CN109900250A - 暗渠化河道自动巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暗渠化河道自动巡检系统，涉及河道检测的技术领域，其技术方案的要点是：包括位于河道外的中继模块、爬行器、位于爬行器上的检测装置、以及用于控制检测装置遥控模块，所述检测装置包括设置在爬行器上的摄像机以及信号连接在遥控模块上用于接收遥控模块发出的信号后控制摄像机运动控制模块，暗渠的内壁上预设有轨道，爬行器底部设置有配合轨道滑动连接的滚轮。本发明解决了爬行器在河道内不便爬行的技术问题，具有通过方便爬行器进入河道内检测的优点。

Description

暗渠化河道自动巡检系统

技术领域

本发明涉及河道检测的技术领域，特别涉及一种暗渠化河道自动巡检系统。

背景技术

河道检测是河道工程领域的重要环节，现有暗渠河道检测方式为人为进入河道，并通过人为持有摄像机以及补光设备，通过摄像机拍摄的图像将河道内的情况，通过观察视频判断评估暗渠化河道。

授权公告号为CN203632670U的中国专利公开了一种无线中继模块能够实现无线传输，将无法进入河道内的信号，提供信号的中转。

上述现有技术中存在的不足之处在于：由于内部情况比较复杂，尤其是在涨潮和退潮时，且可能存留有害气体，工作人员更不方便进入，由于河道内有水，爬行器又不方便直接进入，且人工进入河道的成本较高、危险性较高、可靠性低、效率低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于：提供一种暗渠化河道自动巡检系统，它具有方便爬行器在暗渠内运动的优点。

上述技术目的是通过以下技术方案实现的，一种暗渠化河道自动巡检系统，包括位于河道外的中继模块、爬行器、位于爬行器上的检测装置、以及用于控制检测装置遥控模块，所述检测装置包括设置在爬行器上的摄像机以及信号连接在遥控模块上用于接收遥控模块发出的信号后控制摄像机运动控制模块，暗渠的内壁上预设有轨道，爬行器底部设置有配合轨道滑动连接的滚轮。

通过上述技术方案，中继模块将信号传输至河道内，能够实现爬行器的远程通信控制，操作方便，减少了电线的使用，节约成本，同时减少电线的使用能够减少，由于电线长度的限制对爬行器运行距离的限制，当电线过长时，电线的重量将会对爬行器的前进产生影响，同时，爬行器的运动轨迹可能会与电线交叉，对爬行器运动产生障碍，通过爬行器与轨道的配合，能够绕开河面，减少水面对爬行器运动的影响，同时能够限制爬行器的运动路径，进而减少了爬行器运动路径不易控制，导致的爬行器沿河道侧壁向上运动导致的爬行器反转，无法前行。

进一步的，所述轨道侧壁上沿河道轴向开设有滑槽，爬行器底部垂直固定有配合轨道的配合板，滚轮滚动连接在滑槽内，且滚轮转动连接在配合板上。

通过上述技术方案，通过滑槽与滚轮的配合，让轨道与爬行器配合更加紧密，不易脱落。

进一步的，所述遥控模块包括耦接在控制模块上的用于发出前进型号的前进单元，所述控制装置接收前进信号后控制爬行器前进，所述遥控模块包括耦接在控制模块上，用于发出后退信号的后退单元，所述控制模块接收后退信号后控制爬行器后退。

通过上述技术方案，通过遥控模块上的前进单元与后退单元，能够远程控制爬行器的前进以及后退，操作方便。

进一步的，所述遥控模块包括耦接在控制模块上，用于发出正转信号的正转单元，所述控制模块接收正转信号后控制摄像机沿竖直轴正向转动。

通过上述技术方案，通过正转单元能够控制摄像机沿一个方向转动，进而控制摄像机采集视频的范围以及角度。

进一步的，所述遥控模块包括耦接在控制模块上，用于发出反转信号的反转单元，所述控制模块接收反转信号后控制摄像机沿竖直轴反向转动。

通过上述技术方案，通过反转单元能够控制摄像机向另一个方向转动，减少了单项转动产生的摄像机与控制模块之间的导线缠绕在摄像机上的问题，让摄像机采集角度更加完整。

进一步的，所述遥控模块包括耦接在控制模块上，用于发出上转信号的上转单元，所述控制模块接收上转信号后控制摄像机沿水平轴顺时针转动。

通过上述技术方案，通过上转单元控制摄像机沿水平轴转动，能够在增加摄像机的采集角度。

进一步的，所述遥控模块包括耦接在控制模块上，用于发出上转信号的下转单元，所述控制模块接收下转信号后控制摄像机沿水平轴逆时针转动。

通过上述技术方案，通过下转单元控制摄像机沿水平轴的另一个方向转动，能够在增加摄像机的采集角度，同时减少导向与摄像机缠绕的问题。

进一步的，所述爬行器通过马达驱动，控制模块上电性连接有继电器KM1和继电器KM2，KM1的两个常开常开触点KM1-1以及KM1-2分别串联在马达的正极以及马达的负极上，常开触点KM1-1串联在电源正极上，常开触点KM1-2串联在电源负极上，继电器KM2的两个常开触点KM2-1以及KM2-2分别串联在马达的负极以及正极上，常开触点KM2-1串联在电源正极上，常开触点KM2-2串联在电源负极上。

通过上述技术方案，通过继电器KM1以及继电器KM2能够控制马达内电流的正向通过以及反向通过，进而能够控制马达的正转以及反转，进而控制爬行器的前进和后退，操作方便，电路结构简单。

进一步的，爬行器通过气缸控制检测装置的升降，所述控制模块电性连接在气缸上，所述遥控模块，包括耦接在控制模块用于发出升降信号的升降单元，所述控制模块接收升降信号后控制气缸的升降。

通过上述技术方案，通过气缸控制爬行器的升降，能够控制爬行器进入不同大小的河道，或者适应河道内相对狭小的空间，同时能够增加拍摄的可采集面积。

进一步的，所述检测装置包括固定连接在气缸输出端的支撑板以及连接在支撑板上的水平轴转动件，以及连接在水平轴转动件上的竖直轴转动件，水平轴转动件上固定连接有摄像机。

通过上述技术方案，通过水平轴转动件以及竖直轴转动件能够控制摄像机的360°的采集。

综上所述本发明具有以下技术效果：

1、中继模块将信号传输至河道内，能够实现爬行器的远程通信控制，操作方便，减少了电线的使用，节约成本，同时减少电线的使用能够减少，由于电线长度的限制对爬行器运行距离的限制，当电线过长时，电线的重量将会对爬行器的前进产生影响，同时，爬行器的运动轨迹可能会与电线交叉，对爬行器运动产生障碍，通过爬行器与轨道的配合，能够绕开河面，减少水面对爬行器运动的影响，同时能够限制爬行器的运动路径，进而减少了爬行器运动路径不易控制，导致的爬行器沿河道侧壁向上运动导致的爬行器反转，无法前行；

2、通过水平轴转动件、竖直轴转动件、遥控装置、气缸以及控制模块进而控制摄像机的360°的图像采集。

附图说明

图1为实施例中信号传输系统的示意图；

图2为实施例中爬行器以及检测装置的结构示意图；

图3为实施例中的控制模块的结构示意图；

图4为实施例中的马达控制电路的电路图；

图5为实施例中的第一电机控制电路的电路图；

图6为实施例中的第二电机控制电路的电路图；

图7为实施例中的河道的内部结构示意图；

图8为实施例中爬行器底部的结构示意图。

附图标记：1、爬行器；10、滚轮；11、配合板；2、气缸；3、检测装置；30、固定板；31、摄像机；4、支撑板；5、竖直轴转动件；50、连接杆；51、轴承；52、固定架；53、第一电机；6、水平轴转动件；60、转动杆；61、第一锥齿轮；62、第二锥齿轮；63、支撑杆；64、第二电机；7、信号传输系统；70、基站；71、中继模块；72、河道；720、轨道；721、滑槽；73、遥控模块；74、控制模块；75、马达控制电路；76、第一电机控制电路；77、第二电机控制电路；8、马达。

具体实施方式

实施例，在河道72的管口处安装中继模块71，通过中继模块71与基站70支架的信息传输，让信号能够传送至河道72内。

一种暗渠化河道72自动巡检系统，包括爬行器1以及用于控制爬行器1运动的遥控模块73，参照图1，爬行器1上固定连接有气缸2，气缸2的输出端连接有检测装置3，检测装置3包括支撑板4，以及垂直固定连接在支撑板4上两个相对的固定板30，两个固定板30之间转动支撑有转动杆60，转动杆60上垂直连接有连接杆50，连接杆50的一端固定连接有摄像机31，另一端固定连接有第一电机53，转动杆60穿出一个固定板30的一端固定连接有一个沿转动杆60轴向转动的第一锥齿轮61，第一锥齿轮61啮合有第二锥齿轮62第二锥齿轮62沿竖直轴线转动，第二锥齿轮62底部固定连接有支撑杆63，支撑杆63底部连接有第二电机64，第二电机64的输出端固定连接在支撑杆63上，第二电机64固定在支撑板4上，通过第二电机64沿竖直轴驱动第二锥齿轮62自转，带动第一锥齿轮61以及转动杆60沿水平轴自转，连接杆50垂直转动连接在转动杆60上，连接杆50与转动杆60之间通过轴承51转动连接，第一电机53两侧固定有与转动杆60固定连接的固定架52，第一电机53驱动连接杆50带动摄像头沿竖直轴自转，转动杆60的转动带动摄像头绕转动轴转动，实现摄像机31的360°旋转，能够检测到河道72内的不同角度。

连接杆50、轴承51、第一电机53、以及固定架52形成竖直轴转动件5，转动杆60、第一锥齿轮61、第二锥齿轮62、支撑杆63以及第二电机64组成水平轴转动件6。

本实施例中，通过远程遥控方式控制爬行器1的前进、后退以及摄像机31的升高、降落旋转。

参照图2，通过信号传输系统7控制爬行器1，由于河道72内的信号较差，信号传输系统7包括安装在河道72口处的中继模块71，基站70发出的信号经过中继模块71从河道72口处传输至河道72内。相对与直接从基站70将信号穿入河道72内，让信号传输更加流畅。

参照图3，信号传输系统7包括位于河道72外的遥控模块73以及设置在爬行器1上的控制模块74，本实施例中控制模块74选用为型号为AT89C51的单片机，单片机上电性连接有无线传输模块，用于接收遥控模块73上发出的信号，并传输给单片机。

单片机上电性连接用于控制气缸2上升的开关S4，以及用于控制气缸2下落的开关S5，遥控模块73包括升降单元，升降单元发出上升信号或下降信号，单片机接收。

结合图4，爬行器1通过马达8驱动，单片机电性连接有继电器KM1，KM1的两个常开常开触点KM1-1以及KM1-2分别串联在马达8的正极以及马达8的负极上，常开触点KM1-1串联在电源正极上，常开触点KM1-2串联在电源负极上，遥控模块73包括前进单元，前进单元发出前进信号，无线传输模块接收前进信号后传输给单片机，单片机接收前进信号后向继电器KM1发出控制信号，继电器KM1的两个常开触点闭合，电流从马达8的正极流入从马达8的负极流出，马达8正转，驱动爬行器1向前移动。

单片机电性连接有继电器KM2，继电器KM2的两个常开触点KM2-1以及KM2-2分别串联在马达8的负极以及正极上，常开触点KM2-1串联在电源正极上，常开触点KM2-2串联在电源负极上，遥控模块73包括后退单元，后退单元发出后退信号后，无限传输模块接收后退信号，将该信号传输给单片机，单片机控制继电器KM2得电，常开触点KM2-1以及常开触点KM2-2同时闭合后，发达反转，控制爬行器1的后退。

单片机电性连接有继电器KM3，结合图5，继电器KM3的常开触点KM3-1以及常开触点KM3-2分别串联在第一电机53的正极以及负极，常开触点KM3-1串联在电源正极上，常开触点KM3-2串联在电源负极上，遥控模块73包括正转单元，正转单元向无线传输模块发出正转信号后，无线传输模块将正转信号发送给单片机，单片机接收正转信号后，控制继电器KM3得电，常开触点KM3-1以及常开触点KM3-2同时得电，第一电机53正转，进而控制摄像机31正向转动

单片机电性连接有继电器KM4，继电器KM4的常开触点KM4-1以及常开触点KM4-2分别串联在第一电机53的负极以及正极，常开触点KM4-1串联在电源正极上，常开触点KM4-2串联在电源负极上，遥控模块73包括反转单元，反转单元向无线传输模块发出反转信号后，无线传输模块将反转信号发送给单片机，单片机控制继电器KM4得电，常开触点KM4-1以及常卡触点KM4-2同时闭合后第一电机53反转，同时控制摄像机31反向旋转。

单片机电性连接有继电器KM5，结合图6，继电器KM5的常开触点KM5-1以及常开触点KM5-2分别串联在第二电机64的正极以及负极上，常开触点KM5-1串联在电源正极上，常开触点KM5-2串联在电源负极上，遥控模块73包括上转单元，上转单元向无线传输模块发出上转信号后单片机控制继电器KM5得电，常开触点KM5-1以及常开触点KM5-2同时闭合后第二电机64正向转动，控制摄像机31绕转动轴向上转动。

单片机电性连接有继电器KM6，继电器KM6的常开触点KM6-1以及常开触点KM6-2分别串联在第二电机64的负极以及正极上，常开触点KM6-1串联在电源正极上，常开触点KM6-2串联在电源负极上，遥控模块73包括下转单元，下转单元向无线传输模块发出下转信号后单片机控制继电器KM6得电，常开触点KM6-1以及常开触点KM6-2同时闭合后第二电机64反向转动，控制摄像机31绕转动轴向下转动。

参照图7，为了方便爬行器1绕开水面进入河道72，在河道72建设时，预先在河道72内部设置四个均匀分布的轨道720，轨道720侧壁上开设有沿轨道720轴向的滑槽721。

结合图8，爬行器1底部两侧向下延伸有配合轨道720侧壁滑动的配合板11，所述配合板11相对一侧转动连接有嵌入滑槽721的滚轮10，滚轮10受到马达8的控制转动，将爬行器1的滚轮10嵌入滑槽721内，通过遥控装置控制滚轮10转动，进而控制爬行器1在河道72内运动并检测河道72内的情况。

具体实施过程，将中继模块71安转在河道72上，通过中继模块71向河道72内提供信号，通过遥控模块73驱动爬行器1的前进、后退、以及摄像机31的转动、升降，进而多角度采集河道72内的信息，将爬行器1的滚轮10嵌入滑槽721内，通过遥控装置控制滚轮10转动，进而控制爬行器1在河道72内运动并检测河道72内的情况。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：包括位于河道(72)外的中继模块(71)、爬行器(1)、位于爬行器(1)上的检测装置(3)、以及用于控制检测装置(3)遥控模块(73)，所述检测装置(3)包括设置在爬行器(1)上的摄像机(31)以及信号连接在遥控模块(73)上用于接收遥控模块(73)发出的信号后控制摄像机(31)运动控制模块(74)，暗渠的内壁上预设有轨道(720)，爬行器(1)底部设置有配合轨道(720)滑动连接的滚轮(10)。

2.根据权利要求1所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述轨道(720)侧壁上沿河道(72)轴向开设有滑槽(721)，爬行器(1)底部垂直固定有配合轨道(720)的配合板(11)，滚轮(10)滚动连接在滑槽(721)内，且滚轮(10)转动连接在配合板(11)上，所述遥控模块(73)包括耦接在控制模块(74)上的用于发出前进型号的前进单元，所述控制装置接收前进信号后控制爬行器(1)前进。

3.根据权利要求1所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述遥控模块(73)包括耦接在控制模块(74)上，用于发出后退信号的后退单元，所述控制模块(74)接收后退信号后控制爬行器(1)后退。

4.根据权利要求1所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述遥控模块(73)包括耦接在控制模块(74)上，用于发出正转信号的正转单元，所述控制模块(74)接收正转信号后控制摄像机(31)沿竖直轴正向转动。

5.根据权利要求4所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述遥控模块(73)包括耦接在控制模块(74)上，用于发出反转信号的反转单元，所述控制模块(74)接收反转信号后控制摄像机(31)沿竖直轴反向转动。

6.根据权利要求1所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述遥控模块(73)包括耦接在控制模块(74)上，用于发出上转信号的上转单元，所述控制模块(74)接收上转信号后控制摄像机(31)沿水平轴顺时针转动。

7.根据权利要求1所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述遥控模块(73)包括耦接在控制模块(74)上，用于发出上转信号的下转单元，所述控制模块(74)接收下转信号后控制摄像机(31)沿水平轴逆时针转动。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述爬行器(1)通过马达(8)驱动，控制模块(74)上电性连接有继电器KM1和继电器KM2，KM1的两个常开常开触点KM1-1以及KM1-2分别串联在马达(8)的正极以及马达(8)的负极上，常开触点KM1-1串联在电源正极上，常开触点KM1-2串联在电源负极上，继电器KM2的两个常开触点KM2-1以及KM2-2分别串联在马达(8)的负极以及正极上，常开触点KM2-1串联在电源正极上，常开触点KM2-2串联在电源负极上。

9.根据权利要求1所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：爬行器(1)通过气缸(2)控制检测装置(3)的升降，所述控制模块(74)电性连接在气缸(2)上，所述遥控模块(73)，包括耦接在控制模块(74)用于发出升降信号的升降单元，所述控制模块(74)接收升降信号后控制气缸(2)的升降。

10.根据权利要求1所述的暗渠化河道自动巡检系统，其特征在于：所述检测装置(3)包括固定连接在气缸(2)输出端的支撑板(4)以及连接在支撑板(4)上的水平轴转动件(6)，以及连接在水平轴转动件(6)上的竖直轴转动件(5)，水平轴转动件(6)上固定连接有摄像机(31)。