CN109340581A - 一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃气地埋管线泄漏检测领域，尤其涉及一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，该装置包括激光检测仪，激光检测仪包括主控模块、激光检测模块及声光报警模块，激光检测模块及声光报警模块均连接在主控模块上；激光检测模块通过支架设置在机动车或者电动车前端距离地面10～50cm的高度，激光检测模块的激光射出方向与机动车或者电动车车头行进方向的夹角在45～90°之间。本发明的目的在于克服上述现有技术中燃气地埋管线泄漏检测装置检测效率低、成本高、准确率低且受到燃气管网埋设位置限制的缺点而提供一种检测准确率高的燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置。
Description
技术领域
本发明涉及燃气地埋管线泄漏检测领域，尤其涉及一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置。
背景技术
各个城市地下埋有大量的天然气管线，用于给各居民用户和工商业用户供气，因燃气具有不易觉察、易爆等特性，近些年来燃气安全事故层出不穷，其中相对于暴露燃气管线，地下埋的燃气管线更加隐蔽和管网情况更加复杂，并时有图纸不准或者丢失情况，造成燃气公司工作人员找不到燃气管道的位置，燃气一旦泄漏后极其容易串入电缆沟、污水沟等密封空间，造成巨大的生命威胁及财产损失，各燃气公司需引进先进的管理方法和高科技的检测设备，用科技手段减少或避免此类事故的发生。
现有的燃气地埋管线的泄漏检测一般采用手持终端检测和巡检车检测，但都需先知道地下燃气管网的具体位置，管道位置一般需精确到1.5米左右，特殊情况下最大也不应超过12米，可现实情况是很多燃气公司有些管网的位置根本不是很清楚很具体，很难达到要求；并且手持终端检测人工成本高、检测效率低。巡检车有泵吸式小推车检测仪、泵吸式巡检电动车、泵吸式检测汽车、顶置激光遥测车等。泵吸式结构需要把气体吸入到主机内检测速度非常慢，并且需要在燃气管网的上方行走，检测范围非常小，必须在地埋燃气管道正上方左右不超过五米才能检测到。顶置激光遥测车在车顶上设置可360°旋转的激光检测仪，360°转动，来检测地面上燃气管网的泄漏情况，天然气比空气轻，泄漏后会通过薄弱地方冒出地面，一般情况下高出路面10至50公分左右，因扩散的原因高于50公分就已经被稀释的很小很小了，除非漏气特别严重，否则就很难被检测到了，从车顶上向下扫射激光与地面之间形成了一个斜角，所以巡检车距离管网水平距离较近时检测准确率相对较高，如果距离管网较远，且燃气泄漏的范围较小，相当于点测，并且激光检测仪360°转动，检测不到的概率非常高，准确率低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中燃气地埋管线泄漏检测装置检测效率低、成本高、准确率低且受到燃气管网埋设位置限制的缺点而提供一种检测准确率高的燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置。
为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，该装置包括激光检测仪，激光检测仪包括主控模块、激光检测模块及声光报警模块，激光检测模块及声光报警模块均连接在主控模块上；激光检测模块通过支架设置在机动车或者电动车前端距离地面10～50cm的高度，激光检测模块的激光射出方向与机动车或者电动车车头行进方向的夹角在45～90°之间。
激光检测模块的激光射出方向与机动车或者电动车车头行进方向的夹角在90°。
所述主控模块上还连接一显示模块，显示模块使用RVVP屏蔽信号线连接在主控模块上。
激光检测仪包括两个激光检测模块，其中一个激光检测模块的激光射出方向为车头行进方向的左侧，另一个激光检测模块的激光射出方向为车头行进方向的右侧。
所述支架包括前侧面和支腿，支腿固定在机动车或者电动车上，前侧面包括两侧的立杆，在两个立杆上分别开设若干组螺栓孔，每组螺栓孔的高度相同；T型架的两端分别通过螺栓孔安装在支架的前侧面上，激光检测模块设置在T型架上。
激光检测模块设置在一卡环内，卡环与T型支架通过手拧螺丝连接。
在激光发射器上连接一前置防碰撞雷达系统，该雷达系统连接在主控模块上。
所述支架上设置滚珠丝杆滑台，滚珠丝杆滑台包括升降电机、滚珠丝杆、滚珠丝杆支撑座、滑块及直线滑轨，支架的前端面设置滑轨，滑轨的上端设置升降电机及联轴器组件，升降电机及联轴器组件连接滚珠丝杆，滚珠丝杆的下方设置滚珠丝杆支撑座，滚珠丝杆支撑座固定在支架上，滑块设置在滑轨上，可在电机装置的带动下沿滑轨上下移动；滑块上设置激光检测模块，升降电机的控制模块连接在主控模块上。
滑块上设置稳定器支架和电动旋转台，滑块安装在电动旋转台上，稳定器支架的顶部与电动旋转台的旋转台面连接，激光检测模块和稳定器支架最下端的旋转轴承连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案产生的有益效果如下：本发明改变了现有的车载激光检测装置的设置位置，从顶置改成设置在距离地面10～50cm的高度，并且检测的方向与车头行进方向成45～90°，巡检车在道路上行进时，对两侧路边上的燃气管网横向或近似横向扫射，激光检测模块与横向的夹角最大不超过45°，实现了在100米外都能扫射到泄漏点，提高了盲测的准确率，且节省人工成本，检测效率高。
一个主控模块上连接两个激光检测模块，可以实现车辆行进中可同时检测车辆左侧和车辆右侧路边布置的燃气管网泄漏情况。
在主控模块上连接一显示器，显示器上可随时显示检测情况。
在支架上设置若干组螺栓孔，是为了改变激光检测模块的高度，对于不同的路面情况，为了保护激光检测模块，可以适当调节T型架的高度。
设置滚珠丝杆滑台装置是为了在特殊情况出现的时候，比如遇到障碍物，及时提升激光检测模块，避免激光检测模块被损坏。
通过卡环、手拧螺丝固定激光检测模块，可随时根据需要改变水平方向的检测角度。
稳定器支架的设置是为了如车身不稳时，稳定器支架可自动调节激光检测装置的上下角度(微调)，保证激光检测装置发射的激光是水平的。电动旋转台可以保证激光检测装置在水平面上自动旋转，这样实现了无需改变车辆行进方向检测车辆左侧和右侧的燃气管网都能检测。
附图说明
图1为本发明实施例一中盲测扫描装置的侧视图。
图2为本发明实施例一中盲测扫描装置的俯视图。
图3为本发明实施例一中盲测扫描装置的主视图。
图4为本发明实施例一中电路原理连接图。
图5为本发明激光发射器的原理示意图。
图6为本发明主控模块的电路图。
图7为本发明整机电源的电路图。
图8为本发明激光发射器的电路图。
图9为本发明触摸显示屏的电路图。
图10为本发明RTC晶振时钟的电路图。
图11为本发明声光报警器的电路图。
图12为本发明主控复位电路的电路图。
图13为本发明主控供电电路的电路图。
图14为本发明主控时钟晶振电路的电路图。
图15为本发明实施例二中盲测扫描装置的侧视图。
图16为本发明实施例二中盲测扫描装置的俯视图。
图17为本发明实施例二中盲测扫描装置的主视图。
图18为本发明实施例二中电路原理连接图。
图19为本发明升降(旋转)电机控制的电路图。
图20为本发明雷达避障模块的电路图。
图21为本发明实施例三中盲测扫描装置的侧视图。
图22为本发明实施例三中盲测扫描装置的俯视图。
图23为本发明实施例三中盲测扫描装置的主视图。
图24为本发明实施例三中盲测扫描装置局部的后视图。
激光模组连接在主控模块上的第一个串口TXD_1(PA9),RXD_1(PA10)；触摸显示屏连接在主控模块上的第二个串口TXD_2(PA2),RXD_2(PA3)；主控时钟晶振电路提供主控模块正常运行所需要的时钟；RTC晶振时钟是搭载到主控模块上，为日期时间提供时钟；整机电源代表全部电源系统，给各个模块提供电源；主控供电电路是专门给主控模块供电的电路；升降电机和旋转电机同为步进电机，两个电机由L298N驱动，L298N通过PWM控制，能够控制两个电机，功率满足。
图中标注为：1、支架；2、螺栓；3、手拧螺丝；4、T型架；5、卡环；6、激光发射器；7、滑块；81、滚珠丝杆；82、直线滑轨；83、滚珠丝杆支撑座；84、电机联轴器组件；91、旋转台面；92、底座；93、步进电机；101、第一旋转轴承；102、第一环形支架；103、第二旋转轴承；104、第二环形支架；11、雷达避障模块；12、主控模块；13、触摸显示屏；14、声光报警器；15、电机控制电路。
具体实施方式
下面结合附图及三个具体实施例对本发明作进一步的阐述和说明，但以下三个实施例仅是较佳的实施方式，不代表对本发明技术方案保护范围的限制。
实施例1
一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，如图1-14所示，该装置包括燃气激光检测仪，该激光检测仪包括整机电源、主控模块12、激光检测模块、声光报警器14及显示模块，显示模块为触摸显示屏13。在机动车的前端安装一支架1，支架的支腿与机动车车底盘下的横梁连接，支架的两侧设置有两立杆，两立杆上设置有四组螺栓孔，每组螺栓孔的高度相同，两立杆通过螺栓孔连接一T型架4，T型架的两端均通过螺栓2固定在立杆上，可根据需要的高度选择不同的螺栓孔，最下端的螺栓孔距离地面10cm，最上端的螺栓孔距离地面50cm。在T型架的前端通过手拧螺丝3固定一卡环5，在卡环内安装激光检测模块，通过手拧螺丝紧固；激光检测模块是圆柱体，即为激光发射器6，卡环的前端通过手拧螺丝锁紧。激光发射器的激光射出方向与车头垂直，垂直射向道路两边，高度在10～50cm的范围内。主控模块、声光报警模块及显示模块均设置在机动车内，主控模块通过一RVVP屏蔽信号线把车外激光检测模块和车内主控模块连接，供检测人员随时观看检测情况。使用RVVP屏蔽信号线把车外激光检测模块和车内主控模块连接，汽车12V电源供电。
激光发射器包括红外检测激光器、聚焦镜及检测器，红外检测激光器发射出一束約1654nm波长的调谐激光，激光打到待测量表面后发生漫发射，部分漫发射的光被聚焦镜接收通过检测器将光信号转化成电信号，可得知激光所通过路径下的平均甲烷浓度。
测试方法：可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)原理，利用了甲烷气体对某一特定波长激光的吸收特性，在0.1s内可反应。当激光束指向某一方向，遇到物体反射回来，如果红外检测激光器与反射物之间存在甲烷气团时，甲烷气团将吸收部分发射和反射回来的激光(吸收的多少与甲烷浓度成正比)，聚焦镜接收反射回的激光并通过检测器计算其吸收率，得出最终的测量结果。
本发明的激光检测模块的设置高度在10～50cm的范围内，与燃气泄漏后存在在空气中的高度吻合，单侧横向扫射，检测范围在100m以内，无论车辆行进在道路的哪个方向，在普通的城市道路上，是足以完成无盲点检测的，检测效率高，准确高。
实施例2
一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，如图5-20所示，该装置包括燃气激光检测仪，该激光检测仪包括整机电源、主控模块及与主控模块连接的激光发射器6、声光报警器14及触摸显示屏13。在机动车的前端安装一支架1，支架包括支腿和前端面的方形框架，支架的支腿与机动车车底盘下的横梁连接。
所述支架上设置滚珠丝杆滑台，滚珠丝杆滑台包括升降电机85、滚珠丝杆81、滚珠丝杆支撑座83、滑块7及直线滑轨82，支架的前端面设置滑轨，滑轨的上端设置电机及联轴器组件84，电机及联轴器组件下端伸出滚珠丝杆，滚珠丝杆的下方设置滚珠丝杆支撑座，滚珠丝杆支撑座固定在支架上，起到固定作用；滑块设置在滑轨上，可在电机装置的带动下沿滑轨上下移动。升降电机的控制模块连接在主控模块上。在滑块的前端连接卡环5，卡环内设置激光发射器，通过手拧螺丝3紧固。激光发射器的激光射出方向对应车辆行进的左侧或者右侧，激光发射器与车头行进方向成75°～90°夹角。
在激光发射器上连接一前置雷达避障模块11，该雷达避障模块连接在主控模块上，在激光发射器过低时，通过安装在前置激光发射器上的摄像头采集影像信息，雷达避障模块的超声波传感器感应到车前有物体会撞到激光发射器，然后滚珠丝杆滑台的升降电机启动，让激光发射器升高。
滚珠丝杆滑台工作原理：通过升降电机给滚珠丝杆一个回转运动，使滑块可以实现直线往复运动，滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动。滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动。由于具有很小的摩擦阻力，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。
滑块类似方形，滑块的中间设置滚珠丝杆，在触摸显示屏上显示有升降按钮。
设置滚珠丝杆滑台是为了在特殊情况的时候，检测人员可以操作显示屏上的升降按钮，实现将激光检测模块提升或者下落来躲避障碍物，尽量减少激光检测模块被碰撞损坏的情况。
实施例3
一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，如图5-14及19-24所示，与实施例2中不同的是，在滑块上设置稳定器和电动旋转台，滑块安装在电动旋转台上。
电动旋转台由旋转台面91、底座92和步进电机93组成，电动旋转台的步进电机通过电线连接在主控模块上的；台面和底座分布标准孔距的安装孔，方便安装和组合；电动旋转台的传动采用蜗轮蜗杆结构，台面可以任意正反旋转，通过步进电机驱动，实现角度调整自动化。精加工蜗轮蜗杆传动，角度调整无极限。步进电机与蜗轮蜗杆传动件通过进口高品质弹性联轴器连接，排除空间和加工形位误差。标准RS232接口方便信号传输。
稳定器包括第一旋转轴承101、第一环形支架102、第二旋转轴承103和第二环形支架104，该稳定器与现有技术中用在相机上的稳定器结构相同。
滑块类似长方体，在滑块的最前端的下端以螺纹连接的方式固定电动旋转台的底座，第一环形支架的顶部与电动旋转台的旋转台面以螺纹连接的方式固定，激光发射器的卡环和稳定器下端的第二旋转轴承以螺纹连接的方式固定。
稳定器的设计，是通过特殊支架结构保持激光发射器的重心一直稳定不变，由两个可旋转轴承和稳定器支架保持重心不变。
另外，上述的三个实施方式都是在机动车上设置的，在电动车上也可以设置，将支架安装在电动车前端的车架上即可，只要满足激光检测装置的高度在距离地面10～50公分即可，同样可以实现本发明的有益效果。
除了以上实施例之外，还可在支架上设置两个激光检测模块，一个对准车辆行进方向的左侧，一个对准车辆行进方向的右侧，单一方向行驶也可实现两个方向同时检测。
Claims (9)
1.一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：该装置包括激光检测仪，激光检测仪包括主控模块、激光检测模块及声光报警模块，激光检测模块及声光报警模块均连接在主控模块上；激光检测模块通过支架设置在机动车或者电动车前端距离地面10～50cm的高度，激光检测模块的激光射出方向与机动车或者电动车车头行进方向的夹角在45～90°之间。
2.根据权利要求1所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：激光检测模块的激光射出方向与机动车或者电动车车头行进方向的夹角在90°。
3.根据权利要求1所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：所述主控模块上还连接一显示模块，显示模块使用RVVP屏蔽信号线连接在主控模块上。
4.根据权利要求1所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：激光检测仪包括两个激光检测模块，其中一个激光检测模块的激光射出方向为车头行进方向的左侧，另一个激光检测模块的激光射出方向为车头行进方向的右侧。
5.根据权利要求1所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：所述支架包括前侧面和支腿，支腿固定在机动车或者电动车上，前侧面包括两侧的立杆，在两个立杆上分别开设若干组螺栓孔，每组螺栓孔的高度相同；T型架的两端分别通过螺栓孔安装在支架的前侧面上，激光检测模块设置在T型架上。
6.根据权利要求1所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：激光检测模块设置在一卡环内，卡环与T型支架通过手拧螺丝连接。
7.根据权利要求1所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：在激光发射器上连接一前置防碰撞雷达系统，该雷达系统连接在主控模块上。
8.根据权利要求1所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：所述支架上设置滚珠丝杆滑台，滚珠丝杆滑台包括升降电机、滚珠丝杆、滚珠丝杆支撑座、滑块及直线滑轨，支架的前端面设置滑轨，滑轨的上端设置升降电机及联轴器组件，升降电机及联轴器组件连接滚珠丝杆，滚珠丝杆的下方设置滚珠丝杆支撑座，滚珠丝杆支撑座固定在支架上，滑块设置在滑轨上，可在电机装置的带动下沿滑轨上下移动；滑块上设置激光检测模块，升降电机的控制模块连接在主控模块上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种燃气地埋管线泄漏横向盲测扫描装置，其特征在于：滑块上设置稳定器支架和电动旋转台，滑块安装在电动旋转台上，稳定器支架的顶部与电动旋转台的旋转台面连接，激光检测模块和稳定器支架最下端的旋转轴承连接。
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