CN114981583A - 通过潜水器操作检测不规则的系统和方法 - Google Patents

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CN114981583A CN202080093542.1A CN202080093542A CN114981583A CN 114981583 A CN114981583 A CN 114981583A CN 202080093542 A CN202080093542 A CN 202080093542A CN 114981583 A CN114981583 A CN 114981583A
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西蒙·米兹拉希
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Abstract

在本文中公开的是一种潜水器，其具有一个或多个传感器，该传感器被配置成从液体输送通道的内部区域收集信号；及处理器，该处理器被配置成：从所述一个或多个传感器获得所述信号，根据所述信号计算所述液体输送通道的直径和周长，根据所述直径和周长确定在所述液体输送通道的内表面上是否存在不规则，及生成通知来通报在所述内表面上检测到不规则。

Description

通过潜水器操作检测不规则的系统和方法
技术领域
本公开一般涉及潜水器。
背景技术
输送流体的液体输送通道如管道、下水道和隧道需要维护以防止损伤和泄漏，从而导致昂贵的维修和经济损失。液体输送通道中的损伤和不规则的检测需要高效地且及时地出现，从而避免过度损伤和代价大的维修。由于大的分布网络以及环境卫生，所以这些需要不得不定期维护和维修的非常广泛的和错综复杂的基础设施。检测到泄漏和损伤越快，对于基础设施及其周围地区的损伤越小。
发明内容
结合系统、工具和方法描述和示例说明其下列实施方案和方面，该系统、工具和方法旨在是示例性的和说明性的，而不限制范围。
提供了一个实施方案，潜水器，其包括至少一种传感器，其被配置成从液体输送通道的内部区域内收集信号；及至少一种处理器，其被配置成从所述至少一种传感器获得所述信号，根据所述信号计算液体输送通道的直径和周长，根据所述直径和周长确定在液体输送通道的内表面上是否存在不规则，及生成通知来通报在所述内表面上检测到不规则。
在一些实施方案中，将所述直径和周长与校准直径和校准周长进行比较，以确定在内表面上是否检测到不规则。
在一些实施方案中，所述潜水器进一步包括推进系统可操作以有助于将不透液体的外部套管与预定的参照点重新对齐。
在一些实施方案中，所述至少一种处理器进一步被配置成将所述直径和周长与所述校准直径和校准周长进行比较，确定所述外壳已偏离所述液体输送通道的中心纵向轴线，操作所述推进系统以将外壳与所述中心纵向轴线重新对齐。
在一些实施方案中，所述潜水器进一步包括发射单元，其被配置成通过所述液体输送通道发射信号。
在一些实施方案中，所述发射单元是用于发射光环的光发射器，并且所述传感器是用于收集至少一个图像的成像传感器。
在一些实施方案中，所述发射单元是用于发射预定波长的声音的声音发射器，并且所述传感器是用于收集反射声波的麦克风。
在一些实施方案中，所述潜水器进一步包括用于向计算机发送所述通知的发送器。
在一些实施方案中，所述发送器便于计算机用户远程操作所述至少一种处理器。
进一步提供了一个实施方案，一种配置成检测液体输送通道中的不规则的系统，所述系统包括潜水器，其具有至少一种传感器，其被配置成从液体输送通道的内部区域和表面内获得信号；及至少一种处理器，其被配置成从所述至少一种传感器获得所述信号，根据所述信号计算液体输送通道的直径和周长，根据所述直径和周长确定在液体输送通道的内表面上是否存在不规则，及生成通知来通报在所述内表面上检测到不规则。
在某些实施方案中，将所述直径和周长与校准直径和校准周长进行比较，以确定在内表面上是否检测到不规则。
在某些实施方案中，所述潜水器进一步包括推进系统可操作以有助于将不透液体的外部套管与预定的参照点重新对齐。
在某些实施方案中，所述至少一种处理器进一步被配置成将所述直径和周长与所述校准直径和校准周长进行比较，确定所述外壳已偏离所述液体输送通道的中心纵向轴线，及操作所述推进系统以将外壳与所述中心纵向轴线重新对齐。
在某些实施方案中，所述潜水器进一步包括发射单元，其被配置成通过所述液体输送通道发射信号。
在某些实施方案中，所述发射单元是用于发射光环的光发射器，并且所述传感器是用于收集至少一个图像的成像传感器。
在某些实施方案中，所述发射单元是用于发射预定波长的声音的声音发射器，并且所述传感器是用于收集反射声波的麦克风。
在某些实施方案中，所述系统进一步包括计算机及用于向所述计算机发送通知的发送器。
在某些实施方案中，所述发送器便于计算机用户远程操作潜水器。
除了上述示例性方面和实施方案，进一步方面和实施方案将通过参照图及通过研究下列具体实施方式而变得显而易见。
附图说明
在下列附图中示例说明所公开的主题的一些非限制性的示例性实施方案或特征。
图1示意性地图解说明根据某些示例性实施方案操作用于检测液体输送通道中的不规则的潜水器的系统；
图2示意性地图解说明根据某些示例性实施方案用于检测液体输送通道中的不规则的潜水器；
图3A-3E示出根据某些示例性实施方案位于液体输送通道中的潜水器；
图4概述了根据某些示例性实施方案校准所述潜水器的操作；
图5概述了根据某些示例性实施方案沿着液体输送通道的中心纵向轴线重新对齐所述潜水器的操作；及
图6概述了根据某些示例性实施方案在液体输送通道上检测不规则的操作。
出现在一幅或多幅附图中的相同、重复、等同或相似的结构、元件或部件通常用相同的参考数字标记，任选地用附加的一个或多个字母或字母标记以在相似的实体或实体的变体之间做出区分，并且可以不反复标记和/或描述。
图中所示的组件和特征的尺寸是为了方便或清楚的呈现而选择的，不一定按比例或真实视角显示。为了方便或清楚起见，一些元件或结构未示出或仅部分示出和/或以不同的视角或从不同的观点示出。意味着了对先前呈现的元件的引用，而不必进一步引用它们出现的附图或描述。
具体实施方式
在本文中公开的是根据某些示例性实施方案操作用于检测液体输送通道中的不规则的潜水器的系统和方法。
参照图1将看出，示意性地图解说明了根据某些示例性实施方案的系统100，其包括用于检测液体输送通道120的不规则，一般标记为160的潜水器105。在一些实施方案中，所述不规则是突出到液体输送通道120的内部区域的物体，或者例如由于腐蚀、碰撞液体输送通道120的物体等对液体输送通道120造成的泄漏和损伤。本领域的技术人员理解，液体输送通道120可以具有任何几何形状，如圆柱形状、矩形形状、五边形形状等。系统100包括发射单元110，其被配置成将潜水器105插入到液体输送通道120的第一开口125。发射单元110被配置成插入潜水器105以与液体输送通道120的中心纵向轴线150平行对准。本领域的技术人员理解，所述中心纵向轴线150平行于液体输送通道120内表面122的取向。系统100包括用于从液体输送通道120的第二开口135提取潜水器100的收集单元130。系统100包括用于监视潜水器105并与潜水器105通信的计算机145。如箭头148示意性地所示，包括在系统100中的任何一个或多个通信设备将潜水器105连接或链接至计算机145。在某些实施方案中，计算机145可以允许用户远程操作潜水器105，例如，当由于潜水器105的内部错误，潜水器105必须远程关闭或引导至收集单元130时。潜水器105被配置成沿着中心纵向轴线150行进并当偏离中心纵向轴线150时自行重新对齐，如结合图4所述。
现在参照图2，其示意性地图解说明根据某些实施方案的潜水器105，其具有外壳200、电源215和通信单元245。潜水器105被配置成执行计算机程序产品，所述计算机程序产品包括具有嵌入其中的程序代码的非暂时性计算机可读存储介质，该程序代码可由至少一个硬件处理器210执行。
潜水器100包括被配置成发射预定的信号的发射单元202。在一些实施方案中，发射单元202包括将一种或多种预定波长的光发射到流体输送通道120中的光源205(图1)。在某些实施方案中，光发射器205包括一个或多个发光二极管(“LED”)(未示出)，以提供处于预定的波长例如在可见光谱内的光。在某些实施方案中，光发射器205可以包括红外光发射器(未示出)以发出红外光谱内的光。在一些实施方案中，光发射器205以环的形状如光环300发射光(图3)。发射单元202可以包括用于发射声音谱内的波长的声音发射器203以便于利用声纳检测来检测不规则。
发射自发射单元202的信号从内表面122(图1)反射并由潜水器105的传感器单元206收集。在一些实施方案中，传感器单元206包括液体输送通道120内部的照相机208。照相机208被校准以获得由光发射器205发射的波长谱内的图像，因此，如果光发射器205发射红外光，则照相机208被校准以获得示出红外图像的图像。在一些实施方案中，传感器单元206包括声音传感器212如麦克风，以从液体输送通道120内部收集声音，例如，由声音发射器203发射的液体输送通道120表面的声音反射。
在一些实施方案中，当潜水器105插入到液体输送通道120中时，潜水器105根据由传感器206获得的初始信号计算校准环305(图3)。校准环305提供参考以确定潜水器105是否与中心纵向轴线150对齐及是否在液体输送通道120上检测到不规则。校准环305包括校准直径、校准周长、校准区域和有助于检测液体输送通道150内的不规则和潜水器105定位的任何其它相关值。在一些实施方案中，校准环305储存在潜水器105的存储器260中。校准环305为处理器210提供数据，通过该数据可以检测到不规则并且可以确定潜水器的定位和对齐，如结合图5-6所述。
在一些实施方案中，潜水器105可以包括一个或多个机械传感器，一般标记为250，被配置成从内表面122检测潜水器105的位置。机械传感器250可以从外壳200延伸达到内表面122，使得一个或多个机械传感器250压缩和/或延伸以确定由此向处理器210提供信号，即潜水器105已偏离中心纵向轴线150。根据一个或多个机械传感器250延伸和/或压缩的长度，潜水器105行进以与中心纵向轴线150重新对齐。
电源215可以是可充电电池或利用了流体输送通道120中的流体流动的液压系统，以向潜水器100供电。通信单元245被配置成使潜水器能够与计算机145(图1)通信。在一些实施方案中，潜水器100可以包括气压计220和温度计225以检测流体输送通道120中的气压和温度。
在一些实施方案中，潜水器100可以包括推进系统235以便于将潜水器100定位在液体输送通道120的中心并沿预定的方向在液体输送通道120中移动。推进系统235可以包括电机237，一个或多个螺旋桨、转子，一般标记为238等。
通信单元245被配置成通过包括在系统100中的任何一个或多个通信设备在潜水器105和计算机145之间(图1)提供通信。
参照图3A-3E，示意性地图解说明根据某些示例性实施方案定位在液体输送通道120中的潜水器105。图3A示意性地图解说明根据某些示例性实施方案位于液体输送通道120中心轴线的潜水器105的后视图。潜水器105发射在液体输送通道120内发亮的光环300，以便于确定液体输送通道120的直径和周长。潜水器105产生校准环305，其根据校准直径和校准周长的计算产生，所述校准直径和校准周长用于确定潜水器在液体输送通道120内的对齐和位置。
图3B示意性地图解说明根据某些示例性实施方案偏离在液体输送通道120的中心纵向轴线150(图1)下方的潜水器105的后视图。根据在本文中结合图5所述，当潜水器105确定它已偏离中心纵向轴线150(图1)时，一般标记为238a的电机移动潜水器105以与中心纵向轴线150重新对齐。
图3C示意性地图解说明根据某些示例性实施方案偏离在液体输送通道120的中心轴线上方的潜水器105的后视图。根据在本文中结合图5所述，当潜水器105确定它已偏离中心纵向轴线150(图1)时，一般标记为238b的电机移动潜水器105以与中心纵向轴线150重新对齐。
图3D示意性地图解说明根据某些示例性实施方案偏离至液体输送通道120的中心轴线左方的潜水器105的后视图。根据在本文中结合图5所述，当潜水器105确定它已偏离中心纵向轴线150(图1)时，一般标记为238c的电机移动潜水器105以与中心纵向轴线150重新对齐。
图3E示意性地图解说明根据某些示例性实施方案偏离至液体输送通道120的中心轴线右方的潜水器105的后视图。根据在本文中结合图5所述，当潜水器105确定它已偏离中心纵向轴线150(图1)时，一般标记为238d的电机移动潜水器105以与中心纵向轴线150重新对齐。
图4概述了根据某些示例性实施方案校准潜水器105(图1)以确定液体输送通道120(图1)的中心纵向轴线150(图1)的操作。
在操作400中，潜水器105发射信号到液体输送通道120中。所发射的信号可以是来自光发射器205(图2)的光、来自声音发射器210(图2)的声音等。在一些实施方案中，所发射的光呈对称环300(图3)的形状。
在操作410中，潜水器105从液体输送通道120收集信号。信号由传感器206(图2)收集，例如从内表面122(图2)反射的光由光传感器如照相机208收集，或者声音由声音传感器如麦克风212(图2)收集。
在操作420中，潜水器105根据所收集的信号计算液体输送通道120的校准直径和周长。
在操作430中，潜水器105根据所述直径和周长计算中心纵向轴线150(图1)。
在操作430中，中心纵向轴线150、直径和周长储存在存储器260(图2)中。
注意，图4中概述的操作可以是任选的，并且在一些实施方案中，在插入到液体输送通道120中之前，向潜水器105提供直径、周长和中心纵向轴线150。直径、周长和中心纵向轴线150为潜水器105提供参考数据，其有助于确定潜水器105是否根据中心纵向轴线150对齐及在液体输送通道120上是否存在不规则160(图1)。根据在本文中结合图5所述，当潜水器105确定它已偏离中心纵向轴线150(图1)时，一般标记为238c的电机移动潜水器105以与中心纵向轴线150重新对齐。
图5概述了根据某些示例性实施方案沿着液体输送通道120(图1)的中心纵向轴线150(图1)重新对齐潜水器105(图1)的操作。如上面图4中所述执行操作400和410。
在操作500中，潜水器105计算液体输送通道120的直径和周长。所述直径和周长可以依据光环300的直径和周长的计算。
在操作510中，潜水器105确定潜水器105在液体输送通道120中相对于中心纵向轴线150的位置。
在操作520中，潜水器105比较所述潜水器位置与中心纵向轴线150。如结合图2-3E所述，潜水器105操作推进系统235以将潜水器105与中心纵向轴线150重新对齐。
在操作530中，潜水器105与中心纵向轴线150重新对齐。
图6概述了根据某些示例性实施方案检测液体输送通道120(图1)上的不规则的操作。如上面图4中所述执行操作400和410，并且如上面图5中所述执行操作500。
在操作600中，潜水器105将所述直径和周长与所述校准直径和校准周长分别进行比较。
在操作610中，潜水器105确定沿液体输送通道120是否存在不规则。潜水器105确定所述直径和周长是否匹配所述校准直径和校准周长。若所述直径和周长不匹配所述校准直径和校准周长，潜水器105确定检测到不规则160，因此执行操作620。若所述直径和周长匹配所述校准直径和校准周长，潜水器105确定未检测到不规则160，并且潜水器105执行操作400。
在操作620中，潜水器105产生不规则存在的通知。在一些实施方案中，通知包括不规则160沿液体输送通道120的位置，潜水器105检测到不规则160的日期和时间，获得不规则160的图像，及潜水器105收集或分析的任何附加信息。
在操作630中，潜水器105储存所述通知。通知储存在存储器260(图2)中，以便一旦从液体输送通道120中提取出潜水器105，将通知提供给计算机145(图1)。
在操作640中，潜水器105向计算机145提供通知。
在本公开一些实施方案的上下文中，举例来说且非限制性，术语如'操作'或'执行'也分别意味着能力如'可操作的'或'可执行的'。举例说明，词形变化的术语如'事物性质'意味着事物的性质，除非另外从其上下文清楚可见。
术语'处理器'或'计算机'或者其系统在本文中用作本领域的普通语境如通用处理器或微处理器、RISC处理器或者DSP，可能包括附加元件如存储器或通信端口。任选地或附加地，术语'处理器'或'计算机'或者其派生词表示这样的设备，其能够执行规定的或并入的程序，和/或能够控制和/或访问数据存储设备和/或其它设备如输入和输出端口。术语'处理器'或'计算机'还表示连接、和/或链接和/或以其它方式通信的多个处理器或计算机，可能共享一个或多个其它资源如存储器。
术语'软件'、'程序'、'软件编制步骤'或'编制步骤'或'软件代码'或‘代码’或'应用'可根据其上下文互换使用，并且表示一个或多个指令或指示或用于执行一系列操作的电路图，所述一系列操作通常表示算法和/或其它过程或方法。程序储存在介质如RAM、ROM或者磁盘之中或之上，或者嵌入设备如处理器可访问和可执行的电路图或其它电路图中。
处理器和程序可至少部分地构建同一设备，如电子栅的阵列如FPGA或ASIC，其被设计用来执行程序化的操作序列，并任选地包括处理器或其它电路图或者与处理器或其它电路图链接。
术语计算机化的设备或计算机化的系统或相似术语表示包括根据一个或多个程序可操作的或操作的一个或多个处理器的设备。
如在本文中所用，而非限制性，模块代表系统的部件，如操作在相同单元上或在不同单元上的一个或多个其它部件或者与在相同单元上或在不同单元上的一个或多个其它部件互相作用的程序的部件，或者与一个或多个其它元件互相作用的电子元件或组件。
如在本文中所用，而非限制性，过程代表用于实现某一目标或结果的操作的集合。如在本文中所用，术语'服务器'表示向一种或多种其它设备提供数据和/或一种或多种操作服务的计算机化的设备。
用于目标或其变体的术语'配置'和/或'适配'意味着至少利用经设计的和/或执行的和/或可操作的或操作的软件和/或电子电路和/或辅助设备来实现目标。d
储存和/或包括程序和/或数据的装置构成了制品。除非另有说明，程序和/或数据储存在非暂时性介质之中或之上。在公开了电气或电子设备的情况下，假定将适当的电源用于其操作。
流程图和框图图解说明了根据本公开的主题的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能或操作。就这一点而言，流程图或框图中的每一框可代表程序代码的模块、段或部分，所述程序代码包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，所示或描述的操作可以以不同的顺序或组合发生或者作为并发操作而不是顺序操作发生，以实现相同或等价的效果。
下面权利要求书中的所有装置或步骤加上功能元件的相应结构、材料、动作和等价物旨在包括用于与如具体要求保护的其它要求保护的元件组合来执行功能的任何结构、材料或动作。如在本文中所用，单数形式“一”、“一个”和“一种”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”和/或“具有”指定了所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或元件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、要素、元件和/或其组。
如在本文中所用，用于目标或其变体的术语“配置”和/或“适配”意味着以设计用于和/或实施和/或可操作的或操作的方式使用材料和/或元件以实现目标。
当列举值的范围时，仅仅是为了方便或简洁，并且包括所有可能的子范围以及在该范围内和该范围的边界附近的各个数值。除非另有说明，任何数值还包括实现实施方案或方法的实际接近值，并且整数值不排除小数值。子范围值和实际接近值应视为具体公开的值。
如在本文中所用，两个字符实体或值之间的省略号(…)分别表示字符实体或值的包含性范围。例如，A……Z意味着从A至Z的所有字母包括在内。
除非另有说明，在本文中使用的术语不应被理解为限制性的，并且仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制所公开的主题。尽管已经说明和描述了所公开主题的某些实施方案，但应当清楚本公开不限于本文中描述的实施方案。不排除许多修改、改变、变化、替换和等价物。
所附的权利要求书中的术语应被解释而不是限制为如说明书中所表征或描述的。

Claims (18)

1.一种潜水器，其包括：
至少一种传感器，其被配置成从液体输送通道的内部区域内收集至少一种信号；及,
至少一种处理器，其被配置成：
从所述至少一种传感器获得所述信号；
根据所述至少一种信号计算所述液体输送通道的直径和周长；
根据所述直径和周长确定在所述液体输送通道的内表面上是否存在不规则；及
生成通知来通报在所述内表面上检测到不规则。
2.根据权利要求1的潜水器，其中将所述直径和周长与校准直径和校准周长进行比较，以确定在内表面上是否检测到不规则。
3.根据在前权利要求中任一项的潜水器，其进一步包括推进系统，该推进系统可操作以有助于将所述不透液体的外部套管与预定的参照点重新对齐。
4.根据权利要求3的潜水器，其中所述至少一种处理器进一步被配置成：
将所述直径和周长与所述校准直径和校准周长进行比较；
确定所述外壳已偏离所述液体输送通道的中心纵向轴线；及
操作所述推进系统以将外壳与所述中心纵向轴线重新对齐。
5.根据在前权利要求中任一项的潜水器，其进一步包括发射单元，该发射单元被配置成通过所述液体输送通道发射信号。
6.根据权利要求5的潜水器，其中
所述发射单元是用于发射光环的光发射器；并且
所述传感器是用于收集至少一个图像的成像传感器。
7.根据权利要求5的潜水器，其中
所述发射单元是用于发射预定波长的声音的声音发射器；并且
所述传感器是用于收集反射声波的麦克风。
8.根据在前权利要求中任一项的潜水器，其进一步包括用于向计算机发送所述通知的发送器。
9.根据权利要求8的潜水器，其中所述发送器有助于计算机用户远程操作所述至少一种处理器。
10.一种被配置成检测在液体输送通道上的不规则的系统，所述系统包括：
潜水器，其具有
至少一种传感器，该传感器被配置成从所述液体输送通道的内部区域和表面内获得至少一种信号；及,
至少一种处理器，该处理器被配置成：
从所述至少一种传感器获得所述信号；
根据所述至少一种信号计算液体输送通道的直径和周长；
根据所述直径和周长确定在所述液体输送通道的内表面上是否存在不规则；及
生成通知来通报在所述内表面上检测到不规则。
11.根据权利要求10的潜水器，其中将所述直径和周长与校准直径和校准周长进行比较，以确定在内表面上是否检测到不规则。
12.根据权利要求10-11的系统，其中所述潜水器进一步包括推进系统，该推进系统可操作以有助于将所述不透液体的外部套管与预定的参照点重新对齐。
13.根据权利要求12的系统，其中所述至少一种处理器进一步被配置成：
将所述直径和周长与所述校准直径和校准周长进行比较；
确定所述外壳已偏离所述液体输送通道的中心纵向轴线；及
操作所述推进系统以将外壳与所述中心纵向轴线重新对齐。
14.根据权利要求10-13的系统，其中所述潜水器进一步包括发射单元，其被配置成通过所述液体输送通道发射信号。
15.根据权利要求14的系统，其中
所述发射单元是用于发射光环的光发射器；并且
所述传感器是用于收集至少一个图像的成像传感器。
16.根据权利要求14的系统，其中
所述发射单元是用于发射预定波长的声音的声音发射器；并且
所述传感器是用于收集反射声波的麦克风。
17.根据权利要求10-17的系统，其进一步包括：
计算机；及
用于向所述计算机发送所述通知的发送器。
18.根据权利要求18的潜水器，其中所述发送器有助于计算机用户远程操作所述潜水器。
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