CN214119370U - 一种自航型箱涵cctv声呐检测机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于地下智能箱涵检测摸排设施技术领域，涉及一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统。该检测机器人系统，包括检测机器人，用于检测箱涵结构及水体下堵塞物，检测机器人尾部连接线缆收放车，线缆收放车用于收线与排线，线缆收放车顶部放置有地面控制站，地面控制站有线连接线缆收放车，用于显示检测机器人采集的数据，并且无线连接检测机器人，用于控制检测机器人的运动；还包括下井架和牵引导杆，下井架设于检查井口上沿，通过牵引导杆将检测机器人放置于检查井中。本实用新型的优势在于可以在易堵塞的高水位管网中穿梭，并且能实现对箱涵内部进行视频摸排、缺陷结构测量、缺陷的精准定位。

Description

一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统

技术领域

本实用新型属于地下智能箱涵检测摸排设施技术领域，涉及一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统。

背景技术

近年来，国内多数城市每逢大雨便内涝为患，城市内涝已成为当前中国城市发展面临的重要难题之一，其客观原因之一便是城市排水管网因常年排放的废水和废物越来越多，而这些物质还具有腐蚀性，进而造成城市排水管道的堵塞、泄漏等各种功能性及结构性损坏。因此必须对排水管道进行及时检测，才能将管网中的各种隐患提前预知，为管道疏通、修复及市政规划、工程量测算、应急措施等提供准确的实施依据。

城市智能箱涵作为各排水管道的汇流管网，大多为常年高水位运行，以往的管道潜望镜、管道爬行机器人已不能满足高水位排查的检测工况。故若采用传统潜望镜方式进行检测，只能检测到近距离的内部状况，且会因受到水体的扰动导致拍摄效果较差；若采用传统的管道CCTV爬行机器人，则需要对智能箱涵进行堵水、围堰等手段，将智能箱涵内部的雨污水抽干或抽至低水位以后才能进行相应的检测作业；且传统的检测方式仅能对智能箱涵内部进行视频检测，无法对智能箱涵内部结构进行测量、无法对排口及存在的缺陷进行定位、无法对底部淤积状态进行采集分析。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，包括检测机器人，所述检测机器人用于检测箱涵结构及水体下堵塞物，检测机器人尾部连接有线缆收放车，所述线缆收放车用于收线与排线，线缆收放车顶部放置有地面控制站，所述地面控制站有线连接线缆收放车，用于显示检测机器人采集的数据，并且无线连接检测机器人，用于控制检测机器人的运动；

还包括下井架和牵引导杆，所述下井架设于检查井口上沿，通过所述牵引导杆将所述检测机器人放置于检查井中。

进一步地，检测机器人包括机器人主体船，所述机器人主体船中部设置有集成控制器，所述集成控制器顶部连接雷达装置，所述雷达装置用于扫描箱涵的结构；集成控制器前端连接有CCTV系统，所述CCTV 系统用于采集箱涵内部的状态画面；所述机器人主体船底部设置有声呐系统，所述声呐系统用于检测水下堵塞物和箱涵结构。

进一步地，声呐系统为剖面声呐成像仪，能连续发射超声波，通过色彩表示反射回来的回波强度，判断反射物体为水下堵塞物或箱涵管壁。

进一步地，检测机器人尾部设置有转换接头，所述转换接头通过线缆与地面控制站连接，将CCTV系统、雷达装置和声呐系统所采集的数据传输至地面控制站。

进一步地，检测机器人内部设置有管道传感器，所述管道传感器与接收机连接，通过移动所述接收机以确定检测机器人的位置。

进一步地，线缆收放车包括线缆，所述线缆连接检测机器人和地面控制站，并通过线缆向检测机器人传输电源、通讯及数据，线缆缠绕在电机上，所述电机用于自动收线和排线；线缆为浮性电缆。

进一步地，还包括移动电源，所述移动电源与线缆收放车连接，通过线缆收放车为检测机器人供电。

进一步地，下井架为“H”形，包括两侧可伸缩的支撑架和设于下井架中部的滚轮，所述下井架通过调节支撑架固定于检查井的上沿，线缆通过所述滚轮，用于保护线缆，防止线缆产生磨损。

进一步地，牵引导杆底部设置有挂钩，用于对检测机器人上下起吊，所述挂钩顶部设置有多个滑轮，所述滑轮中间通过线缆，与所述下井架形成牵引固定状态。

与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案包括以下有益效果：

机器人主体以空气动力无人船设计理念出发，在有效确保机器人主体能够在浑浊的油污水、易堵塞的高水位管网中任意穿梭的同时，结合以模块化搭载方式配备的CCTV检测模块、水下声呐探测模块、激光雷达测量模块、管道辅助定位模块，从而实现对智能箱涵内部进行视频摸排、排口及缺陷结构测量、排口及缺陷的精准定位。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图；

图2为本实用新型的工作示意图；

图3为本实用新型的检测机器人示意图；

图4为本实用新型的下井架示意图；

图5为本实用新型的淤积曲线分布图；

图6为本实用新型的雷达扫描二维图。

其中：1为检测机器人；11为机器人主体船；12为集成控制器；13 为雷达装置；14为CCTV系统；15为声呐系统；16为管道传感器；2 为线缆收放车；3为地面控制站；4为下井架；41为支撑架；42为滚轮；5为牵引导杆；6为移动电源。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1-4，这种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人1系统，其特征在于，包括检测机器人1，所述检测机器人1用于检测箱涵结构及水体下堵塞物，检测机器人1尾部连接有线缆收放车2，所述线缆收放车2 用于收线与排线，线缆收放车2顶部放置有地面控制站3，所述地面控制站3有线连接线缆收放车2，用于显示检测机器人1采集的数据，并且无线连接检测机器人1，用于控制检测机器人1的运动；

还包括下井架4和牵引导杆5，所述下井架4设于检查井口上沿，通过所述牵引导杆5将所述检测机器人1放置于检查井中。

进一步地，检测机器人1包括机器人主体船11，所述机器人主体船 11中部设置有集成控制器12，所述集成控制器12顶部连接雷达装置13，所述雷达装置13用于扫描箱涵的结构；集成控制器12前端连接有CCTV 系统14，所述CCTV系统14用于采集箱涵内部的状态画面；所述机器人主体船11底部设置有声呐系统15，所述声呐系统15用于检测水下堵塞物和箱涵结构。

进一步地，声呐系统15为剖面声呐成像仪，能连续发射超声波，通过色彩表示反射回来的回波强度，判断反射物体为水下堵塞物或箱涵管壁。

该剖面声呐成像仪可以向水下连续发射超声波，有效探测直径 6000mm；声呐探头快速旋转，并且将一个个智能箱涵横截面显示出来；声呐利用色彩表示从管壁反射回来的回波强度，这些回波强度说明水下淤泥、结构等表面的类型(硬或软)，用红色表示强的回波信号，用蓝色表示弱的回波信号，位于两者之间的颜色按照比例表示相应的回波信号强度。红色表示智能箱涵混凝土结构管壁，蓝色表示底部淤积的厚度和分布情况。

声呐系统15上设置有声呐探头，声呐探头随着双体船在智能箱涵内部进行匀速运动，用声呐波速描绘出智能箱涵内部一个螺旋圆周，从而将个断面回波反射的淤积、缺陷状态，形成三维模型及淤积曲线分布，如图5所示。

检测机器人1顶部中间位置为CCTV高清镜头及采集控制器安装轨道，通过高清镜头实施对智能箱涵内部的状态、缺陷进行摸排，并形成工程检测视频，通过CCTV视频摸排情况查找智能箱涵内部的排口、渗水、堆积等结构及功能性缺陷。

采集控制器顶部中间位置为激光雷达测量模块，对查找的排口、缺陷以及智能箱涵结构进行测量，激光雷达有效扫描的断面直径为15米；通过激光雷达扫描的断面二维图可直接量取所需的排口、缺陷尺寸，并作为智能箱涵管线的参数，如图6所示。

进一步地，检测机器人1尾部设置有转换接头，所述转换接头通过线缆与地面控制站3连接，将CCTV系统14、雷达装置13和声呐系统 15所采集的数据传输至地面控制站3。

地面控制站3采用无线、有线双控一体，检测机器人1航行功能通过无线操纵前进、后退、转向；主体搭载的CCTV系统14、声呐系统 15、雷达装置13以及主体内部运行反馈模块通过电动线缆收放车线缆传输；另地面控制站内置CCTV、声呐、激光雷达等多功能实时检测系统，操纵功能清晰，数据采集高效。

进一步地，检测机器人1内部设置有管道传感器16，所述管道传感器16与接收机连接，通过移动所述接收机以确定检测机器人1的位置。

该管道传感器16在下井后通电产生磁场，检测人员在地面移动管线仪接收机，当水平线圈轴线与通电导线垂直且处于通电导线正上方时，水平线圈信号最强，确定管线仪响应最大的点，进而确定智能箱涵内部排口、缺陷的定位信息。

进一步地，线缆收放车2包括线缆，所述线缆连接检测机器人1和地面控制站3，并通过线缆向检测机器人1传输电源、通讯及数据，线缆缠绕在电机上，所述电机用于自动收线和排线；线缆为浮性电缆。

该线缆收放车2为检测机器人1各检测模块提供电源、通讯及数据采集接收的功能，并具备自动收线、排线，配备150M浮性线缆，可一次性通过检查井检测150米，配备的浮性线缆可有效防止线缆在污水中的垃圾缠绕、底泥钩挂等恶劣工况。

进一步地，还包括移动电源6，所述移动电源6与线缆收放车2连接，通过线缆收放车2为检测机器人1供电。

该移动电源6与线缆收放车2连接，通过线缆收放车2为检测机器人1供电，连续工作状态下续航力达到6小时，48V供电，即插即用，也可为地面控制站3补充供电。

进一步地，下井架4为“H”形，包括两侧可伸缩的支撑架41和设于下井架4中部的滚轮42，所述下井架4通过调节支撑架41固定于检查井的上沿，线缆通过所述滚轮42，用于保护线缆，防止线缆产生磨损。

进一步地，牵引导杆5底部设置有挂钩，用于对检测机器人1上下起吊，所述挂钩顶部设置有多个滑轮，所述滑轮中间通过线缆，与所述下井架4形成牵引固定状态。

本实用新型的操作流程为：操作流程：打开井盖，操作人员通过可伸缩牵引导杆5配合下井架4，将检测机器人1安全送达管底，通过牵引导杆5对线缆进行牵引固定；同时，移动电源6为线缆收放车2供电；同时，地面控制站3采用网线连接至线缆收放车2接收控制器；启动地面控制站3，启动各检测功能模块，调节灯光，操纵机器人无人船主体进行检测，检测人员通过地面控制站3实时获取检测画面、底部淤积数据，并根据排查发现的污水排放口或结构、功能性缺陷采用激光雷达模块进行精准测量，获取测量尺寸，并通过机器人主体内部搭载的管道传感器16结合管线仪确定排口、缺陷的定位GIS数据。

Claims (9)

1.一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，包括检测机器人(1)，所述检测机器人(1)用于检测箱涵结构及水体下堵塞物，检测机器人(1)尾部连接有线缆收放车(2)，所述线缆收放车(2)用于收线与排线，线缆收放车(2)顶部放置有地面控制站(3)，所述地面控制站(3)有线连接线缆收放车(2)，用于显示检测机器人采集的数据，并且无线连接检测机器人(1)，用于控制检测机器人(1)的运动；

还包括下井架(4)和牵引导杆(5)，所述下井架(4)设于检查井口上沿，通过所述牵引导杆(5)将所述检测机器人(1)放置于检查井中。

2.根据权利要求1所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，所述检测机器人(1)包括机器人主体船(11)，所述机器人主体船(11)中部设置有集成控制器(12)，所述集成控制器(12)顶部连接雷达装置(13)，所述雷达装置(13)用于扫描箱涵的结构；集成控制器(12)前端连接有CCTV系统(14)，所述CCTV系统(14)用于采集箱涵内部的状态画面；所述机器人主体船(11)底部设置有声呐系统(15)，所述声呐系统(15)用于检测水下堵塞物和箱涵结构。

3.根据权利要求2所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，所述声呐系统(15)为剖面声呐成像仪，能连续发射超声波，通过色彩表示反射回来的回波强度，判断反射物体为水下堵塞物或箱涵管壁。

4.根据权利要求2所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，所述检测机器人(1)尾部设置有转换接头，所述转换接头通过线缆与地面控制站(3)连接，将CCTV系统(14)、雷达装置(13)和声呐系统(15)所采集的数据传输至地面控制站(3)。

5.根据权利要求2所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，所述检测机器人(1)内部设置有管道传感器(16)，所述管道传感器(16)与接收机连接，通过移动所述接收机以确定检测机器人(1)的位置。

6.根据权利要求1所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，所述线缆收放车(2)包括线缆，所述线缆连接检测机器人(1)和地面控制站(3)，并通过线缆向检测机器人(1)传输电源、通讯及数据，线缆缠绕在电机上，所述电机用于自动收线和排线；线缆为浮性电缆。

7.根据权利要求1所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，还包括移动电源(6)，所述移动电源(6)与线缆收放车(2)连接，通过线缆收放车(2)为检测机器人(1)供电。

8.根据权利要求1所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，所述下井架(4)为“H”形，包括两侧可伸缩的支撑架(41)和设于下井架中部的滚轮(42)，所述下井架(4)通过调节支撑架(41)固定于检查井的上沿，线缆通过所述滚轮(42)，用于保护线缆，防止线缆产生磨损。

9.根据权利要求1所述的一种自航型箱涵CCTV声呐检测机器人系统，其特征在于，所述牵引导杆(5)底部设置有挂钩，用于对检测机器人(1)上下起吊，所述挂钩顶部设置有多个滑轮，所述滑轮中间通过线缆，与所述下井架形成牵引固定状态。

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