍摄的图像清晰，所述第一摄像头和第二摄像头均为夜视摄像头。
作为优选，为了增加拍摄亮度从而保证拍摄图像清晰，所述背板的外周设有补光灯。
作为优选，为了便于在废水中漂浮前进，所述漂浮机构包括两个漂浮组件，所述漂浮组件包括第四电机、第四驱动轴和至少两个叶片，所述第四电机固定在浮块上，所述叶片轴向均匀分布在第四驱动轴的外周，所述第四电机通过第四驱动轴与叶片传动连接。
作为优选，为了保证第四电机的驱动力，所述第四电机为直流伺服电机。
作为优选，为了保护废水对浮块有足够的浮力，所述浮块的材质为泡沫。
本发明的有益效果是，该基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置在数据采集设备中，通过空气质量传感器和PH检测机构分别对下水管道内的空气质量、废水污泥酸碱度进行检测，并由拍摄机构对周围环境进行拍摄，不仅如此，通过移动机构实现设备在污泥表面移动，通过漂浮机构实现设备在废水液面上漂浮移动，从而使设备适应下水管道内的复杂环境，实现移动检测，提高了设备的实用性。与传统的数据采集设备相比，该数据采集设备不仅采集的数据全面，而后对周围环境的拍摄图像清晰，从而保证了环境数据采集的准确性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置的系统原理图；
图2是本发明的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置的数据采集设备的结构示意图；
图3是本发明的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置的移动组件的结构示意图；
图4是本发明的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置的PH检测机构的结构示意图；
图5是本发明的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置的图像采集机构的结构示意图；
图中：1.BIM模型信息存储器，2.服务器，3.监控终端PC计算机，4.遥控显示设备，5.数据采集设备，6.浮块，7.竖板，8.天线，9.处理器，10.空气质量传感器，11.履带，12.第一电机，13.驱动齿轮，14.从动齿，15.固定块，16.移动块，17.伸缩架，18.铰接块，19.PH计，20.连杆，21.竖杆，22.背板，23.第一摄像头，24.第二电机，25.第二驱动轴，26.超声波探测器，27.顶板，28.底板，29.支杆，30.第三电机，31.驱动轮，32.侧杆，33.拉线，34.补光灯，35.第四电机，36.第四驱动轴，37.叶片，38.连接块，39.第二摄像头。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-2所示，一种基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，包括BIM模型信息存储器1、服务器2、监控终端PC计算机3、遥控显示设备4和至少两个数据采集设备5，所述BIM模型信息存储器1、监控终端PC计算机3、遥控显示设备4和数据采集设备5均与服务器2电连接，所述数据采集设备5包括浮块6、移动机构、漂浮机构、竖板7、PH检测机构、图像采集机构、空气质量传感器10、天线8和处理器9，所述空气质量传感器10、天线8和处理器9均固定在浮块6的上方，所述竖板7固定在浮块6的上方的一端，所述漂浮机构设置在浮块6的另一端，所述PH检测机构设置在竖板7的远离浮块6的一侧，所述图像采集机构设置在浮块6上方的远离竖板7的一侧；
该城市下水道环境检测装置中，由多个数据采集设备5在下水管道内运行，对环境进行检测，并将相关数据传输给服务器2，BIM模型信息存储器1根据服务器2中的相关数据进行工程设计建模，而人们也可通过监控中端PC计算机查询服务器2内的数据，及时了解下水管道内的环境，为了能够随时了解情况，可通过遥控显示设备4对获取服务器2内的数据，这里遥控显示设备4可以是笔记本电能、智能手机等一系列设备，方便用户随身携带的同时及时了解下水道状况。在数据采集设备5内，通过移动机构可使设备在污泥上移动，通过漂浮组件可使设备在废水液面上漂浮移动，在设备移动的同时，空气质量传感器10用于检测下水道内部的空气，PH检测机构检测废水和污泥的酸碱性，而图像采集机构用于对下水道进行拍摄采集图像，天线8用于和服务器2保持无线通讯，而处理器9可以分析服务器2传来的指令，用于控制数据采集设备5的运行。
如图3所示，所述移动机构包括两个移动组件，两个移动组件分别设置在浮块6的两侧，所述移动组件包括履带11和两个移动单元，两个移动单元中，其中一个移动单元通过履带11与另一个移动单元传动连接，所述移动单元包括第一电机12和驱动齿轮13，所述第一电机12固定在浮块6上，所述第一电机12与驱动齿轮13啮合，所述履带11的内侧至少设有两个从动齿14，所述从动齿14均匀分布在履带11的内侧，所述从动齿14与驱动齿轮13啮合；
在浮块6两侧的移动组件内，由第一电机12控制驱动齿轮13转动，使驱动齿轮13与从动齿14作用，带动履带11转动，从而实现设备在污泥上的移动，当两侧驱动齿轮13的转速相同时，设备前行，当两侧驱动齿轮13转速不同时，可实现设备的转弯，调节前进方向。
如图4所示，所述PH检测机构包括驱动组件、固定块15、移动块16、伸缩架17、铰接块18、PH计19和两个连杆20，所述固定块15固定在竖板7上，所述驱动组件与移动块16传动连接，所述伸缩架17的顶端的两侧分别与固定块15和移动块16铰接，所述伸缩架17的底端的两侧分别通过两个连杆20与铰接块18铰接，所述PH计19固定在铰接块18的下方；
PH检测机构内，通过驱动组件带动移动块16移动，改变移动块16和固定块15之间的距离，当移动块16向固定块15靠近时，驱动伸缩架17伸缩，使PH计19向下移动，对废水和污泥进行酸碱度测试。
如图5所示，所述图像采集机构包括竖杆21、背板22、第一摄像头23和两个采集组件，所述竖杆21的底端固定在浮块6上，所述背板22固定在竖杆21的远离竖板7的一侧，所述第一摄像头23固定在背板22的远离竖板7的一侧，两个采集组件分别设置在竖杆21的两侧。
在图像采集机构中，由背板22上的第一摄像头23拍摄浮块6后方的下水道图像，竖杆21两侧的采集组件分别采集浮块6两旁的下水道图像，从而保证了拍摄范围。
如图4所示，所述驱动组件包括第二电机24和第二驱动轴25，所述第二电机24位于移动块16的远离固定块15的一侧，所述第二电机24固定在竖板7上，所述第二驱动轴25设置在第二电机24和固定块15之间，所述第二电机24与第二驱动轴25传动连接，所述第二驱动轴25的外周设有外螺纹，所述移动块16套设在第二驱动轴25上，所述移动块16内设有内螺纹，所述移动块16内的内螺纹与第二驱动轴25上的外螺纹相匹配。
第二电机24运行时，带动第二驱动轴25沿其中心轴线转动，使第二驱动轴25上的外螺纹作用于移动块16内的内螺纹，进而带动移动块16在第二驱动轴25的轴线方向上移动，改变固定块15和移动块16之间的距离。
作为优选，为了便于检测下水道内的污泥和废水的深度，所述竖板7上设有超声波探测器26。超声波探测器26发射超声波信号，根据超声波的返回时间确定污泥和废水的深度。
如图4所示，所述PH计19的底端设有防护组件，所述防护组件包括顶板27、底板28和至少两个支杆29，所述顶板27套设在PH计19上，所述底板28位于PH计19的下方，所述支杆29周向均匀分布在PH计19的外周，所述支杆29的顶端与顶板27固定连接，所述支杆29的底端与底板28固定连接。
PH计19在向下移动时，首先由下方的底板28接触废水和污泥，这样就防止了废水和污泥底部的尖锐物划伤PH计19，保护PH计19，实现安全检测。
如图5所示，所述采集组件包括第三电机30、连接块38、驱动轮31、拉线33、侧杆32和第二摄像头39，所述第三电机30和连接块38均固定在竖板7上，所述第三电机30位于连接块38的上方，所述第三电机30与驱动轮31传动连接，所述侧杆32的一端与连接块38铰接，所述第二摄像头39固定在侧杆32的另一端，所述拉线33的一端设置在驱动轮31上，所述拉线33的另一端与侧杆32铰接。
第三电机30带动驱动轮31转动时，驱动轮31卷起拉线33，从而使侧杆32向上转动，当第三电机30带动驱动轮31反向转动时，侧杆32受自身重力作用，向下转动，从而实现了第二摄像头39对浮块6两侧进行拍摄和图像采集。
作为优选，为了保证第一摄像头23和第二摄像头39拍摄的图像清晰，所述第一摄像头23和第二摄像头39均为夜视摄像头。由于地下管道内环境昏暗，采用夜视摄像头时，可保证第一摄像头23和第二摄像头39的图像拍摄清晰。
作为优选，为了增加拍摄亮度从而保证拍摄图像清晰，所述背板22的外周设有补光灯34。通过补光灯34增加周围环境亮度，更有助于第一摄像头23和第二摄像头39拍摄清晰的画面。
如图2所示，所述漂浮机构包括两个漂浮组件，所述漂浮组件包括第四电机35、第四驱动轴36和至少两个叶片37，所述第四电机35固定在浮块6上，所述叶片37轴向均匀分布在第四驱动轴36的外周，所述第四电机35通过第四驱动轴36与叶片37传动连接。
在废水的液面上，第四电机35带动叶片37转动，从而使叶片37旋转时产生向前的推力，当两个漂浮组件内叶片37的转速相同时，可实现浮块6的前进，当两个漂浮组件内叶片37的转速不同时，可调节浮块6的角度，实现转向。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第四电机35的驱动力，所述第四电机35为直流伺服电机。
作为优选，为了保护废水对浮块6有足够的浮力，所述浮块6的材质为泡沫。由于泡沫的密度小，浮块6可轻易漂浮在废水上。
该环境检测装置中，通过数据采集设备5对下水道的环境进行检测，在数据采集设备5内，通过两个移动组件方便设备在污泥上移动，通过两个漂浮组件方便设备在废水中漂浮前进，从而使设备能够在下水管道的各种环境中移动，不仅如此，通过驱动组件带动PH计19向下移动，检测不同深度的废水和污泥的酸碱度，利用第一摄像头23和两个采集组件对下水道周围的环境进行拍摄和图像采集，通过空气质量传感器10检测下水管道内的控制质量，从而使数据采集设备5能够采集到全面的数据，便于BIM建模。
与现有技术相比，该基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置在数据采集设备5中，通过空气质量传感器10和PH检测机构分别对下水管道内的空气质量、废水污泥酸碱度进行检测，并由拍摄机构对周围环境进行拍摄，不仅如此，通过移动机构实现设备在污泥表面移动，通过漂浮机构实现设备在废水液面上漂浮移动，从而使设备适应下水管道内的复杂环境，实现移动检测，提高了设备的实用性。与传统的数据采集设备5相比，该数据采集设备5不仅采集的数据全面，而后对周围环境的拍摄图像清晰，从而保证了环境数据采集的准确性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，包括BIM模型信息存储器(1)、服务器(2)、监控终端PC计算机(3)、遥控显示设备(4)和至少两个数据采集设备(5)，所述BIM模型信息存储器(1)、监控终端PC计算机(3)、遥控显示设备(4)和数据采集设备(5)均与服务器(2)电连接，其特征在于，所述数据采集设备(5)包括浮块(6)、移动机构、漂浮机构、竖板(7)、PH检测机构、图像采集机构、空气质量传感器(10)、天线(8)和处理器(9)，所述空气质量传感器(10)、天线(8)和处理器(9)均固定在浮块(6)的上方，所述竖板(7)固定在浮块(6)的上方的一端，所述漂浮机构设置在浮块(6)的另一端，所述PH检测机构设置在竖板(7)的远离浮块(6)的一侧，所述图像采集机构设置在浮块(6)上方的远离竖板(7)的一侧；
所述移动机构包括两个移动组件，两个移动组件分别设置在浮块(6)的两侧，所述移动组件包括履带(11)和两个移动单元，两个移动单元中，其中一个移动单元通过履带(11)与另一个移动单元传动连接，所述移动单元包括第一电机(12)和驱动齿轮(13)，所述第一电机(12)固定在浮块(6)上，所述第一电机(12)与驱动齿轮(13)啮合，所述履带(11)的内侧至少设有两个从动齿(14)，所述从动齿(14)均匀分布在履带(11)的内侧，所述从动齿(14)与驱动齿轮(13)啮合；
所述PH检测机构包括驱动组件、固定块(15)、移动块(16)、伸缩架(17)、铰接块(18)、PH计(19)和两个连杆(20)，所述固定块(15)固定在竖板(7)上，所述驱动组件与移动块(16)传动连接，所述伸缩架(17)的顶端的两侧分别与固定块(15)和移动块(16)铰接，所述伸缩架(17)的底端的两侧分别通过两个连杆(20)与铰接块(18)铰接，所述PH计(19)固定在铰接块(18)的下方；
所述图像采集机构包括竖杆(21)、背板(22)、第一摄像头(23)和两个采集组件，所述竖杆(21)的底端固定在浮块(6)上，所述背板(22)固定在竖杆(21)的远离竖板(7)的一侧，所述第一摄像头(23)固定在背板(22)的远离竖板(7)的一侧，两个采集组件分别设置在竖杆(21)的两侧。
2.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述驱动组件包括第二电机(24)和第二驱动轴(25)，所述第二电机(24)位于移动块(16)的远离固定块(15)的一侧，所述第二电机(24)固定在竖板(7)上，所述第二驱动轴(25)设置在第二电机(24)和固定块(15)之间，所述第二电机(24)与第二驱动轴(25)传动连接，所述第二驱动轴(25)的外周设有外螺纹，所述移动块(16)套设在第二驱动轴(25)上，所述移动块(16)内设有内螺纹，所述移动块(16)内的内螺纹与第二驱动轴(25)上的外螺纹相匹配。
3.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述竖板(7)上设有超声波探测器(26)。
4.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述PH计(19)的底端设有防护组件，所述防护组件包括顶板(27)、底板(28)和至少两个支杆(29)，所述顶板(27)套设在PH计(19)上，所述底板(28)位于PH计(19)的下方，所述支杆(29)周向均匀分布在PH计(19)的外周，所述支杆(29)的顶端与顶板(27)固定连接，所述支杆(29)的底端与底板(28)固定连接。
5.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述采集组件包括第三电机(30)、连接块(38)、驱动轮(31)、拉线(33)、侧杆(32)和第二摄像头(39)，所述第三电机(30)和连接块(38)均固定在竖板(7)上，所述第三电机(30)位于连接块(38)的上方，所述第三电机(30)与驱动轮(31)传动连接，所述侧杆(32)的一端与连接块(38)铰接，所述第二摄像头(39)固定在侧杆(32)的另一端，所述拉线(33)的一端设置在驱动轮(31)上，所述拉线(33)的另一端与侧杆(32)铰接。
6.如权利要求5所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述第一摄像头(23)和第二摄像头(39)均为夜视摄像头。
7.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述背板(22)的外周设有补光灯(34)。
8.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述漂浮机构包括两个漂浮组件，所述漂浮组件包括第四电机(35)、第四驱动轴(36)和至少两个叶片(37)，所述第四电机(35)固定在浮块(6)上，所述叶片(37)轴向均匀分布在第四驱动轴(36)的外周，所述第四电机(35)通过第四驱动轴(36)与叶片(37)传动连接。
9.如权利要求8所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述第四电机(35)为直流伺服电机。
10.如权利要求1所述的基于BIM的用于工程设计的城市下水道环境检测装置，其特征在于，所述浮块(6)的材质为泡沫。
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