CN108533884A - 一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统其是一种基于空气的介电常数与水的介电常数相差较大，管道堵塞后管道下游段会存在空气，根据堵塞状态与正常状态时所测电容值的差别，结合人工找点法进而检测出堵塞点的系统，其通过设置有粘贴式轨道槽、移动机器人、上位机、移动终端，能够实时检测输水管道每个位置堵塞情况并定位，将相关电容值及具体位置发送到相关人员，使相关人员能够及时对管道进行维修，从而缩短了维修过程中寻找堵塞点的时间，提高了维修速率，且能能够通过控制机器人实现对管道各个部位进行检测，不需要在管道本体上安装多个传感器。

Description

一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种检测系统，特别是涉及一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统。

背景技术

管道堵塞问题属于常见管道故障的一种，目前此类管道的检堵方法以区域装表法与人工敲击听音法居多。其中，区域装表法是将整个供水管道划分为若干供水段，对每段管道除留少数装有水表的进水管外，关闭与外界联系的阀门，在用水较少的时段通过检测进水管流量计流量，从而判断是否存在堵塞，其判断精确度与供水段选择有关，供水段选择越密集精确度越高，但成本也越高，区域装表法测点多，且堵塞定位精度低，检测方法比较繁琐，故不能对故障进行及时的处理。

敲击听音法是发现管道出现问题后，根据堵塞点前后管网内介质不同，有经验的管道工人通过听敲击管道所发敲击声的音色与音调差别，人工判断堵塞点。敲击听音法虽然检测方法简单，检测时不影响正常供水，但该检测方法对工人经验要求较高，且误判率较高。

专利申请号“2014104731542”公开了一种管网堵塞检测装置，其公开了一种基于利用管道堵塞后管道下游段会存在空气，空气的介电常数与水的介电常数相差80倍左右，在电容值上相差几十个pF的原理，根据堵塞状态与正常状态时所测电容值的差别，结合人工找点法，检测出堵塞点的方法，但是该方法采用的是逐点检查法，对于检测装置需要不断拆卸，费时费力，需要多次测量才能得出大致的堵塞位置，并不能对管道的每一个位置都进行检测。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统，该系统能够实时检测输水管道堵塞情况并定位，将相关电容值及具体位置发送到相关人员，使相关人员能够及时对管道进行维修，从而解决现有技术中无法准确定位堵塞点的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统，包括粘贴式轨道槽、移动机器人、上位机、移动终端，所述移动机器人包括控制器、信号处理系统、驱动装置、滚轮、定位装置、报警器、中空连接支架；

所述电容传感器包括上支架、左支架、右支架、左导线、左弧形铝合金片、左陶瓷垫片，右导线、右弧形铝合金片、右陶瓷垫片；上支架与左支架、右支架通过焊点连接，上支架、左支架、右支架为中空结构可供左导线、右导线从中穿过；左陶瓷垫片、右陶瓷垫片分别与左弧形铝合金片、右弧形铝合金片上下胶合；左陶瓷垫片、右陶瓷垫片中部开设有圆孔，左导线、右导线通过圆孔分别与左弧形铝合金片、右弧形铝合金片焊接，左支架、右支架通过所述圆孔分别与左陶瓷垫片、右陶瓷垫片内部表面相固定；左弧形铝合金片、右弧形铝合金片分别与输水管道的左壁、右壁贴合；

所述信号处理系统包括功率放大器、A/D 转换器、数字信号处理器，电容传感器通过左导线、右导线与功率放大器、A/D 转换器、数字信号处理器依次电性连接；所述上位机与所述数字信号处理器相连；

所述控制器与所述报警器、所述上位机、所述驱动装置相连；

所述上位机与所述定位装置、所述移动终端相连；

所述中空连接支架位于所述移动机器人的前端，所述中空连接支架与所述上支架通过螺纹可拆卸连接；

所述粘贴式轨道槽粘贴到所述输水管道的上表面，所述移动机器人通过所述滚轮在所述粘贴式轨道槽上移动；

所述上位机与所述控制器相连，所述上位机可实时显示所述输水管道被测点的电容值，并可通过控制器遥控所述移动机器人的前后移动。

所述左支架中间部位为弹簧连接，所述右支架中间部位为弹簧连接，。

所述粘贴式轨道槽包括基布层、轨道槽、粘贴层，所述轨道槽固定在所述基布层表面，所述粘贴层为双面带胶层，所述粘贴层一面用于粘贴到所述基布层的下表面，另一面用于粘贴到所述输水管道的表面；

轨道槽可通过在轨道槽底部设置多个细钢针扎入基布层表面进而实现轨道槽固定在基布层表面；也可以通过粘合方式实现轨道槽固定在基布层表面；还可以通过在基布层上表面设置插杆，轨道槽底部对应位置设置插孔以实现轨道槽固定在基布层表面。

基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统的输水管道堵塞检测方法，包括如下步骤：

步骤一、粘贴式轨道槽粘贴到输水管道的上表面；

步骤二、移动机器人的中空连接支架与电容传感器的上支架通过螺纹可拆卸连接；

步骤三、将移动机器人的滚轮放置在待检测输水管道的一端的粘贴式轨道槽，电容传感器的左弧形铝合金片、右弧形铝合金片分别与输水管道的左壁、右壁贴合；

步骤四、上位机通过控制器遥控移动机器人的驱动装置使移动机器人从待测输水管道的一端移动到另一端，电容传感器检测的电容信号经过信号处理系统传送至上位机，上位机对信号处理后实时显示输水管道各位置的电容值，当电容值在某测试位置出现异常波动时，上位机通过控制器控制报警器进行声光报警，并通过定位装置确定异常波动点的具体位置并在上位机显示并记录，并将异常电容值以及异常波动点的具体位置发送到工作人员的移动终端上；

步骤五、在步骤四测得的异常波动点处，人工采用手持式超声波检测仪检测该点是否存在堵塞，手持式超声波检测仪上带有无线信号发射装置，可将检测的信号发送至上位机。

本发明的有益效果是：基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统能够实时检测输水管道每个位置堵塞情况并定位，将相关电容值及具体位置发送到相关人员，使相关人员能够及时对管道进行维修，从而缩短了维修过程中寻找堵塞点的时间，提高了维修速率；能够通过控制机器人实现对管道各个部位进行检测，不需要在管道本体上安装多个传感器以及进进行传感器的拆卸，简化了系统结构；

采用左弧形铝合金片、右弧形铝合金片以及左支架、右支架的中间部位为弹簧连接可以通过材料的高耐磨性以及弹簧的缓冲来保证在移动过程中电容极板尽可能小的被摩损；左陶瓷垫片、右陶瓷垫片分别与左弧形铝合金片、右弧形铝合金片上下胶合，中空连接支架与上支架通过螺纹可拆卸连接也保证了左弧形铝合金片、右弧形铝合金片更换的方便性；

粘贴式轨道槽的这种包括基布层、轨道槽、粘贴层的结构，一方面可以保证粘贴式轨道槽的循环利用，同时也方便轨道出现损坏时的更换。

附图说明

图1输水管道堵塞检测系统流程图；

图2 粘贴式轨道槽示意图 ；

图3 电容传感器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本申请为了解决现有技术中燃气管道泄漏点不能定位的问题，提供了一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统，其包括粘贴式轨道槽、移动机器人、上位机、移动终端，所述移动机器人包括控制器、信号处理系统、驱动装置、滚轮、定位装置、报警器、中空连接支架；

所述电容传感器包括上支架、左支架、右支架、左导线、左弧形铝合金片、左陶瓷垫片，右导线、右弧形铝合金片、右陶瓷垫片；上支架与左支架、右支架通过焊点连接，上支架、左支架、右支架为中空结构，可供左导线、右导线从中穿过；左陶瓷垫片、右陶瓷垫片分别与左弧形铝合金片、右弧形铝合金片上下胶合；左陶瓷垫片、右陶瓷垫片中部开设有圆孔，左导线、右导线通过圆孔分别与左弧形铝合金片、右弧形铝合金片焊接，左支架、右支架通过所述圆孔分别与左陶瓷垫片、右陶瓷垫片内部表面相固定；左弧形铝合金片、右弧形铝合金片分别与输水管道的左壁、右壁贴合；

所述信号处理系统包括功率放大器、A/D 转换器、数字信号处理器，电容传感器通过左导线、右导线与功率放大器、A/D 转换器、数字信号处理器依次电性连接；所述上位机与所述数字信号处理器相连；

所述控制器与所述报警器、所述上位机、所述驱动装置相连；

所述上位机与所述定位装置、所述移动终端相连；

所述中空连接支架位于所述移动机器人的前端，所述中空连接支架与所述上支架通过螺纹可拆卸连接；

所述粘贴式轨道槽粘贴到所述输水管道的上表面，所述移动机器人通过所述滚轮在所述粘贴式轨道槽上移动；

所述上位机与所述控制器相连，所述上位机可实时显示所述输水管道被测点的电容值，并可通过控制器遥控所述移动机器人的前后移动。

所述左支架中间部位为弹簧连接，所述右支架中间部位为弹簧连接。

所述粘贴式轨道槽包括基布层、轨道槽、粘贴层，所述轨道槽固定在所述基布层表面，所述粘贴层为双面带胶层，所述粘贴层一面用于粘贴到所述基布层的下表面，另一面用于粘贴到所述输水管道的表面。

基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统的输水管道堵塞检测方法，包括如下步骤：

步骤一、粘贴式轨道槽粘贴到输水管道的上表面；

步骤二、移动机器人的中空连接支架与电容传感器的上支架通过螺纹可拆卸连接；

步骤三、将移动机器人的滚轮放置在待检测输水管道的一端的粘贴式轨道槽电容传感器的左弧形铝合金片、右弧形铝合金片分别与输水管道的左壁、右壁贴合；

步骤四、上位机通过控制器遥控移动机器人的驱动装置使移动机器人从待测输水管道的一端移动到另一端，电容传感器检测的电容信号经过信号处理系统传送至上位机，上位机对信号处理后实时显示输水管道各位置的电容值，当电容值在某测试位置出现异常波动时，上位机通过控制器控制报警器进行声光报警，并通过定位装置确定异常波动点的具体位置并在上位机显示并记录，并将异常电容值以及异常波动点的具体位置发送到工作人员的移动终端上；

步骤五、在步骤四测得的异常波动点处，人工采用手持式超声波检测仪检测该点是否存在堵塞。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统，其特征在于：包括粘贴式轨道槽、移动机器人、上位机、移动终端，所述移动机器人包括控制器、信号处理系统、驱动装置、滚轮、定位装置、报警器、中空连接支架；

所述电容传感器包括上支架、左支架、右支架、左导线、左弧形铝合金片、左陶瓷垫片，右导线、右弧形铝合金片、右陶瓷垫片；上支架与左支架、右支架通过焊点连接，上支架、左支架、右支架为中空结构可供左导线、右导线从中穿过；左陶瓷垫片、右陶瓷垫片分别与左弧形铝合金片、右弧形铝合金片上下胶合；左陶瓷垫片、右陶瓷垫片中部开设有圆孔，左导线、右导线通过圆孔分别与左弧形铝合金片、右弧形铝合金片焊接；左弧形铝合金片、右弧形铝合金片分别与输水管道的左壁、右壁贴合；

所述信号处理系统包括功率放大器、A/D 转换器、数字信号处理器，电容传感器通过左导线、右导线与功率放大器、A/D 转换器、数字信号处理器依次电性连接；所述上位机与所述数字信号处理器相连；

所述控制器与所述报警器、所述上位机、所述驱动装置相连；

所述上位机与所述定位装置、所述移动终端相连；

所述中空连接支架位于所述移动机器人的前端，所述中空连接支架与所述上支架通过螺纹可拆卸连接；

所述粘贴式轨道槽粘贴到所述输水管道的上表面，所述移动机器人通过所述滚轮在所述粘贴式轨道槽上移动；

所述上位机与所述控制器相连，所述上位机可实时显示所述输水管道被测点的电容值，并可通过控制器遥控所述移动机器人的前后移动。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统，其特征在于：所述左支架中间部位为弹簧连接，所述右支架中间部位为弹簧连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能机器人的输水管道堵塞检测系统，其特征在于：所述粘贴式轨道槽包括基布层、轨道槽、粘贴层，所述轨道槽固定在所述基布层表面，所述粘贴层为双面带胶层，所述粘贴层一面用于粘贴到所述基布层的下表面，另一面用于粘贴到所述输水管道的表面。

4.一种基于权利要求3所述的即于智能机器人的输水管道堵塞检测系统的输水管道堵塞检测方法，其特征在于：

步骤一，粘贴式轨道槽粘贴到输水管道的上表面；

步骤二，移动机器人的中空连接支架与电容传感器的上支架通过螺纹可拆卸连接；

步骤三，将移动机器人的滚轮放置在待检测输水管道的一端的粘贴式轨道槽上，电容传感器的左弧形铝合金片、右弧形铝合金片分别与输水管道的左壁、右壁贴合；

步骤四，上位机通过控制器遥控移动机器人的驱动装置使移动机器人从待测输水管道的一端移动到另一端，电容传感器检测的电容信号经过信号处理系统传送至上位机，上位机对信号处理后实时显示输水管道各位置的电容值，当电容值在某测试位置出现异常波动时，上位机通过控制器控制报警器进行声光报警，并通过定位装置确定异常波动点的具体位置并在上位机显示并记录，并将异常电容值以及异常波动点的具体位置发送到工作人员的移动终端上；

步骤五，在步骤四测得的异常波动点处，人工采用手持式超声波检测仪检测该点是否存在堵塞。