CN108222085B - 一种地下综合管廊墙体损伤监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下综合管廊墙体损伤监测装置及方法，包括吊轨、云热像摄像头、红外热像检测装置、主控制器以及远程计算机监测预警系统，其中，吊轨安装在管廊顶部，云热像摄像头为多个，分别安装在吊轨上，红外热像检测装置为多个，分别安装在各管线后的墙壁上；多个云热像摄像头和多个红外热像检测装置内分别设有通讯模块，与主控制器中的主通讯模块进行无线通讯，主控制器再经主通讯模块与设于控制中心的中心控制单元进行无线通讯。本发明可以对管廊内墙体进行实时监测，减少人力物力资源，当墙体裂缝达到0.2mm及以上时发出报警预警，防止出现工程事故，不受管廊底部管柱管线碰撞约束，可以覆盖含有楼梯梯段的管廊，检测的范围更广。

Description

一种地下综合管廊墙体损伤监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种地下管廊墙体检测技术，具体为一种地下综合管廊墙体损伤监测装置及方法。

背景技术

地下综合管廊建设在城市地下，用于集中敷设电力、通信、燃气、供热、广播电视、给排水等市政管线的公共隧道,将各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和"生命线"。地下综合管廊可有效杜绝"拉链马路"现象，不仅解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修，让技术人员无需反复开挖路面，在管廊中就可对各类管线进行抢修、维护、扩容改造等，同时大大缩减管线抢修时间，还具有一定的防震减灾作用。

做为城市地下建筑设施，地下综合管廊也会像普通建筑物一样腐蚀老旧，四壁发生开裂。

当地下综合管廊裂缝发展达到一定宽度时，会严重影响管廊的承载能力和耐久性，使管廊结构破坏发生事故。因此地下综合管廊的维护工作极为重要，应及时对墙体开裂情况做出预警及处理。

通常情况下，由人工进行定期巡检，工作环境差，劳动强度大，还容易落检，增加人力物力支出，处理不及时。

发明内容

针对现有技术中地下综合管廊由人工进行定期巡检存在处理不及时等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可减少人力物力资源并能及时预警的地下综合管廊墙体损伤监测装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种地下综合管廊墙体损伤监测装置，包括吊轨、云热像摄像头、红外热像检测装置、主控制器以及远程计算机监测预警系统，其中，吊轨安装在管廊顶部，云热像摄像头为多个，分别安装在吊轨上，红外热像检测装置为多个，分别安装在各管线后的墙壁上；多个云热像摄像头和多个红外热像检测装置内分别设有通讯模块，与主控制器中的主通讯模块进行无线通讯，主控制器再经主通讯模块与设于控制中心的中心控制单元进行无线通讯。

所述吊轨轴向安装在管廊顶部中线位置，吊轨上安装多个智能远程可控滑轮，各云热像摄像头分别吊装于智能远程可控滑轮下方，所有云热像摄像头的摄像范围覆盖含有楼梯梯段的整个管廊内部；智能远程可控滑轮具有滑轮及其驱动电机，驱动电机的控制端接收主控制器的控制指令，主控制器通过主通讯模块接收中心控制单元的控制指令，驱动电机的输出轴通过减速装置与滑轮驱动端连接。

云热像摄像头在吊轨上每间隔80～100m设置一个，每个云热像摄像头中安装定位芯片。

红外热像检测装置以点阵方式布置在墙壁上，相邻红外热像检测装置间隔80～100m，每个红外检测装置中安装定位芯片。

地下综合管廊分为多个区域，每个区域轴向长度为800～1000m，每个区域安装一个控制箱，控制箱中包括主控制器及主通讯模块以及滑轮驱动电机的驱动电路。

本发明一种地下综合管廊墙体损伤监测方法，包括以下步骤：

装置上电初始化后开始运行；

红外热像检测装置工作，检测管线后墙体横向裂缝，云热像摄像头检查管廊内部未被管线遮挡的墙体部位；

红外热像检测装置和云热像摄像头通过各自的通讯模块将采集到的图像传输至中心控制单元进行分析计算出裂缝宽度；

根据裂缝宽大小分别进行处理。

云热像摄像头检查管廊内部未被管线遮挡的墙体部位为：控制滑轮运行速度为1.0～1.2m/s，完成一次监测用时在90s之内，之后改变滑轮方向再进行检查。

当云热像摄像头检测出裂缝时，由云热像摄像头实时传输图片，中心控制单元实时对图片进行处理，实时发出指令，控制滑轮在该位置静止不动持续观察，其它滑轮继续工作。

图像传输至远程计算机进行分析计算出裂缝宽度为：

当出现裂缝时，通过图像数据记录，分析计算出裂缝宽度小于0.1mm时，不进行预警处理；

当裂缝宽大于等于0.1mm小于0.2mm时，进行橙色预警处理，对稳定裂缝由技术人员进行裂缝修补，对于不稳定裂缝重点观察；

当裂缝宽度大于等于0.2mm时进行红色报警，立即派技术人员进行裂缝修补。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明可以对管廊内墙体进行实时监测，减少人力物力资源，当墙体裂缝达到0.2mm及以上时发出报警预警，防止出现工程事故。

2.本发明通过吊轨运动可以不受管廊底部管柱管线的碰撞约束，以及可以覆盖含有楼梯梯段的管廊，使得检测的范围更广。

3.本发明也可以作为管廊必要的内部温度(红外热像)检测手段，适当简单改装之后也可以和有毒气体、火灾检测提供支撑条件。

4.本发明控制初始速度为1.0～1.2m/s，为人正常步行速度，当检测出裂缝时控制滑轮停止运行，进行进一步检测观察，有利于检测的准确性，对检测出的裂缝及时进行预警，对管廊防渗漏有基础作用。

附图说明

图1为本发明装置系统结构图；

图2为本发明剖面布置图；

图3为本发明系统框图；

图4为本发明预警系统流程图。

其中，1为吊轨，2为滑轮，3为云热像摄像头，4为定位芯片；5为红外热像检测装置，6为远程计算机监测预警系统，7为管廊。

具体实施方式

如图1～2所示，本发明一种地下综合管廊墙体损伤监测装置，包括吊轨1、云热像摄像头3、红外热像检测装置、主控制器以及远程计算机监测预警系统6，其中，吊轨1安装在管廊7顶部，云热像摄像头3为多个，分别安装在吊轨1上，红外热像检测装置为多个，分别安装在各管线后的墙壁上；多个云热像摄像头3和多个红外热像检测装置内分别设有通讯模块，与控制中心的中心控制单元进行无线通讯。

所述吊轨1轴向安装在管廊7顶部中线位置，吊轨1上安装多个智能远程可控滑轮2，各云热像摄像头3分别吊装于智能远程可控滑轮2下方，所有云热像摄像头3的摄像范围覆盖含有楼梯梯段的整个管廊7内部；智能远程可控滑轮2具有滑轮及其驱动电机，驱动电机的控制端接收主控制器的控制指令，主控制器通过主通讯模块接收中心控制单元的控制指令，驱动电机的输出轴通过减速装置与与滑轮驱动端连接。本发明地下综合管廊墙体损伤监测装置的电气原理框图如图3所示。

云热像摄像头3在吊轨上每隔80～100m设置一个，红外热像检测装置5以点阵方式布置在墙壁上，相邻红外热像检测装置间隔80～100m；云热像摄像头3及红外热像检测装置5中都加装了定位芯片4(本实施例采用手机定位模块)。

本发明将地下综合管廊分为多个区域，每个区域轴向长度为800～1000m，每个区域安装一个控制箱，控制箱中包括主控制器及主通讯模块以及滑轮驱动电机的驱动电路。

本实施例中，由控制中心的中心控制单元发出指令，通过中心通讯模块经安装于管廊某区域中的主通讯模块与主控制器进行通讯，主控制器输出指令控制至滑轮的驱动电机的驱动电路，驱动电机的输出轴通过减速装置控制滑轮运行速度和方向，运行速度为1.0～1.2m/s，运行一个区段然后反向运行。

红外热像检测装置覆盖各个施工缝、变形缝等重要防水部位，红外热像检测器安装在各管线后的墙壁上。红外热像检测器的红外镜头安装定位芯片。红外镜头接收和汇集被测裂缝处发射的红外辐射，将热辐射信号变成电信号，再转变成可见热图像。

本发明基于斯特藩-波尔兹曼辐射定律——任何物体只要它的温度高于绝对零度(-273℃)，就会有由热能转变成的热辐射向外部发射而设计。红外热成像技术就是把能量分布反映到红外探测器的光敏组件上，从而获得红外热成像图。建筑物的围护结构由于设计或施工等原因，造成个别部位的热工性能与主体部位的热工性能差异较大，这种现象被称为建筑物围护结构的热工缺陷，建筑节能中应该注意和避免此类缺陷。红外热成像可以检测到这些建筑缺陷,当热流在扩散和传递的路往中，或受阻堆积，或通畅无阻传递，最终会在物体表面形成相应的“热区”和“冷区”，这种由里及表出现的温差，通过红外热成像仪进行检测并成为不同颜色的图像,进而可以评估其质量或状态。

本发明一种地下综合管廊墙体损伤监测方法，如图4所示，包括以下步骤：

装置上电初始化后开始运行；

红外热像检测装置工作，检测管线后墙体横向裂缝，云热像摄像头检查管廊内部未被管线遮挡的墙体部位；

红外热像检测装置和云热像摄像头通过各自的通讯模块将采集到的图像传输至远程计算机进行分析计算出裂缝宽度；

根据裂缝宽大小分别进行处理。

所述远程计算机监测预警系统包括两部分，分别为计算机图像处理和监测预警。计算机图像处理部分是将红外热像仪传输到计算机的热图像进行图像分析处理，正常情况下的墙体红外热图像应该是均匀一致的，成像区域颜色单一均匀，不存在色彩异常；当出现裂缝时，由于改变了墙体与内部的热导通性，会存在相对于正常部位的红外辐射异常，通过数据记录分析计算出裂缝宽度当裂缝宽度小于0.1mm时不进行预警处理，继续观察，当裂缝宽大于等于0.1mm小于0.2mm时进行橙色预警处理，对稳定裂缝安排技术人员进行裂缝修补，对于不稳定裂缝重点观察，当裂缝宽度大于等于0.2mm时进行红色报警。

控制滑轮运行速度为1.0～1.2m/s，完成一次监测用时在90s之内，之后改变滑轮方向再进行检查。

Claims (5)

1.一种地下综合管廊墙体损伤监测装置，其特征在于：包括吊轨、云热像摄像头、红外热像检测装置、主控制器以及远程计算机监测预警系统，其中，吊轨安装在管廊顶部，云热像摄像头为多个，分别安装在吊轨上，红外热像检测装置为多个，分别安装在各管线后的墙壁上；多个云热像摄像头和多个红外热像检测装置内分别设有通讯模块，与主控制器中的主通讯模块进行无线通讯，主控制器再经主通讯模块与设于控制中心的中心控制单元进行无线通讯；

云热像摄像头在吊轨上每间隔80～100m设置一个，每个云热像摄像头中安装定位芯片；

红外热像检测装置以点阵方式布置在墙壁上，相邻红外热像检测装置间隔80～100m，每个红外检测装置中安装定位芯片；

所述吊轨轴向安装在管廊顶部中线位置，吊轨上安装多个智能远程可控滑轮，各云热像摄像头分别吊装于智能远程可控滑轮下方，所有云热像摄像头的摄像范围覆盖含有楼梯梯段的整个管廊内部；智能远程可控滑轮具有滑轮及其驱动电机，驱动电机的控制端接收主控制器的控制指令，主控制器通过主通讯模块接收中心控制单元的控制指令，驱动电机的输出轴通过减速装置与滑轮驱动端连接。

2.根据权利要求1所述的地下综合管廊墙体损伤监测装置，其特征在于：地下综合管廊分为多个区域，每个区域轴向长度为800～1000m，每个区域安装一个控制箱，控制箱中包括主控制器及主通讯模块以及滑轮驱动电机的驱动电路。

3.根据权利要求1所述的地下综合管廊墙体损伤监测装置的监测方法，其特征在于包括以下步骤：

装置上电初始化后开始运行；

红外热像检测装置工作，检测管线后墙体横向裂缝，云热像摄像头检查管廊内部未被管线遮挡的墙体部位；

红外热像检测装置和云热像摄像头通过各自的通讯模块将采集到的图像传输至中心控制单元进行分析计算出裂缝宽度；

根据裂缝宽大小分别进行处理；

图像传输至远程计算机进行分析计算出裂缝宽度；

当出现裂缝时，通过图像数据记录，分析计算出裂缝宽度小于0.1mm时，不进行预警处理；

当裂缝宽大于等于0.1mm小于0.2mm时，进行橙色预警处理，对稳定裂缝由技术人员进行裂缝修补，对于不稳定裂缝重点观察；

当裂缝宽度大于等于0.2mm时进行红色报警，立即派技术人员进行裂缝修补。

4.根据权利要求3所述的地下综合管廊墙体损伤监测装置的监测方法，其特征在于云热像摄像头检查管廊内部未被管线遮挡的墙体部位的步骤包括：控制滑轮运行速度为1.0～1.2m/s，完成一次监测用时在90s之内，之后改变滑轮方向再进行检查。

5.根据权利要求4所述的地下综合管廊墙体损伤监测装置的监测方法，其特征在于：当云热像摄像头检测出裂缝时，由云热像摄像头实时传输图片，中心控制单元实时对图片进行处理，实时发出指令，控制滑轮在该位置静止不动持续观察，其它滑轮继续工作。

Images