CN108508502A - 一种非金属管道探测系统及其探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道探测领域，公开了一种非金属管道探测系统及其探测方法，以实现能有效且准确地对非金属管道的探测，且使用方便，实施成本低；本发明的系统包括金属探测仪、传动部件、以及显示结构；传动部件包括至少两根金属弹簧、连接头、驱动电机、以及设于首段金属弹簧前端的探头；驱动电机的电机轴上设有齿轮，金属弹簧与驱动电机的齿轮啮合，探头包括探板、安装在探板上与探板形成一定容腔的外壳、容纳于容腔中的摄像头、九轴传感器、挂环以及电池，显示结构分别与摄像头和九轴传感器通过信号线连接。

Description

一种非金属管道探测系统及其探测方法

技术领域

本发明涉及管道探测领域，尤其涉及一种非金属管道探测系统及其探测方法。

背景技术

地下管道是城市基础设施建设的重要组成部分，在人们的日常生活中扮演者十分重要的角色，所以，对地下管道进行定期检查并及时进行有效的维护，能保证人们的生活需要，提高人们的生活质量。目前，对于金属管道的探测技术和相关设备都已比较成熟，但是对于非金属管道，还没有足够好的技术和相关设备能有效且方便的实现对非金属管道的探测，已有的设备存在操作太复杂，实施成本过高等问题。

因此，如何在降低实施成本的基础上实现对非金属管道方便、准确、有效的探测成为急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种非金属管道探测系统，以实现能有效且准确地对非金属管道的探测，且使用方便，实施成本低，能更直观更清楚地将探测结果显示给用户。

为实现上述目的，本发明提供了一种非金属管道探测系统，包括：用于发送探测信号的金属探测仪、用于在所述探测信号的控制下对所述非金属管道进行探测的传动部件、以及用于显示所述非金属管道内信息的显示结构；

所述传动部件包括至少两根金属弹簧、用于连接相邻两根所述金属弹簧的连接头、用于驱动所述金属弹簧前进的驱动电机、以及设于首段所述金属弹簧前端的探头；

所述驱动电机的电机轴上设有齿轮，所述金属弹簧与所述驱动电机的齿轮啮合，所述探头包括探板、安装在所述探板上与所述探板形成一定容腔的外壳、容纳于所述容腔中用于采集所述非金属管道内的图像信息的摄像头、用于采集所述非金属管道内的坐标信息的九轴传感器、供用于辅助布放电缆的连接线绑接挂环以及电池，所述显示结构分别与所述摄像头和所述九轴传感器通过信号线连接。

优选地，所述连接头设为空心的“工”型槽螺母。

优选地，所述摄像头通过摄像滑轨与所述探板相连，所述摄像滑轨可拆卸地安装在所述探板上。

优选地，所述探板设为碳纤维材料制作的椭圆形探板。

优选地，所述探头前端设有缓冲结构，所述缓冲结构设为软胶。

为实现上述目的，本发明还提供了一种应用于上述探测系统的探测方法，具体包括以下步骤：

S1：按照上述连接关系连接好各器件，使首段金属弹簧与设于驱动电机的电机轴上的齿轮啮合，开启驱动电机以设定速度驱动金属弹簧延伸进待测非金属管道，所述金属弹簧在非金属管道内营造供金属探测仪探测的金属信号；

S2：金属探测仪探测非金属管道中金属信号的强弱，并将所述金属信号的强弱信息发送给显示结构；

S3：摄像头探测非金属管道内的图像信息并通过信号线将所述图像信息发送给显示结构，九轴传感器探测非金属管道内的三维坐标信息并通过信号线将所述三维坐标信息发送给所述显示结构，所述显示结构对所述图像信息和所述三维坐标信息进行数据融合得到管道内的三维图像信息并进行显示；

S4：显示结构还根据金属信号的强弱信息与管道内的三维图像信息判断管道的走向，当所述金属信号变弱，且所述三维图像信息中的三维坐标数据变大，视为非金属管道在该处处于下坡路径；当所述金属信号变强，且所述三维图像信息中的三维坐标数据变小，视为非金属管道在该处处于上坡路径，其中，三维坐标的原点为非金属管道的入口位置坐标；

S5：当到达目标点后，若该目标点露出地表，通过连接线将需要布放的电缆绑接在所述挂环上，控制所述驱动电机反转使得所述金属弹簧返回并完成在非金属管道中布放电缆。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种非金属管道探测系统及其探测方法，设有金属探测仪、传动部件以及显示结构，传动部件包括至少两根金属弹簧、连接两根相邻金属弹簧的连接头、驱动电机以及探头，其中，探头上设有摄像头、九轴传感器、挂环以及电池，且该摄像头和九轴传感器通过信号线与显示结构相连，首先通过驱动电机驱动金属弹簧延伸进非金属管道，设置在首段金属弹簧的探头上的摄像头和九轴传感器分别检测非金属管道内的图像信息和三维坐标信息并发送给显示结构进行显示，通过各器件之间的配合使用，实现对非金属管道的探测，使用方便、实施成本低，且通过显示结构显示非金属管道内的信息，能使得探测结果更直观，更清楚。

本发明的有益效果不止如上所述，下面将参照附图，对本发明及本发明的有益效果作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的非金属管道探测系统的部分结构示意图。

附图标记：

1、金属探测仪；2、显示结构；3、金属弹簧；4、连接头；5、探头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种非金属管道探测系统，包括：用于发送探测信号的金属探测仪1、用于在探测信号的控制下对非金属管道进行探测的传动部件、以及用于显示非金属管道内信息的显示结构2；

传动部件包括至少两根金属弹簧3、用于连接相邻两根金属弹簧3的连接头4、用于驱动金属弹簧3前进的驱动电机、以及设于首段金属弹簧3前端的探头5；

驱动电机的电机轴上设有齿轮，金属弹簧3与驱动电机的齿轮啮合，探头5包括探板、安装在探板上与探板形成一定容腔的外壳、容纳于容腔中用于采集非金属管道内的图像信息的摄像头、用于采集非金属管道内的坐标信息的九轴传感器、供用于辅助布放电缆的连接线绑接挂环以及电池，显示结构2分别与摄像头和九轴传感器通过信号线连接。

需要说明的是，本发明提供的一种非金属管道探测，通过设有金属探测仪1、显示结构2、驱动电机、金属弹簧3以及探头5，并通过各器件之间的配合使用，实现对非金属管道的探测，使用方便、实施成本低。

作为本实施例优选的实施方式，将连接头4设为空心的“工”型槽螺母，既能实现对相邻两根金属弹簧3的稳固连接，又能便于信号线穿过连接头4将设于金属探测仪1上的显示结构2分别与摄像头和九轴传感器进行连接，实现摄像头和九轴传感器与显示结构2之间的有线传输，使信息传输更具稳定性，同时也提升了系统的鲁棒性。

作为本实施例优选的实施方式，摄像头通过摄像滑轨与探板相连，摄像滑轨可拆卸地安装在探板上。具体地，在采集待测非金属管道内的图像信息时，摄像头可以在摄像滑轨的轨迹上移动，以便能更灵活更清楚地采集非金属管道内的信息，进一步地，该摄像滑轨上安装有遥控装置，工作人员可通过遥控器对该遥控装置进行控制。

作为本实施例优选的实施方式，探板设为碳纤维材料制作的椭圆形探板。需要说明的是，碳纤维材料强度高，耐磨性能好，耐腐蚀，重量轻，使用碳纤维材料制作探板，能延长探板的使用寿命，提升探板在阴暗潮湿环境中的性能，优选地，将探板设计成椭圆形，便于减少探板在非金属中的前进阻力。但本发明并不仅限于此，在能达到相同目的的情况下，探板还能被设计成其他形状，本实施例优选为椭圆形，但并不做限定作用。

作为本实施例优选的实施方式，探头5前端设有缓冲结构，缓冲结构设为软胶。具体地，探头5在非金属管道内前进时，与内壁发生碰撞的情况不可避免，软胶能在探头5与内壁发生碰撞时产生缓冲避免直接对探头5造成破损。

实施例2

与上述实施例相对应地，本实施例提供一种应用于上述探测系统的探测方法，具体包括以下步骤：

S1：按照上述连接关系连接好各器件，使首段金属弹簧3与设于驱动电机的电机轴上的齿轮啮合，开启驱动电机以设定速度驱动金属弹簧3延伸进待测非金属管道，金属弹簧3在非金属管道内营造供金属探测仪1探测的金属信号；

S2：金属探测仪1探测非金属管道中金属信号的强弱，并将金属信号的强弱信息发送给显示结构2；

S3：摄像头探测非金属管道内的图像信息并通过信号线将图像信息发送给显示结构2，九轴传感器探测非金属管道内的三维坐标信息并通过信号线将三维坐标信息发送给显示结构2，显示结构2对图像信息和三维坐标信息进行数据融合得到管道内的三维图像信息并进行显示；

S4：显示结构2还根据金属信号的强弱信息与管道内的三维图像信息判断管道的走向，当金属信号变弱，且三维图像信息中的三维坐标数据变大，视为非金属管道在该处处于下坡路径；当金属信号变强，且三维图像信息中的三维坐标数据变小，视为非金属管道在该处处于上坡路径，其中，三维坐标的原点为非金属管道的入口位置坐标；

S5：当到达目标点后，若该目标点露出地表，通过连接线将需要布放的电缆绑接在挂环上，控制驱动电机反转使得金属弹簧3返回并完成在非金属管道中布放电缆。

具体地，在上述步骤S1中，当弹簧延伸到待测非金属管道中3-5米内的范围时，先测试探头5上的摄像头和九轴传感器能否正常采集数据，并检测能否和显示结构2进行正常通信，当所有检测成功完成后，再继续进一步的探测。在探测中加入测试过程，能在探测前期发现系统中存在的问题，避免因系统问题出现的测试误差，提高系统的鲁棒性。

值得说明的是，在上述步骤S2中，当金属弹簧3在非金属管道中处于不同的位置，比如距离地面较近或者较远时，能被探测到的金属信号的强弱不一样，除此之外，由于探测环境的复杂性，在待测非金属管道内原本就会存在一些金属物质，或者在待测非金属管道附近存在另一根金属管道时，能被探测到的金属信号的强弱也不一样。金属探测仪1探测到非金属管道中的金属信号时，产生提示音，该提示音的音量大小随探测到的金属信号的强弱发生变化，具体地，当探测到较强的金属信号时，金属探测仪1产生的提示音较大，当探测到较弱的金属信号时，金属探测仪1产生的提示音较小。金属探测仪1将探测到的金属信号的强弱发送给显示结构2。

作为可变换的实施方式，金属探测仪1不仅可以产生提示音进行提示，还可以通过灯闪等形式对使用者进行提示，即，当探测到金属弹簧3营造的金属信号时，金属探测仪1不仅产生提示音，同时会有一个灯闪信号。如果被探测的金属信号强于金属弹簧3营造的金属信号，则金属探测仪1产生的提示音会加强，同时灯闪信号由原先的一个变为两个或者是多个，其具体个数随被探测的金属信号的强弱而定，但基于硬件设计成本等其他原因考虑，灯闪信号不超过12个。但该设置并不对本发明起限定作用，在能达到相同目的的情况下，可以对灯闪信号进行相应的调整。需要说明的是，灯闪信号由设置在金属探测仪1上的LED灯管发出，一个LED灯管发出的灯闪设为一个灯闪信号。

进一步地，在具体的操作过程中，摄像头探测非金属管道内的图像信息并通过信号线将图像信息发送给显示结构2，九轴传感器探测非金属管道内的三维坐标信息并通过信号线将三维坐标信息发送给显示结构2，显示结构2对图像信息和三维坐标信息进行数据融合得到管道内的三维图像信息并进行显示，显示结构2将实时获取的金属信号的强弱与三维图像信息进行匹配，当金属信号变弱，且三维图像信息中的三维坐标数据变大，视为非金属管道在该处处于下坡路径；当金属信号变强，且三维图像信息中的三维坐标数据变小，视为非金属管道在该处处于上坡路径，其中，三维坐标的原点为非金属管道的入口位置坐标。需要说明的是，摄像头和九轴传感器都通过信号线将各自采集的信息发送给显示结构2进行显示，能使信息传输更加稳定，进一步提升系统的稳定性。

此外，值得说明的是，当被探测到的金属信号较强，但三维图像信息中的三维坐标数据并没有发生明显变化，说明在非金属管道的该处内有其他的金属物质，或者附近有其他交错的金属管道，可以观察摄像头采集的图像信息中是否有其他的杂质存在。应当明确的是，综上所述，通过将金属探测仪1探测到的金属信号的强弱和摄像头采取的图像信息以及九轴传感器采集的三维坐标信息进行比较，不仅能探测到非金属管道的具体走向及排管的具体情况，还能清晰地分析使被探测的金属信号发生强弱变化的原因，克服了非金属管道因为埋设与地下而不能被清楚方便地探查的技术问题，且能使探测结果更为精确全面，探测过程更加直观明了。

需要说明的是，当到达目标点时，金属探测仪1发送指令控制驱动电机停止驱动以停止金属弹簧3继续延伸前进，同时开启驱动电机进行反向旋转，使得金属弹簧3旋转返回至原点。作为可变换的实施方式，当目标点为待测非金属管道的另一头，即探头5所到的目标点露出地面，此时，如果需要对该非金属管道内进行电缆布放，可以将需要布放的电缆通过连接所用的专用线连接在探头5上，随着金属弹簧3的返回而方便且有效地实现在非金属管道内布放电缆的目的。

如上所述，本发明提供的一种非金属管道探测方法，首先通过驱动电机驱动金属弹簧3延伸进非金属管道，设置在首段金属弹簧3的探头5上的摄像头和九轴传感器分别检测非金属管道内的图像信息和三维坐标信息并发送给显示结构2进行显示，能使得探测结果更直观，更清楚。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非金属管道探测系统，其特征在于，包括：

用于发送探测信号的金属探测仪(1)、用于在所述探测信号的控制下对所述非金属管道进行探测的传动部件、以及用于显示所述非金属管道内信息的显示结构(2)；

所述传动部件包括至少两根金属弹簧(3)、用于连接相邻两根所述金属弹簧(3)的连接头(4)、用于驱动所述金属弹簧(3)前进的驱动电机、以及设于首段所述金属弹簧(3)前端的探头(5)；

所述驱动电机的电机轴上设有齿轮，所述金属弹簧(3)与所述驱动电机的齿轮啮合，所述探头(5)包括探板、安装在所述探板上与所述探板形成一定容腔的外壳、容纳于所述容腔中用于采集所述非金属管道内的图像信息的摄像头、用于采集所述非金属管道内的坐标信息的九轴传感器、供用于辅助布放电缆的连接线绑接挂环以及电池，所述显示结构(2)分别与所述摄像头和所述九轴传感器通过信号线连接。

2.根据权利要求1所述的非金属管道探测系统，其特征在于，所述连接头(4)设为空心的“工”型槽螺母。

3.根据权利要求1所述的非金属管道探测系统，其特征在于，所述摄像头通过摄像滑轨与所述探板相连，所述摄像滑轨可拆卸地安装在所述探板上。

4.根据权利要求1所述的非金属管道探测系统，其特征在于，所述探板设为碳纤维材料制作的椭圆形探板。

5.根据权利要求1所述的非金属管道探测系统，其特征在于，所述探头(5)前端设有缓冲结构，所述缓冲结构设为软胶。

6.一种应用于上述权利要求1-5任一所述探测系统的探测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：按照上述连接关系连接好各器件，使首段金属弹簧(3)与设于驱动电机的电机轴上的齿轮啮合，开启驱动电机以设定速度驱动金属弹簧(3)延伸进待测非金属管道，所述金属弹簧(3)在非金属管道内营造供金属探测仪(1)探测的金属信号；

S2：金属探测仪(1)探测非金属管道中金属信号的强弱，并将所述金属信号的强弱信息发送给显示结构(2)；

S3：摄像头探测非金属管道内的图像信息并通过信号线将所述图像信息发送给显示结构(2)，九轴传感器探测非金属管道内的三维坐标信息并通过信号线将所述三维坐标信息发送给所述显示结构(2)，所述显示结构(2)对所述图像信息和所述三维坐标信息进行数据融合得到管道内的三维图像信息并进行显示；

S4：显示结构(2)还根据金属信号的强弱信息与管道内的三维图像信息判断管道的走向，当所述金属信号变弱，且所述三维图像信息中的三维坐标数据变大，视为非金属管道在该处处于下坡路径；当所述金属信号变强，且所述三维图像信息中的三维坐标数据变小，视为非金属管道在该处处于上坡路径，其中，三维坐标的原点为非金属管道的入口位置坐标；

S5：当到达目标点后，若该目标点露出地表，通过连接线将需要布放的电缆绑接在所述挂环上，控制所述驱动电机反转使得所述金属弹簧(3)返回并完成在非金属管道中布放电缆。