CN110939873A - 一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统及方法，涉及供水管道漏点检测技术领域，包括：柔性管道机器人，用于在行走过程中进行实时定位得到实时定位时刻及实时位置信息，以及在检测到供水管道的压力异常变化时输出压力异常变化时刻及实时位置信息；上位监控端，包括：轨迹生成模块，用于根据实时定位时刻及对应的实时位置信息生成行走轨迹；第一标记模块，用于将压力异常变化时刻对应的实时位置信息于行走轨迹上给出漏点标记；第二标记模块，用于将包含漏点标记的行走轨迹标记于预先生成的供水管道电子地图上。能够精准捕捉和定位微小的管道漏点，实现校准和自动构建地下供水管网的GIS系统；有效节约人力和设备成本。

Description

一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统及方法

技术领域

本发明涉及供水管道漏点检测技术领域，尤其涉及一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统及方法。

背景技术

目前主要的供水管网漏损主要检测方法：音听检漏法、DMA分区计量。

1)音听检漏法：自来水在管道内以一定的流速正常流动时，在地面上是无声可听的。但是若管道及附属设施发生漏水，带有一定压力的水流经破损处喷出，打击在土石上或打成空洞可引起一定频率的震动声，此时在地表上通过仪器就有声可听。音听检漏法正是据此来判别漏水及确定漏点。

优点：使用的工具简单，携带方便，一次性投资和管理费用低。不但能巡检明漏，还能发现暗漏。确定漏点。能充分利用管网中的附属设施进行检漏.能对供水管道做定期循环检查。

缺点：为防止白天噪声干扰，检漏须在夜间进行，对工人技术要求高(师傅带徒弟模式，长期经验积累)，检测效率低。

2)DMA分区计量法：DMA被定义为供水系统中一个被切割分离的独立区域，通常采取关闭阀门或安装流量计，形成虚拟或实际独立区域。通过对进入或流出这一区域的水量进行计量，并对流量分析来定量泄漏水平，从而利于检漏人员更准确的决定在何时何处检漏更为有利，并进行主动泄漏控制。需要与音听检漏法结合实现精准定位。

优点：实行DMA分区管理可以使供水企业各部门的责权清晰，并通过计量和测量的数据实行远程传输，做好对数据的采集与管理以及对小区的漏损状况进行分析评估，最终可以较为直观地反映该区域漏损情况，为管网管理提供科学依据。实现DMA区化、网格化管理可以大大降低产销差率，合理分配包括人力、物力在内的各种资源，使供水企业运营趋于科学化、合理化。

缺点：DMA计量管理区域建立的成本较高，它不仅需要流量计和数据记录仪，为满足计量区域的封闭性需要更换或改造阀门，或对原有管网进行改造，区域划分的改造方案需要进行详细论证，以便节省投资和合理分区。DMA分区创建的封闭系统可能会使该区域内的水质遭受损害；同时，进行DMA分区会导致管网末端死点数目增多，需要安装冲洗点导致成本上升。阀门和仪表需定期检查，也会导致成本上升。

因此亟需一种有效节约人力及设备成本的供水管道漏点检测系统及方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，具体包括：

柔性管道机器人，行走于所述供水管道内部，所述柔性管道机器人包括：

定位模块，用于在行走过程中对所述柔性管道机器人进行实时定位得到所述柔性管道机器人的实时定位时刻及所述实时定位时刻对应的实时位置信息；

检测模块，连接所述定位模块，用于在所述行走过程中实时检测所述供水管道中由于漏点导致的压力异常变化，并在检测到所述压力异常变化时输出压力异常变化时刻以及所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息；

上位监控端，连接所述柔性管道机器人，所述上位监控端包括：

第一存储模块，用于接收并保存所述实时定位时刻及所述实时定位时刻对应的所述实时位置信息、所述压力异常变化时刻以及所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息；

第二存储模块，用于保存预先生成的供水管道电子地图；

轨迹生成模块，连接所述第一存储模块，用于根据所述实时定位时刻及对应的所述实时位置信息生成所述柔性管道机器人的行走轨迹；

第一标记模块，分别连接所述第一存储模块和所述轨迹生成模块，用于将所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息于所述行走轨迹上给出漏点标记；

第二标记模块，分别连接所述第二存储模块和所述第一标记模块，用于将包含所述漏点标记的所述行走轨迹标记于所述供水管道电子地图上，以供地面监控人员进行实时查看。

优选的，所述定位模块为GPS模块。

优选的，还包括若干GPS信号增强器，设置于所述供水管道外部，用于对所述柔性管道机器人的所述定位模块进行信号增强。

优选的，所述定位模块为北斗定位模块。

优选的，还包括云平台，连接所述上位监控端，用于获取标记有包含所述漏点标记的所述行走轨迹的所述供水管道电子地图进行数据备份，以供进一步分析使用。

优选的，所述上位监控端还包括显示模块，连接所述第二标记模块，用于显示标记有包含所述漏点标记的所述行走轨迹的所述供水管道电子地图。

一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测方法，应用于以上任意一项所述的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，所述供水管道漏点检测方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述柔性管道机器人在所述供水管道内部行走过程中进行实时定位得到所述柔性管道机器人的实时定位时刻及所述实时定位时刻对应的实时位置信息；

步骤S2，所述柔性管道机器人在所述行走过程中实时检测所述供水管道中由于漏点导致的压力异常变化，并在检测到所述压力异常变化时输出压力异常变化时刻以及所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息；

步骤S3，所述上位监控端根据所述实时定位时刻及对应的所述实时位置信息生成所述柔性管道机器人的行走轨迹；

步骤S4，所述上位监控端将所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息于所述行走轨迹上给出漏点标记；

步骤S5，所述上位监控端将包含所述漏点标记的所述行走轨迹标记于所述供水管道电子地图上，以供地面监控人员进行实时查看。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)柔性管道机器人在封闭的供水管道中开展巡游功能，能够利用漏点导致的流场局部压力变化精准捕捉和定位微小的管道漏点；

2)通过磁感应信息、GPS信息，实现校准和自动构建地下供水管网的GIS系统；

3)有效节约人力和设备成本。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统的结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，GPS增强器的设置位置示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，如图1至图2所示，具体包括：

柔性管道机器人1，行走于供水管道2内部，柔性管道机器人1包括：

定位模块11，用于在行走过程中对柔性管道机器人进行实时定位得到柔性管道机器人的实时定位时刻及实时定位时刻对应的实时位置信息；

检测模块12，连接定位模块11，用于在行走过程中实时检测供水管道中由于漏点导致的压力异常变化，并在检测到压力异常变化时输出压力异常变化时刻以及压力异常变化时刻对应的实时位置信息；

上位监控端3，连接柔性管道机器人1，上位监控端3包括：

第一存储模块31，用于接收并保存实时定位时刻及实时定位时刻对应的实时位置信息、压力异常变化时刻以及压力异常变化时刻对应的实时位置信息；

第二存储模块32，用于保存预先生成的供水管道电子地图；轨迹生成模块33，连接第一存储模块31，用于根据实时定位时刻及对应的实时位置信息生成柔性管道机器人的行走轨迹；

第一标记模块34，分别连接第一存储模块31和轨迹生成模块33，用于将压力异常变化时刻对应的实时位置信息于行走轨迹上给出漏点标记；

第二标记模块35，分别连接第二存储模块33和第一标记模块34，用于将包含漏点标记的行走轨迹标记于供水管道电子地图上，以供地面监控人员进行实时查看。

具体地，本实施例中，本发明通过行走于供水管道2中的柔性管道机器人1实现供水管道2的漏点检测。本技术方案中的柔性管道机器人1的结构为现有结构，具体结构可以参照现有已公开的专利文献CN105465551B。其中，定位模块11优选设置于柔性管道机器人1的柔性自适应支撑机构的前端，以实现柔性管道机器人1的定位，检测模块12优选设置于柔性管道机器人1的驱动机构上，柔性管道机器人1在漏点检测作业过程中，检测模块12与供水管道内壁完全接触，以检测供水管道中由于漏点导致的来自供水管道内壁方向的压力异常变化。该柔性管道机器人1的主体结构并不是本申请所要阐述的重点，因此在此不做详细说明。

柔性管道机器人1在供水管道1的行走过程中，能够通过其自身携带的定位模块11实现实时定位，得到实时定位时刻及实时定位时刻对应的实时位置信息；同时在行走过程中，能够通过检测模块12实现实时检测供水管道中由于漏点导致的压力异常变化。本实施中，柔性管道机器人1优选为被动流动式管道机器人，随着供水管道1中的水流行走，供水管道1中存在漏点的位置时，由于供水管道1中的该漏点会导致到漏点附近的局部流场发生变化，柔性管道机器人1行走至该漏点位置时通过检测模块12能够检测到上述局部流场的变化，即压力异常变化，并在检测到压力异常变化时输出压力异常变化时刻以及压力异常变化时刻对应的实时位置信息。

进一步地，上位监控端3在接收到上述实时定位时刻以及实时定位时刻对应的实时位置信息时，能够生成柔性管道机器人1的行走轨迹；上位监控端3在接收到上述压力异常变化时刻以及压力异常变化时刻对应的实时位置信息时，能够结合上述生成的行走轨迹，将表征漏点位置的压力异常变化时刻以及压力异常变化时刻对应的实时位置信息标记在上述行走轨迹上，并能够进一步将标记有漏点位置标记的行走轨迹标记在预先生成的供水管道电子地图上。地面监控人员能够通过上位监控端3实时查看上述供水管道电子地图，以获取当前巡检的供水管道中存在的漏点以及漏点的位置信息，实现精准捕捉和定位微小的管道漏点，有效节约人力和设备成本。

更进一步地，通过将柔性管道机器人1的行走轨迹标记在预先生成的供水管道电子地图上，还能够对原有的供水管道电子地图进行校准。

本发明的较佳的实施例中，定位模块11为GPS模块。

本发明的较佳的实施例中，还包括若干GPS信号增强器4，设置于供水管道2外部，用于对柔性管道机器人1的定位模块11进行信号增强。

本发明的较佳的实施例中，定位模块11为北斗定位模块。

本发明的较佳的实施例中，还包括云平台5，连接上位监控端3，用于获取标记有包含漏点标记的行走轨迹的供水管道电子地图进行数据备份，以供进一步分析使用。

具体地，本实施例中，云平台5通过获取供水管道2的各个管段的标记有包含漏点标记的行走轨迹的供水管道电子地图，通过进一步分析能够准确掌握整个供水管道2的实时运行状态，以方便对存在漏损严重或存在安全隐患的管段进行整体布局处理。

本发明的较佳的实施例中，上位监控端3还包括显示模块36，连接第二标记模块35，用于显示标记有包含漏点标记的行走轨迹的供水管道电子地图。

一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测方法，应用于以上任意一项的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，如图3所示，供水管道漏点检测方法具体包括以下步骤：

步骤S1，柔性管道机器人在供水管道内部行走过程中进行实时定位得到柔性管道机器人的实时定位时刻及实时定位时刻对应的实时位置信息；

步骤S2，柔性管道机器人在行走过程中实时检测供水管道中由于漏点导致的压力异常变化，并在检测到压力异常变化时输出压力异常变化时刻以及压力异常变化时刻对应的实时位置信息；

步骤S3，上位监控端根据实时定位时刻及对应的实时位置信息生成柔性管道机器人的行走轨迹；

步骤S4，上位监控端将压力异常变化时刻对应的实时位置信息于行走轨迹上给出漏点标记；

步骤S5，上位监控端将包含漏点标记的行走轨迹标记于供水管道电子地图上，以供地面监控人员进行实时查看。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，其特征在于，具体包括：

柔性管道机器人，行走于所述供水管道内部，所述柔性管道机器人包括：

定位模块，用于在行走过程中对所述柔性管道机器人进行实时定位得到所述柔性管道机器人的实时定位时刻及所述实时定位时刻对应的实时位置信息；

检测模块，连接所述定位模块，用于在所述行走过程中实时检测所述供水管道中由于漏点导致的压力异常变化，并在检测到所述压力异常变化时输出压力异常变化时刻以及所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息；上位监控端，连接所述柔性管道机器人，所述上位监控端包括：

第一存储模块，用于接收并保存所述实时定位时刻及所述实时定位时刻对应的所述实时位置信息、所述压力异常变化时刻以及所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息；

第二存储模块，用于保存预先生成的供水管道电子地图；

轨迹生成模块，连接所述第一存储模块，用于根据所述实时定位时刻及对应的所述实时位置信息生成所述柔性管道机器人的行走轨迹；

第一标记模块，分别连接所述第一存储模块和所述轨迹生成模块，用于将所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息于所述行走轨迹上给出漏点标记；

第二标记模块，分别连接所述第二存储模块和所述第一标记模块，用于将包含所述漏点标记的所述行走轨迹标记于所述供水管道电子地图上，以供地面监控人员进行实时查看。

2.根据权利要求1所述的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，其特征在于，所述定位模块为GPS模块。

3.根据权利要求2所述的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，其特征在于，还包括若干GPS信号增强器，设置于所述供水管道外部，用于对所述柔性管道机器人的所述定位模块进行信号增强。

4.根据权利要求1所述的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，其特征在于，所述定位模块为北斗定位模块。

5.根据权利要求1所述的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，其特征在于，还包括云平台，连接所述上位监控端，用于获取标记有包含所述漏点标记的所述行走轨迹的所述供水管道电子地图进行数据备份，以供进一步分析使用。

6.根据权利要求1所述的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，其特征在于，所述上位监控端还包括显示模块，连接所述第二标记模块，用于显示标记有包含所述漏点标记的所述行走轨迹的所述供水管道电子地图。

7.一种基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任意一项所述的基于柔性管道机器人的供水管道漏点检测系统，所述供水管道漏点检测方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述柔性管道机器人在所述供水管道内部行走过程中进行实时定位得到所述柔性管道机器人的实时定位时刻及所述实时定位时刻对应的实时位置信息；

步骤S2，所述柔性管道机器人在所述行走过程中实时检测所述供水管道中由于漏点导致的压力异常变化，并在检测到所述压力异常变化时输出压力异常变化时刻以及所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息；

步骤S3，所述上位监控端根据所述实时定位时刻及对应的所述实时位置信息生成所述柔性管道机器人的行走轨迹；

步骤S4，所述上位监控端将所述压力异常变化时刻对应的所述实时位置信息于所述行走轨迹上给出漏点标记；

步骤S5，所述上位监控端将包含所述漏点标记的所述行走轨迹标记于所述供水管道电子地图上，以供地面监控人员进行实时查看。

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