CN110260808A - 管道变形检测装置 - Google Patents

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戴晓红
杨志义
陈德军
俞沛宙
杨刚
杨继辉
诸晓颖
钟江腾
秦如意
徐重酉
胡元辉
方云辉
杨跃平
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Abstract

本发明涉及检测领域，尤其涉及管道变形检测装置，包括：用于在管道内行走的行走系统以及安装在行走系统上的变形检测系统、定位系统、控制系统，所述变形检测系统用于管道变形的检测，并将检测的结果发送到控制系统，当检测到管道变形时，控制系统获取定位系统的定位信息，并将定位信息发送到上位机。本发明具备以下有益效果：通过变形检测系统对管道变形的检测，并将检测的结果发送到控制系统，当检测到管道变形时，控制系统获取定位系统的定位信息，并将定位信息发送到上位机，实现对管道变形的检测，根据定位信息方便对管道进行维修或者更换。

Description

管道变形检测装置
技术领域
本发明涉及检测领域，尤其涉及管道变形检测装置。
背景技术
随着城市公共设施建设的快速发展，各类大型、高层的建筑物越来越多，埋设在这些建筑物下的各类管线数量也大大增加。在加载预压、沉桩、强夯、降低地下水位等建筑物的基础施工期都会对周围环境和地形产生一定的影响，进而会影响到地下管线的安全。特别是那些天然气管、水管及通讯光缆管等，一旦因管道变形受到破坏，常常会造成较为严重的后果。为确保地下管线的运行安全及施工的顺利开展，在进行城市改建工程施工时必须对施工区附近埋设的管线进行变形监测，特别是要加强对天然气管、水管及通讯光缆管的监测，以便有效指导施工、控制施工及管线的正常运转，从而避免恶性事故的发生。传统的监测方法是采用开挖布点的方法，直接对地下管线进行沉降位移观测。然而在实际施工中绝大部份区域是不具备开挖条件的，有的施工区域即使有开挖条件，但也很难一次性较为准确地找到所要布设测点的管线。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出管道变形检测装置，以实现对管道变形的检测。
管道变形检测装置，包括：用于在管道内行走的行走系统以及安装在行走系统上的变形检测系统、定位系统、控制系统，所述变形检测系统用于管道变形的检测，并将检测的结果发送到控制系统，当检测到管道变形时，控制系统获取定位系统的定位信息，并将定位信息发送到上位机。
优选的，所述行走系统包括：车主体以及与车主体连接的第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构，所述第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构之间呈120°。
优选的，所述车主体的前端设有滑柱，所述滑柱上套设有与滑柱滑动连接的滑块，所述第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构均包括连接杆，所述连接杆上套设有弹性件，
所述连接杆的一端与滑块连接。
优选的，所述变形检测系统包括：与控制系统连接的摄像头、激光发射器以及线阵CCD图像传感器，所述激光发射器用于发射激光束照射在管道的内壁，所述摄像头用于采集管道在激光发射器照射下的图像信息，并将图像信息发送到线阵CCD图像传感器，所述线阵CCD图像传感器根据图像信息判断管道内壁是否变形，并将判断结果发送到控制系统。
优选的，所述变形检测系统还包括：与控制系统连接的LED灯，所述LED灯用于为摄像头采集管道图像信息提供照明。
优选的，所述定位系统包括：与控制系统连接的GPS定位模块以及惯性导航模块。
优选的，还包括：与控制系统连接的跌落检测系统，所述跌落检测系统包括：分别设于行走系统前、后两端的第一红外传感器、第二红外传感器，所述第一红外传感器和第二红外传感器均用于检测与行走系统行走方向垂直的距离，当第一红外传感器检测到的距离大于设定阈值时，控制系统控制行走系统向后行走，当第二红外传感器检测到的距离大于设定阈值时，控制系统控制行走系统停止行走。
本发明具备以下有益效果：
1.通过变形检测系统对管道变形的检测，并将检测的结果发送到控制系统，当检测到管道变形时，控制系统获取定位系统的定位信息，并将定位信息发送到上位机，实现对管道变形的检测，根据定位信息方便对管道进行维修或者更换；
2.通过调节第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构以实现对其高度的调节，从而适用于不同管径的管道，同时通过弹性件使得第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构能够紧贴管壁，使行走系统在行走时更加平稳；
3.通过跌落检测系统的跌落检测，避免行走系统在管道的一端跌落。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一的模块连接示意图；
图2是本发明实施例一的整体结构示意图；
图3是本发明实施例一中变形检测系统的模块连接示意图；
图4是本发明实施例一中优选的变形检测系统的模块连接示意图；
图5是本发明实施例一中定位系统的模块连接示意图；
图6是本发明实施例二的模块连接示意图；
图7是本发明实施例二中跌落检测系统的模块连接示意图。
其中，1行走系统；11车主体；12第一履带机构；13第二履带机构；14第三履带机构；15第一滑柱；16滑块；17连接杆；18弹性件；2变形检测系统；21摄像头；22激光发射器；23线阵CCD图像传感器；24LED灯；3定位系统；31GPS定位模块；32惯性导航模块；4控制系统；5跌落检测系统；51第一红外传感器；52第二红外传感器。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1所示，本发明所述的管道变形检测装置，包括：用于在管道内行走的行走系统1以及安装在行走系统1上的变形检测系统2、定位系统3、控制系统4，所述变形检测系统2用于管道变形的检测，并将检测的结果发送到控制系统4，当检测到管道变形时，控制系统4获取定位系统3的定位信息，并将定位信息发送到上位机。
在本实施例中，通过能够在管道内自动行走的行走系统1来对管道进行遍历，同时行走系统1上安装有变形检测系统2、定位系统3、控制系统4。其中，变形检测系统2用于行走系统1在行走的过程中，对管道的变形进行检测，当检测到管道变形时，控制系统4获取定位系统3的定位信息，并将定位信息发送到上位机，上位机在获取定位信息后，根据定位信息方便对管道进行维修或者更换。
在本实施例中，如图2所示，行走系统1包括：车主体11以及与车主体11连接的第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14，车主体11上安装有驱动机构，驱动机构用于驱动第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14。第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14之间呈120°，有利于提高行走系统1在管道内行走的稳定性。
在本实施例中，车主体11的前端沿行走系统1的行走方向设有第一滑柱15、第二滑柱、第三滑柱。在第一滑柱15、第二滑柱、第三滑柱上均套设有与滑柱滑动连接的滑块16，所述第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14均包括连接杆17，所述连接杆17上套设有弹性件18，所述连接杆17的一端与滑块16连接，另一端与履带机构铰接。
由于不同的管道的管径不同，因此需要调节第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14以实现对其高度的调节，从而适用于不同管径的管道。当管道管径小于第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14的原始高度时，通过弹性件18的压缩作用，向前推动滑块16，从而实现第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14的高度降低以适应该管径，同时通过弹性件18使得第一履带机构12、第二履带机构13以及第三履带机构14能够紧贴管壁，使行走系统1在行走时更加平稳。
在本实施例中，如图3所示，变形检测系统2包括：与控制系统4连接的摄像头21、激光发射器22以及线阵CCD图像传感器23，所述激光发射器22用于发射激光束照射在管道的内壁，所述摄像头21用于采集管道在激光发射器22照射下的图像信息，并将图像信息发送到线阵CCD图像传感器23，所述线阵CCD图像传感器23根据图像信息判断管道内壁是否变形，并将判断结果发送到控制系统4。
线阵CCD图像传感器23是一种光电转换器件，它能存储由光产生的信号电荷。当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便可在CCD内作定向传输而实现自扫描。线阵CCD图像传感器23扫描图像信息并进行灰度检测获得激光圆环轨迹，通过测量中心点到每个亮点之间的距离进而判断管道是否变形。
作为优选，如图4所示，变形检测系统2还包括：与控制系统4连接的LED灯24，所述LED灯24用于为摄像头21采集管道图像信息提供照明。
变形检测系统2在管道内进行变形检测时，LED灯24关闭，激光发射器22打开；当变形检测系统2检测到管道变形时，此时LED灯24打开，激光发射器22关闭，摄像头21拍摄管道变形图像发送到上位机，同时控制系统4将定位信息发送到上位机。
在本实施例中，如图5所示，定位系统3包括：与控制系统4连接的GPS定位模块31以及惯性导航模块32。
定位系统3由GPS定位模块31结合由陀螺仪和加速度计组成的惯性导航模块32来确定行走系统1所处位置的三维坐标；当行走系统1的管道变形检测系统2检测到管道变形后通过控制系统4将行走系统1所处的坐标位置发送到上位机，方便对变形的管道进行维修或者更换。
实施例二
实施例二在实施例一的基础上增加了与控制系统4连接的跌落检测系统5，如图6所示。由于很多被检测的管道两端都是断开的，若行走系统1一直在管道内行走，则会在管道的一端跌落，从而对整个装置造成损坏。因此，在实施例二中增加跌落检测系统5，避免行走系统1在管道的一端跌落。
如图7所示，跌落检测系统5包括：分别设于行走系统1前、后两端的第一红外传感器51、第二红外传感器52，所述第一红外传感器51和第二红外传感器52均用于检测与行走系统1行走方向垂直的距离，当第一红外传感器51检测到的距离大于设定阈值时，控制系统4控制行走系统1向后行走，当第二红外传感器52检测到的距离大于设定阈值时，控制系统4控制行走系统1停止行走。
当行走系统1在管道内行走时，第一红外传感器51和第二红外传感器52检测的是到管壁的距离，当行走系统1的前端或者后端将要跌落时，第一红外传感器51或第二红外传感器52检测到的是与地面或者水面或其他参考物之间的距离，显然在这种情况下，该距离是大于第一红外传感器51或第二红外传感器52到管壁的距离。因此，只需要设置一个略大于第一红外传感器51或第二红外传感器52到管壁的距离的设定阈值，当第一红外传感器51检测到的距离大于设定阈值时，则判断行走系统1将要跌落，控制系统4控制行走系统1向后行走，当第二红外传感器52检测到的距离大于设定阈值时，则判断行走系统1将要跌落，控制系统4控制行走系统1停止行走，同时行走系统1也到达开始检测的初始位置，结束检测并拿出整个装置。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.管道变形检测装置，其特征在于，包括：用于在管道内行走的行走系统以及安装在行走系统上的变形检测系统、定位系统、控制系统，所述变形检测系统用于管道变形的检测，并将检测的结果发送到控制系统，当检测到管道变形时，控制系统获取定位系统的定位信息，并将定位信息发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的管道变形检测装置，其特征在于，所述行走系统包括：车主体以及与车主体连接的第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构，所述第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构之间呈120°。
3.根据权利要求1所述的管道变形检测装置，其特征在于，所述车主体的前端设有滑柱，所述滑柱上套设有与滑柱滑动连接的滑块，所述第一履带机构、第二履带机构以及第三履带机构均包括连接杆，所述连接杆上套设有弹性件，所述连接杆的一端与滑块连接。
4.根据权利要求1所述的管道变形检测装置，其特征在于，所述变形检测系统包括：与控制系统连接的摄像头、激光发射器以及线阵CCD图像传感器，所述激光发射器用于发射激光束照射在管道的内壁，所述摄像头用于采集管道在激光发射器照射下的图像信息，并将图像信息发送到线阵CCD图像传感器，所述线阵CCD图像传感器根据图像信息判断管道内壁是否变形，并将判断结果发送到控制系统。
5.根据权利要求4所述的管道变形检测装置，其特征在于，所述变形检测系统还包括：与控制系统连接的LED灯，所述LED灯用于为摄像头采集管道图像信息提供照明。
6.根据权利要求5所述的管道变形检测装置，其特征在于，所述定位系统包括：与控制系统连接的GPS定位模块以及惯性导航模块。
7.根据权利要求1～6任一项所述的管道变形检测装置，其特征在于，还包括：与控制系统连接的跌落检测系统，所述跌落检测系统包括：分别设于行走系统前、后两端的第一红外传感器、第二红外传感器，所述第一红外传感器和第二红外传感器均用于检测与行走系统行走方向垂直的距离，当第一红外传感器检测到的距离大于设定阈值时，控制系统控制行走系统向后行走，当第二红外传感器检测到的距离大于设定阈值时，控制系统控制行走系统停止行走。
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