CN202371460U

CN202371460U - 基于数字信号处理的管道内部检测系统

Info

Publication number: CN202371460U
Application number: CN2011205244894U
Authority: CN
Inventors: 丁旭伟; 胡仁昱; 胡泷; 曹晶; 吴德清
Original assignee: CETC 50 Research Institute
Current assignee: CETC 50 Research Institute
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-12-14

Abstract

本实用新型提供一种基于数字信号处理的管道内部检测系统，包括：主控机；操纵架，与主控机连接；爬行器，与主控机和操纵架连接；前端探头，与爬行器连接；主控机包括：DSP视频编辑处理单元；工控机，与DSP视频编辑处理单元连接；液晶显示屏，与工控机连接；工业CAN接口卡，与工控机连接；第一CAN总线收发器，与工业CAN接口卡、PWM电机驱动模块、灯光驱动模块和升降台驱动模块连接；DSP主控制器，与第一CAN总线收发器连接；键盘控制模块，与DSP主控制器连接。本实用新型提供强大的管道内部影像编辑处理能力，并具有更友好的人机操作界面，能在工程现场实时记录和处理管道病害。

Description

基于数字信号处理的管道内部检测系统

技术领域

本实用新型涉及管道内部检测技术领域，具体来说，本实用新型涉及一种基于数字信号处理的管道内部检测系统。

背景技术

管道内部影像检测仪主要用于城市地下管网损裂泄漏后的应急检测抢修及常规检测维护，GIS系统数据采集，检测地下管网的内部质量、使用状态及管网中管道的埋设深度及走向等。原有管道内部影像检测仪主要采用摄像机与可在管道内行走的机器人相配合检测管道内部的破损情况，并通过有线方式把采集的管道内部影像传输给待测管道外端的监视器进行实时显示，施工人员和检测人员可以通过监视器观察到管道内部的真实情况，并能通过前端传感器了解管道内部各种环境状态。

图1为现有技术中一种管道内部影像检测仪的结构示意图。如图1所示，该管道内部影像检测仪100可以包括：

主控机110；

操纵架120，通过10米电缆与主控机110相连接；

爬行器130，与操纵架120相连接；以及

摄像头140，与爬行器130相连接。

其中，主控机110包括：

灯光电压自复位开关101；

电机电流自复位开关102；

爬行器电机驱动单元103；

灯光步进调节单元104；

光电耦合单元105，分别与灯光电压自复位开关101、电机电流自复位开关102、爬行器电机驱动单元103和灯光步进调节单元104相连接；

脉冲计数单元106，分别与灯光电压自复位开关101、电机电流自复位开关102、爬行器电机驱动单元103和灯光步进调节单元104相连接；

MCU控制单元107，分别与脉冲计数单元106和光电耦合单元105相连接；

视频采集单元108，分别与灯光电压自复位开关101、电机电流自复位开关102、爬行器电机驱动单元103和灯光步进调节单元104相连接；

工控机109，分别与MCU控制单元107和视频采集单元108相连接；以及

液晶显示屏111，与工控机109相连接。

另外，操纵架120包括：

150米合成电缆121分别与爬行器130和10米电缆相连接；

旋转角编码模块器122；以及

RS232接口123，分别与旋转角编码模块器122和10米电缆相连接。

但是，原有管道内部影像检测仪存在以下的主要问题：(1)视频影像分辨率低，录像质量不稳定；(2)人机界面不友好，设备笨重，操作不灵活；(3)设备不带外部接口，无法进行功能扩展；(4)功率传输方式效率低，线上能量损耗大；(5)工程现场管道内部影像数据编辑和表格分析能力不足。因此，如果能够提供强大的工程现场管道内部影像编辑处理能力，并具有更加友好的人机操作界面，将极大地提高管道检修人员的工作效率并节约市政维护成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于数字信号处理的管道内部检测系统，能够提供强大的工程现场管道内部影像编辑处理能力，并具有更加友好的人机操作界面，达到工程现场实时记录和处理管道病害的功能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于数字信号处理的管道内部检测系统，包括：

主控机；

操纵架，通过电缆与所述主控机相连接；

爬行器，分别与所述主控机和所述操纵架相连接；以及

前端探头，与所述爬行器相连接；

其中，所述主控机包括：

DSP视频编辑处理单元；

工控机，与所述DSP视频编辑处理单元相连接；

液晶显示屏，与所述工控机相连接；

工业CAN接口卡，与所述工控机相连接；

PWM电机驱动模块，与所述DSP视频编辑处理单元相连接；

灯光驱动模块，与所述DSP视频编辑处理单元相连接；

升降台驱动模块，与所述DSP视频编辑处理单元相连接；

第一CAN总线收发器，分别与所述工业CAN接口卡、所述PWM电机驱动模块、所述灯光驱动模块和所述升降台驱动模块相连接；

DSP主控制器，与所述第一CAN总线收发器相连接；以及

键盘控制模块，与所述DSP主控制器相连接。

可选地，所述操纵架包括：

长距离合成电缆；

测距模块，与所述长距离合成电缆相连接；以及

第二CAN总线收发器，与所述第一总线收发器相连接。

可选地，所述爬行器包括：

坡度传感器模块；

爬行器单元；

第三CAN总线收发器，分别与所述坡度传感器模块、所述爬行器单元和所述第一CAN总线收发器与所述第二CAN总线收发器相连接；以及

前端探头控制模块，与所述第三CAN总线收发器相连接。

可选地，所述前端探头包括：

升降台；

声纳探头；

外部环境探头；以及

旋转摄像头；

其中，所述升降台、所述声纳探头、所述外部环境探头以及所述旋转摄像头分别与所述前端探头控制模块相连接。

可选地，所述长距离合成电缆的长度为150米。

可选地，所述DSP视频编辑处理单元、所述工控机和所述液晶显示屏组成所述管道内部检测系统的工控计算机单元，所述工控计算机单元位于一控制机箱内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型通过DSP主控硬件界面或工控机软件界面的操作对系统各硬件功能进行控制，对城市地下管道内部状况检测并在工程现场对采集的管道内部影像进行实时图像和数据的编辑处理，达到工程现场就能实时采集数据和处理管道病害的使用要求。

本实用新型解决了原有产品视频分辨率低、扩展能力差、人机界面操作不友好和实时图像与数据编辑处理能力不足等问题，是轻便、智能化的模块化检测设备，结合现代计算机与CAN总线通讯技术，进行工程现场智能化数据采集，并向操作人员提供直观的管道内部探测结果。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为现有技术中一种管道内部影像检测仪的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的基于数字信号处理的管道内部检测系统的结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的基于数字信号处理的管道内部检测系统的软件设计流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

图2为本实用新型一个实施例的基于数字信号处理的管道内部检测系统的结构示意图。如图2所示，该基于数字信号处理的管道内部检测系统200可以包括：主控机201、操纵架202、爬行器203以及前端探头204。其中，操纵架202通过电缆与主控机201相连接；爬行器203分别与主控机201和操纵架202相连接；前端探头204与爬行器203相连接。

其中，主控机201可以包括：DSP视频编辑处理单元2010、工控机2011、液晶显示屏2012、工业CAN接口卡2013、PWM电机驱动模块2014、灯光驱动模块2015、升降台驱动模块2016、第一CAN总线收发器2017、DSP主控制器2018和键盘控制模块2019。

工控机2011与DSP视频编辑处理单元2010相连接；液晶显示屏2012与工控机2011相连接；工业CAN接口卡2013与工控机2011相连接；PWM电机驱动模块2014与DSP视频编辑处理单元2010相连接；灯光驱动模块2015与DSP视频编辑处理单元2010相连接；升降台驱动模块2016与DSP视频编辑处理单元2010相连接；第一CAN总线收发器2017分别与工业CAN接口卡2013、PWM电机驱动模块2014、灯光驱动模块2015和升降台驱动模块2016相连接；DSP主控制器2018与第一CAN总线收发器2017相连接；键盘控制模块2019与DSP主控制器2018相连接。

操纵架202可以包括：长距离合成电缆2020、测距模块2021和第二CAN总线收发器2022。其中，长距离合成电缆2020的长度可以为150米；测距模块2021与长距离合成电缆2020相连接；第二CAN总线收发器2022与第一总线收发器2017相连接。

爬行器203可以包括：坡度传感器模块2030、爬行器单元2031、第三CAN总线收发器2032和前端探头控制模块2033。其中，第三CAN总线收发器2032分别与坡度传感器模块2030、爬行器单元2031和第一CAN总线收发器2017与第二CAN总线收发器2022相连接；前端探头控制模块2033与第三CAN总线收发器2032相连接。

前端探头204可以包括：升降台2040、声纳探头2041、外部环境探头2042和旋转摄像头2043。其中，升降台2040、声纳探头2041、外部环境探头2042以及旋转摄像头2043分别与前端探头控制模块2033相连接。

在本实施例中，主控机201中的DSP视频编辑处理单元2010、工控机2011和液晶显示屏2012组成管道内部检测系统200的工控计算机单元205，工控计算机单元205位于一控制机箱内。

在本实施例中，PWM电机驱动模块2014、灯光驱动模块2015、测距模块2021、前端探头控制模块2033等可以组成功能模块单元。各模块之间均采用CAN总线进行通信控制。

本实用新型的软件将摄像头传回的模拟视频信号转换成数字视频信号，实时地显示在显示屏上，并且具有视频录像、视频回放、抓拍图像等功能。本实用新型能通过工控机CAN总线接口和DSP主控制单元进行通信，控制检测仪硬件功能的实现。

本实用新型的软件界面(未图示)描述如下：主界面分为软件菜单区和视频显示区两大部分。软件功能区集中了该软件的所有功能按键，包括视频录像，视频回放，图片抓拍，图片浏览，信息编辑，系统参数设置，画面亮度、对比度、饱和度和色调调节，外部环境信息测量功能，系统硬件控制功能。软件还具有数据编辑功能，通过快捷操作，可以完成视频录像、视频标注、抓拍图片、图片浏览、视频回放、视频转换、刻录光盘几个用户常用的操作。

图3为本实用新型一个实施例的基于数字信号处理的管道内部检测系统的软件设计流程图。如图3所示，该软件设计流程包括：

执行步骤S301，启动DSP视频采集卡；

执行步骤S302，初始化系统设置；

执行步骤S303，进行各功能任务，包括视频预览、开始录像、视频回放、抓拍图片、图片浏览、信息查询、系统设置、画面调节、显示时间、显示距离、标注字符、外部硬件控制、环境信息测量、摄像头复位设置以及电机过载保护等；

执行步骤S304，判断是否需要退出程序，若需要退出，则整个流程结束；若不需要退出，则流程返回步骤S303，继续工作。

在本实施例中，各子功能模块的详细说明如下：

1.视频录制：进行高清视频的压缩和存储，将当前所采集资料实时保存于硬盘中，压缩格式为H.264。

2.视频回放：进行录像文件的浏览和回放。

3.图片抓拍：实时视频显示或回放状态下，对视频图像的抓拍，抓拍的图像保存在硬盘上，格式为BMP位图。

4.图片浏览：对抓拍到的图片进行顺序浏览或选择浏览，可以对图片进行放大和缩小操作。

5.信息记录或查询：进行每次工程前的备忘信息录入和以往工程信息查询。

6.系统参数设置：主要包括三个部分，视频录像管理，时间、距离显示颜色、格式，路径设置。视频录像管理用来设置录像质量。路径设置用来更改录像和图片的保存路径。

7.信息叠加功能：在视频画面上叠加时间日期信息、摄像头前进的距离信息，以及用户通过键盘在视频画面上标注字符。可以设置时间、距离和标注字符的显示颜色，考虑到不同国家的习惯，时间显示格式可以调整，距离显示可以进行长度单位的公英制转换。

8.视频参数设置：便于用户进行亮度、对比度、饱和度、色调调节。

9.软件界面播放功能：进行录像回放控制，比如说暂停、快进、后退、帧进、停止、播放，也可拖动滚动条来播放视频。

10.硬件控制功能：主要完成摄像头焦距控制和控制爬行器前进、停止和后退，以及外部环境传感器的工作状态。使用户通过软件来控制硬件功能的实现。

11.旋转摄像头自动复位功能：主要是便于用户根据使用实际情况调整旋转摄像头复位位置。用户可以分别调整PAN和ROTATE旋转时间，范围在0到128之间，若旋转摄像头的旋转角度距离中线偏大，则减少相应的数值，若旋转摄像头的旋转角度距离中线偏小，则增大相应的数值，用户可以不断执行以上操作，直到旋转摄像头复位位置达到要求。

12.电机过载制动保护功能：当爬行器电机过载，爬行器停止，软件主界面上出现提示对话框，在30秒内前进和后退按键失效，30秒后电机过载保护取消，电机恢复正常工作。

13.管道内部环境信息测量功能：选择是否在爬行器行进过程中同步采集外部环境信息并在软件主界面上显示所采集信息。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种基于数字信号处理的管道内部检测系统(200)，其特征在于，包括：

主控机(201)；

操纵架(202)，通过电缆与所述主控机(201)相连接；

爬行器(203)，分别与所述主控机(201)和所述操纵架(202)相连接；以及

前端探头(204)，与所述爬行器(203)相连接；

其中，所述主控机(201)包括：

DSP视频编辑处理单元(2010)；

工控机(2011)，与所述DSP视频编辑处理单元(2010)相连接；

液晶显示屏(2012)，与所述工控机(2011)相连接；

工业CAN接口卡(2013)，与所述工控机(2011)相连接；

PWM电机驱动模块(2014)，与所述DSP视频编辑处理单元(2010)相连接；

灯光驱动模块(2015)，与所述DSP视频编辑处理单元(2010)相连接；

升降台驱动模块(2016)，与所述DSP视频编辑处理单元(2010)相连接；

第一CAN总线收发器(2017)，分别与所述工业CAN接口卡(2013)、所述PWM电机驱动模块(2014)、所述灯光驱动模块(2015)和所述升降台驱动模块(2016)相连接；

DSP主控制器(2018)，与所述第一CAN总线收发器(2017)相连接；以及

键盘控制模块(2019)，与所述DSP主控制器(2018)相连接。

2.根据权利要求1所述的管道内部检测系统(200)，其特征在于，所述操纵架(202)包括：

长距离合成电缆(2020)；

测距模块(2021)，与所述长距离合成电缆(2020)相连接；以及

第二CAN总线收发器(2022)，与所述第一总线收发器(2017)相连接。

3.根据权利要求2所述的管道内部检测系统(200)，其特征在于，所述爬行器(203)包括：

坡度传感器模块(2030)；

爬行器单元(2031)；

第三CAN总线收发器(2032)，分别与所述坡度传感器模块(2030)、所述爬行器单元(2031)和所述第一CAN总线收发器(2017)与所述第二CAN总线收发器(2022)相连接；以及

前端探头控制模块(2033)，与所述第三CAN总线收发器(2032)相连接。

4.根据权利要求3所述的管道内部检测系统(200)，其特征在于，所述前端探头(204)包括：

升降台(2040)；

声纳探头(2041)；

外部环境探头(2042)；以及

旋转摄像头(2043)；

其中，所述升降台(2040)、所述声纳探头(2041)、所述外部环境探头(2042)以及所述旋转摄像头(2043)分别与所述前端探头控制模块(2033)相连接。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的管道内部检测系统(200)，其特征在于，所述长距离合成电缆(2020)的长度为150米。

6.根据权利要求1所述的管道内部检测系统(200)，其特征在于，所述DSP视频编辑处理单元(2010)、所述工控机(2011)和所述液晶显示屏(2012)组成所述管道内部检测系统(200)的工控计算机单元(205)，所述工控计算机单元(205)位于一控制机箱内。