CN113437702A - 一种用于顶管法敷设电缆的工况检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，属于电力运维技术领域。包括装置本体，装置本体为倒扣设置的弧形结构，装置本体上设置有导向轮、辅助轮、摄像机、电源模块和控制模块；导向轮均与电缆管的内壁抵接，包括位于装置本体顶部的至少一个导向轮、以及成对设置在装置本体下部左右两侧的其他导向轮；位于装置本体顶部的导向轮通过伸缩杆与装置本体连接；位于装置本体顶部的导向轮和/或位于装置本体下部两侧的至少一对导向轮为驱动轮；辅助轮成对设置在装置本体内部的左右两侧；辅助轮与装置本体可伸缩式连接，均与待检测电缆抵接；摄像机设置在装置本体的内侧，用于拍摄待检测电缆。本发明能够实现对电缆运行工况的全方位检测。

Description

一种用于顶管法敷设电缆的工况检测装置

技术领域

本发明属于电力运维技术领域，具体涉及一种用于顶管法敷设电缆的工况检测装置。

背景技术

在电力电缆敷设时，非开挖的顶管技术由于不破坏地面设施、减少了施工开挖工作量、减少施工周期等优点，应用越来越广泛。对于顶管法敷设的电缆，在工程验收时应检查电缆外护套的状况；对于正在运行的电缆，也需要对其进行巡检，查看其日常运行工况，避免出现事故。但目前小口径顶管因其管道狭窄，人工无法直接对其内电缆进行检查，这种情况下，就出现了一些能够对管内电缆进行巡检的装置。

如专利文献CN209626825U提出一种多镜头电缆管道内窥装置，包括主支架，所述主支架呈与电缆表面相适配的弧形结构，所述主支架与电缆表面相适配的一侧设有至少三个滚轮，所述主支架的另一侧以及其两端设有至少三个摄像头，所述各摄像头均分别通过传输支线与传输总线连接，所述传输总线连接后台显示装置；该专利所述主支架能够沿电缆移动，并可实现多视觉角度拍摄电缆本体与管道情况。但该专利需要使用硬质电缆人工控制主体支架的移动，自动化程度不高，也不适用一些较长的管道。

又如专利文献CN105576563A提出一种电缆管道巡检机器人，包括两段式车体、设置在所述车体前后的摄像检测组件、设置在车体两侧的行走机构及其辅助移动机构；所述摄像检测组件包括两台高清摄像机和两组变亮度LED灯，所述行走机构包括两组行走轮、驱动行走轮滚动的电机，与电机相连的行走轮转轴竖向设置，行走轮的竖向截面侧边呈内凹弧形以夹紧管道内铺设的电缆线路行走移动，所述辅助移动机构包括车体下方的多组滚珠和连接于电机保护外壳上方以使行走轮夹紧电缆的推动机构；所述车体内部设有控制器，所述控制器与行走机构、摄像检测组件相连以控制LED灯的亮度、行走机构的动作及摄像机的工作。该发明能够实现对管道内电缆的自动巡检；但该专利的行走轮采用夹紧电缆的方式移动，这种方式基于与电缆外护套之间的摩擦力，一方面易受电缆弯曲度及表面的水渍、油渍影响，另一方面也极易发生倾斜造成行走轮与管壁接触影响移动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种用于顶管法敷设电缆的工况检测装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，包括装置本体，所述装置本体为倒扣设置的弧形结构，所述装置本体上设置有导向轮、辅助轮、摄像机、电源模块和控制模块；

所述导向轮的数量至少为五个，均与电缆管的内壁抵接，包括位于所述装置本体顶部的至少一个所述导向轮、以及成对设置在所述装置本体下部左右两侧的其他所述导向轮；

位于所述装置本体顶部的所述导向轮通过伸缩杆与所述装置本体连接；位于所述装置本体顶部的所述导向轮和/或位于所述装置本体下部两侧的至少一对导向轮为驱动轮；

所述辅助轮的数量至少为两个，成对设置在所述装置本体内部的左右两侧；所述辅助轮与所述装置本体可伸缩式连接，均与待检测电缆抵接；

所述摄像机设置在所述装置本体的内侧，用于拍摄待检测电缆；

所述电源模块用于提供电能；

所述控制模块用于控制本发明的移动、控制所述摄像机的拍摄并存储录像文件。

进一步的，位于所述装置本体顶部的所述导向轮能够沿所述伸缩杆的中心轴线转动。

进一步的，所述装置本体的内侧还设置有补光灯，所述补光灯为LED灯带，沿所述装置本体的周向设置，用于为所述摄像机提供光照。

进一步的，所述装置本体的内侧还设置有超声波模块，所述超声波模块用于检测电缆局部放电时所发出的超声波信号。

进一步的，所述装置本体的内侧还设置有热成像模块，所述热成像模块用于检测电缆的局部发热现象。

进一步的，所述装置本体的前端还设置有摄像机。

进一步的，还包括控制终端，所述控制终端通过控制线缆与所述控制模块电性连接。

使用顶管施工技术进行电缆敷设过程中不需要进行地面的开挖工作，也不会对周围的建筑物产生影响，不需要拆迁，也不会影响交通的正常运行，并且施工过程中不易受到天气的影响，也不会造成环境的污染以及管道的段差变形。因此，顶管施工技术因其高效性、安全性、经济性以及省时性，应用越来越广泛。

目前电力顶管多采用MPP改性聚丙烯实壁管，相较于市政所用的混凝土顶管或其他电缆管来说，MPP顶管管径较小，单根管内也仅敷设一根电缆。因此，针对常规电缆管或常规电缆管内电缆的自动化检测手段多不适用于MPP顶管。

因MPP顶管管径小，特别是敷设电缆后管内空间更加狭小，因此，对管内进行检测比较困难。现有技术对这种小口径电缆管的检测，多集中在无电缆的空管道巡检上，如专利文献CN210092742U提出一种电缆管道巡检装置，所述巡检装置设置有摄像头和照明灯，能够通过无线遥控进入预埋的电力电缆管道，通过后台的监控终端进行无线遥控、实时图像显示和图像储存等功能，能为电力电缆穿管前情况探查和为电力电缆竣工验收隐蔽工程部分提供实时图像。

而对于已敷设电缆的MPP顶管来说，如何使检测装置能适合管内的狭小空间是必须要解决的技术问题。如专利文献CN209626825U所提出的一种多镜头电缆管道内窥装置，所述内窥装置的主支架采用与电缆表面相适配的弧形结构，正好能放置在电缆上部的狭小空间内；但该内窥装置无法实现自主移动，其移动需要使用硬质电缆推动，因此，该内窥装置仅适用于一些较短长度的顶管，或仅能对顶管管口附近的电缆进行检测。

又如专利文献CN105576563A所提出的电缆管道巡检机器人能够适用于管内狭小空间，也能够进行自主移动。所设置的行走机构（行走轮）设置在电缆的两侧，通过夹紧电缆进行行走移动。但所述巡检机器人未设置防倾斜（倾倒）措施或纠斜措施，在行走过程中极易发生倾斜造成行走轮与管壁接触，此时行走轮与管壁之间的摩擦力方向，和行走轮与电缆之间的摩擦力方向相反，因此，会极大的影响所述巡检机器人的移动效果，甚至会卡在管道中间无法移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明能够适用于已敷设电缆后顶管内的狭小空间，也能够进行安全、有效的自主移动。

本发明利用多个导向轮将装置本体支撑在电缆管的内部，同时顶部导向轮能够通过伸缩杆调整高度，从而使本发明能够适用于多种管径的电缆管；本发明的驱动轮与电缆管内壁抵接，摩擦力大，在驱动本发明移动时，能够避免出现打滑现象；顶部导向轮能够起到转向轮的作用，能够控制本发明的前进方向；本发明还设置有多个辅助轮，辅助轮能够确保本发明在移动时不受电缆弯曲的影响，能够自动沿电缆移动。

本发明设置了多个广角摄像机和LED补光灯带，能够对管内电缆进行多角度拍摄，工作人员能够通过录像对电缆外护套状况进行检查；本发明还设置有超声波模块，能够对电缆的局部放电现象进行检测；本发明还设置有热成像模块，能够对电缆的局部发热现象进行检测。本发明通过设置的摄像机、超声波模块和热成像模块，能够实现对电缆运行工况的全方位检测。本发明的前端也设置有摄像机，能够对电缆管的内部状况或通堵情况进行检查。

本发明还能够连接控制线缆和控制终端，工作人员可利用控制终端实时查看录像或检测结果，也能够进行实时的手动控制；当本发明因故无法移动时，可利用控制线缆将本发明从电缆管内拉出。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1：本发明实施例1的结构示意图之一；

图2：本发明实施例1的结构示意图之二；

图3：本发明实施例1的结构示意图之三；

图4：本发明实施例3的结构示意图；

图5：本发明实施例4的结构示意图；

图6：本发明实施例5的结构示意图；

其中：11-电缆管，12-电缆，2-装置本体，21-伸缩杆，3-导向轮，4-辅助轮，5-摄像机，51-补光灯，6-电源模块，7-控制模块，8-超声波模块，9-热成像模块。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

需注意的是，在本发明的描述中，术语“左右”、“前后”、“底顶”、“内外”、“上下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

参阅图1-图3，本实施例所提供的电缆工况检测装置包括装置本体2，装置本体2整体呈弧形结构，倒扣设置在电缆12的上部，中心轴线与电缆管11的中心轴线平行。

装置本体2上还设置有多个导向轮3，导向轮3均与电缆管11的内壁抵接，用于将本发明支撑在电缆管11的内部，还能够驱动本发明沿电缆管11的轴向移动。本实施例共设置5个导向轮3，包括成对设置在装置本体2下部两侧的4个导向轮3、以及设置在装置本体2顶部的1个导向轮3。当然，导向轮3的数量可根据实际情况调整，但不能少于5个。

位于顶部的导向轮3通过伸缩杆21与装置本体2连接，伸缩杆21为自动伸缩杆，能够自动将顶部的导向轮3弹出与电缆管11的内壁抵接。同时，通过调整伸缩杆21的长度，能够调整顶部导向轮3与底部导向轮3之间的距离，因此本发明能够适用于不同内径的电缆管11，也能够使本发明跨越电缆管11内壁上的凸起。

本实施例在具体实施时，可将位于顶部的导向轮3设置为驱动轮，将其他导向轮3设置为被动轮；当然也可将底部的4个导向轮3、或其中一对导向轮3设置为驱动轮，其他导向轮3设置为被动轮；同样也可以将全部导向轮3均设置为驱动轮。

电缆12在电缆管11内敷设后，可能不会处于完全平直状态，或没有完全位于电缆管11的最底部，在这种情况下，为使本发明前进时不受电缆12状态的影响，本实施例还在装置本体2的内侧设置了多个辅助轮4，辅助轮4为柱状结构，中心轴线均与电缆12的中心轴线垂直；辅助轮4均会自动弹出与电缆12的表面接触。本实施例共设置了4个辅助轮4，成对设置在装置本体2内部的左右两侧。当本发明在电缆管11内移动时，能够在辅助轮4作用下，自动沿电缆12调整移动角度；同时，辅助轮4与装置本体2之间的距离可调，能够适用于不同线径的电缆12。当然，辅助轮4的数量可根据实际情况调整，但不能少于2个。

本发明为了对电缆12的状况进行可视化的检测，还在装置本体2上设置了摄像机5，摄像机5采用具有红外夜视功能的广角摄像机，能够覆盖更广的视角范围，同时也能适用于电缆管内的黑暗环境。本实施例共设置了3个摄像机5，周向均匀设置在装置本体2的内侧。当然，摄像机5的数量可根据实际情况调整，但为了实现对电缆12的更全面拍摄，应周向均匀设置多个摄像机5。

装置本体2的上还设置了电源模块6和控制模块7。电源模块6设置了锂离子电池和充放电电路，用于给本发明提供电能。控制模块7与电源模块6、驱动导向轮3的电机以及摄像机5电性连接，用于控制作为驱动轮的导向轮3的转动（正转或反转，用于控制本发明前进或后退），还用于控制摄像机5的拍摄并存储录像文件。控制模块7可采用MCU模块，因其为常规技术，不再赘述。

本实施例在工作时，能够在电缆管11内沿电缆12方向前进，在前进过程中完成对电缆12状况的拍摄；当完成拍摄后，本实施例能够原路返回，或从电缆管另一端钻出；随后工作人员可调取控制模块7内存储的录像，对电缆12的情况进行人工分析。

实施例2：

本实施例所提供的电缆工况检测装置与实施例1相比，做了以下改进：位于顶部的导向轮3能够同时设置为转向轮。

位于顶部的导向轮3能够沿伸缩杆21的中心轴线转动，能够起到转向的作用，当本发明在前进过程中，轻微转动（沿伸缩杆21的中心轴线转动）顶部的导向轮3，即能够使本发明整体在电缆管11内转动。

同时，控制模块7能够控制顶部导向轮3的转动（沿伸缩杆21的中心轴线转动），从而控制本发明在电缆管11内的转动。

实施例3：

参阅图4，本实施例所提供的电缆工况检测装置与实施例2相比，做了以下改进：本实施例还设置了补光灯51。

补光灯51为一LED灯带，沿周向设置在装置本体2的内侧，整体位于摄像机5旁。

补光灯51设置后呈弧形，能够均匀的照射电缆12，用于为摄像机5提供光照，能够提高拍摄质量。同时，在设置补光灯51后，摄像机5不需要集成红外夜视功能，因此，摄像机5的体积可以更小，能够更方便的设置在装置本体2与电缆12之间；并且采用补光灯51补光后，摄像机5能够拍摄彩色图像，而采用红外夜视拍摄时，所拍摄的图像为黑白色，因此，本实施例所拍摄的图像能够识别电缆12的更多细节。

实施例4：

参阅图5，本实施例所提供的电缆工况检测装置与实施例3相比，做了以下改进：本实施例还设置了超声波模块8和热成像模块9。

超声波模块8设置在装置本体2的内侧，与控制模块7电性连接，用于检测电缆12出现局部放电时所发出的超声波信号；热成像模块9设置在装置本体2的内侧，与控制模块7电性连接，用于检测电缆12上出现的局部发热现象。

当电缆出现局部放电时，在局部放电过程中会产生超声波，并引起局部过热，因此，本实施例能够利用超声波检测法实现对局部放电现象的检测，同时，结合热成像检测，能够使结果更加准确。

当电缆外护套受损后，会造成绝缘性能下降，在运行中会产生发热现象，因此，本实施例能够利用热成像方式检测电缆12的局部发热现象，从而能够对电缆的工况进行更详细的判断。

实施例5：

参阅图6，本实施例所提供的电缆工况检测装置与实施例4相比，做了以下改进：本实施例还在装置本体2的前端设置了摄像机5，该摄像机5旁还设置有向前照射的补光灯。

本实施例所增加的摄像机5朝向本发明的前进方向，与控制模块7电性连接，用于对电缆管11的整体状况进行拍摄。

本实施例在工作时，一方面能够对电缆管11的内部状况进行检查，另一方面，对一些还没有敷设电缆的电缆管，使用本实施例也能对其通堵情况进行检查。

实施例6：

本实施例所提供的电缆工况检测装置与实施例5相比，做了以下改进：本实施例还设置有控制线缆和控制终端。

所述控制线缆一端与控制模块7电性连接，另一端与所述控制终端电性连接。本实施例在工作时，将拖拽控制线缆前进，这种情况下，工作人员可利用所述控制终端实时查看录像或检测结果，也能够进行实时的手动控制；当本发明因故无法移动时，工作人员可利用所述控制线缆将本发明从电缆管内拉出。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，包括装置本体，所述装置本体为倒扣设置的弧形结构，其特征在于：所述装置本体上设置有导向轮、辅助轮、摄像机、电源模块和控制模块；

所述导向轮的数量至少为五个，均与电缆管的内壁抵接，包括位于所述装置本体顶部的至少一个所述导向轮、以及成对设置在所述装置本体下部左右两侧的其他所述导向轮；位于所述装置本体顶部的所述导向轮通过伸缩杆与所述装置本体连接；位于所述装置本体顶部的所述导向轮和/或位于所述装置本体下部两侧的至少一对导向轮为驱动轮；

所述辅助轮的数量至少为两个，成对设置在所述装置本体内部的左右两侧；所述辅助轮与所述装置本体可伸缩式连接，均与待检测电缆抵接；

所述摄像机设置在所述装置本体的内侧，用于拍摄待检测电缆；

所述电源模块用于提供电能；

所述控制模块用于控制本发明的移动、控制所述摄像机的拍摄并存储录像文件。

2.根据权利要求1所述用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，其特征在于：位于所述装置本体顶部的所述导向轮能够沿所述伸缩杆的中心轴线转动。

3.根据权利要求2所述用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，其特征在于：所述装置本体的内侧还设置有补光灯，所述补光灯为LED灯带，沿所述装置本体的周向设置，用于为所述摄像机提供光照。

4.根据权利要求3所述用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，其特征在于：所述装置本体的内侧还设置有超声波模块，所述超声波模块用于检测电缆局部放电时所发出的超声波信号。

5.根据权利要求4所述用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，其特征在于：所述装置本体的内侧还设置有热成像模块，所述热成像模块用于检测电缆的局部发热现象。

6.根据权利要求5所述用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，其特征在于：所述装置本体的前端还设置有摄像机。

7.根据权利要求6所述用于顶管法敷设电缆的工况检测装置，其特征在于：还包括控制终端，所述控制终端通过控制线缆与所述控制模块电性连接。

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