CN217585692U - 一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置。它包括漂流筏、电缆、线缆盘和电脑；漂流筏通过电缆与线缆盘连接；线缆盘通过数据线与电脑连接；漂流筏上设置激光测量模块、管道声呐模块、IMU惯性测量单元和MCU主控制器；MCU主控制器上设置接口，MCU主控制器通过接口与IMU惯性测量单元、激光测量模块和管道声呐模块连接，且将接收的数据进行处理并通过电缆和数据线传递给电脑。本实用新型具有可以同时采用激光和声呐对水上、水下管道环境进行测量，通过激光测量模块的测量数据定量确定变形量，提高管道变形检测的准确度的优点。

Description

一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置

技术领域

本实用新型涉及地下管道检测领域，更具体地说它是一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置。

背景技术

城市排水管网是城市市政基础设施建设的重要内容，是维持城市环境清洁卫生的重要设施，也是近年来城市黑臭水体治理的核心所在。随着排水管道使用年限的增长，管道容易出现变形、渗漏、坍塌等缺陷，导致污水渗漏、外来水侵入、严重者导致道路坍塌等一系列安全隐患。

地下排水管道检测通常面临较为恶劣的环境，或者存在有害气体，或者水流湍急，采用人工下井检测危险性大，并且人力成本高。目前通常采用管道摄像机器人(CCTV，Closed Circuit Television)或者管道声呐(Pipe Sonar)进行管道检测。管道摄像机器人(CCTV)采用爬行车进入管道内，拍摄管道内部视频或照片，但当管道内水深较大时管道摄像机器人无法进行检测，且采用视频检测只能对管道的变形量进行定性判断，例如定性判断管道变形量占管道直径的多少，无法获取管壁准确坐标，进行准确的形变量检测；管道声呐需在管道内水位较高的情况下使用，利用超声波对水下管壁部分进行回声探测，而对于水面以上管道无法进行检测。

如专利文献CN204948260U公开了一种声纳视频两栖检测装置、专利文献CN214623027U公开了CCTV内窥仪与声呐联合驱动器，虽然均可以在有水的管道里进行管道检测，但管道水面以上部分仍然采用传统的视频检测方式，无法准确测量水面以上管壁的三维坐标，从而无法进行管道变形的定量检测。

因此，开发一种能进行管道变形的定量检测的排水管道一体化检测装置很有必要。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置，可以同时采用激光和声呐对水上、水下管道环境进行测量，通过激光测量模块的测量数据定量确定变形量，提高管道变形检测的准确度。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：包括漂流筏、电缆、线缆盘和电脑；漂流筏通过电缆与线缆盘连接；线缆盘通过数据线与电脑连接；

漂流筏为一种无动力船型漂流筏，可以在管道中顺水漂流，采用碳纤船壳和泡沫填充材料，具有强度高、重量轻的特点；

漂流筏上设置激光测量模块、管道声呐模块、IMU惯性测量单元和MCU主控制器；

MCU(电机控制单元)主控制器上设置接口，MCU主控制器通过接口与IMU惯性测量单元、激光测量模块和管道声呐模块连接，且将接收的数据进行处理并通过电缆和数据线传递给电脑。

在上述技术方案中，激光测量模块用于发射和接受激光，可以测量水面以上管壁到激光头的距离和角度；

IMU惯性测量单元用于测量漂流筏在三个方向的运动加速度和姿态角；

管道声呐模块可以通过声波信号探测水面以下管道形状。

在上述技术方案中，漂流筏两端各设置一个手柄，可以采用挂钩漂流筏收放入井中，手柄同时对突出船体的激光测量模块起保护作用。

在上述技术方案中，激光测量模块中心点与管道声呐模块的中线点位于同一竖直直线上。

在上述技术方案中，激光测量模块包括防护透明保护罩和激光头，激光头通过旋转对待测管壁进行激光扫描测量；

激光头设置在漂流筏上端、且位于间隔设置的二个手柄之间；

防护透明保护罩罩在激光头上，隔绝激光头与外界的联系，保护激光头不受外界干扰。

在上述技术方案中，管道声呐模块包括塑料保护罩和换能器，换能器采用旋转方式对水下管壁进行声波扫描测量；

换能器设置在漂流筏下端；塑料保护罩罩在换能器上，隔绝换能器与外界的联系，保护换能器不受外界干扰。

在上述技术方案中，IMU惯性测量单元位于漂流筏内；

IMU惯性测量单元包括一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪，三轴加速度计测量漂流筏在三个方向的运动加速度，三轴陀螺仪测量漂流筏在三个方向的姿态角；三个方向分别为水平方向、垂直方向和纵向。

在上述技术方案中，MCU主控制器位于漂流筏内；MCU主控制器包括flash闪存、RAM缓存和CPU处理器等。

在上述技术方案中，电缆为抗拉、耐磨电缆；电缆通过航空插头与漂流筏相连，起传输电流和数据的作用，且当漂流筏遇到障碍物时，也可以通过所述电缆将漂流筏拉回。

在上述技术方案中，线缆盘内设置计数器和盘线器，盘线器将电缆盘绕，调整电缆的伸出长度；

计数器设置在电缆与盘线器的连接处；线缆盘上的计数器可以对线缆长度进行计数，为IMU惯性测量单元提供位置校准；

线缆盘上端设置电源；电源通过电缆与漂流筏连接；电源通过电缆给漂流筏供电；

线缆盘上设置接口；数据线一端与线缆盘上的接口连接、另一端与电脑连接。

在上述技术方案中，电源可以使锂电池组供电装置。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型提供的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，可以同时采用激光和声呐对上、水下管道环境进行测量，克服了现有管道声呐和CCTV管道机器人只能在单一环境下检测管道的弱点，本实用新型还可以进一步的应用于引水隧洞检测；

(2)本实用新型提供的检测装置，采用了激光测量模块，克服了现有CCTV管道机器人只能通过视频定性判断管道变形量的缺点；本实用新型可以通过激光测量三维坐标数据定量确定变形量，提高了检测的准确度。

(3)本实用新型提供的无动力漂流筏具有搭载设备少、体积小、重量轻、船体强度高等特点，可以通过挂钩将漂流筏收放入检查井中，操作方便，作业人员安全性高。

附图说明

图1是本实用新型实施例进行管道检测作业示意图。

图2是本实用新型实施例主体结构示意图。

图3是本实用新型实施例漂流筏俯视图。

图4是本实用新型实施例漂流筏侧视剖面图。

在图1中，A表示待检测排水管道；B表示排水管道检查井；C表示水面。

图中1-漂流筏，2-激光测量模块，3-手柄，4-电缆，5-计数器，6-电源，7-线缆盘，8-数据线，9-电脑，10-透明保护罩，11-激光头，12-IMU惯性测量单元，13-MCU主控制器，14-航空插头，15-管道声呐模块，16-塑料保护罩，17-换能器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

本实用新型通过漂流筏上搭载激光测量模块和管道声呐模块，采用激光和声呐分别对水上、水下管壁进行测量，通过测量获取管壁的三维坐标，实现对排水管道进行定量检测；克服了目前检测手段单一、无法准确获取管道变形量的缺点。

如图2所示，一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置，它包括漂流筏1、电缆4、线缆盘7、电脑9组成，其中漂流筏1上载有激光测量模块2、管道声呐模块15、IMU惯性测量单元12、MCU主控制器13等。

优选的，所述漂流筏1为一种无动力船型漂流筏，可以在管道中顺水漂流，采用碳纤船壳和泡沫填充材料，具有强度高、重量轻的特点。

优选的，如图1、图2、图3、图4所示，所述漂流筏1两端各有一手柄3，可以采用挂钩将漂流筏1收放入井中，手柄3同时对突出船体的激光测量模块2起保护作用。

优选的，所述激光测量模块2可以发射和接受激光，可以测量水面以上管壁到激光头的距离和角度。

优选的，所述激光测量模块2包含防护透明保护罩10和激光头11，激光头11通过旋转对管壁进行激光扫描测量。

优选的，如图4所示，所述管道声呐模块15可以通过声波信号探测水面以下管道形状，管道声呐模块15包含塑料保护罩16和换能器17，换能器17采用旋转方式对水下管壁进行声波扫描测量。

优选的，如图4所示，激光测量模块2的中心点和管道声呐模块15的中线点位于同一竖直直线上。

优选的，所述IMU惯性测量单元12包含三轴加速度计和三轴陀螺仪，三轴加速度测量漂流筏1在三个方向的运动加速度，三轴陀螺仪测量漂流筏1在三个方向的姿态角。

优选的，如图2所示，MCU主控制器13包含flash闪存、RAM缓存、CPU处理器等，MCU主控制器13具有接口和IMU惯性测量单元12、激光测量模块2、管道声呐模块16相连，可以将接收的数据进行处理并将结果通过电缆4和数据线8传输给电脑9。

优选的，所述电缆4为抗拉、耐磨电缆，电缆4通过航空插头14与漂流筏相连，起传输电流和数据的作用，当漂流筏1遇到障碍物时，也可以通过所述电缆4将漂流筏1拉回。

优选的，如图3、图4所示，所述线缆盘7为电缆4的收集装置，线缆盘7里面设置有盘线器，盘线器将电缆4盘绕，线缆盘7顶上设置有电源6，电源6通过电缆4给漂流筏1供电，线缆盘7上设置有接口，线缆盘7上的接口通过数据线8与电脑9相连，线缆盘7上设置有计数器5，计数器5可以对第一线缆4的长度进行计数，为IMU惯性测量单元12提供位置校准。

优选的，电源2可以使锂电池组供电装置。

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型的工作过程如下：进行排水管道检测时，操作员首先进行设备安装，首先将航空插头14连接漂流筏1，然后打开排水管道检查井的井盖，利用带挂钩的绳索勾住漂流筏1前部的手柄3，两只手分别握住绳索和电缆4，将漂流筏1水平缓慢放入排水管道检查井中，利用GPS-RTK(GPS-RTK为GPS动态测量仪，也是全球定位系统动态测量仪)测量漂流筏1中心三维坐标，作为IMU惯性测量单元12的初始坐标，计数器5长度初始化置零，然后松开线缆盘7，让漂流筏1顺流而下开始测量待检测排水管道。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (10)

1.一种适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：包括漂流筏(1)、电缆(4)、线缆盘(7)和电脑(9)；漂流筏(1)通过电缆(4)与线缆盘(7)连接；线缆盘(7)通过数据线(8)与电脑(9)连接；

漂流筏(1)上设置激光测量模块(2)、管道声呐模块(15)、IMU惯性测量单元(12)和MCU主控制器(13)；

MCU主控制器(13)上设置接口，MCU主控制器(13)通过接口与IMU惯性测量单元(12)、激光测量模块(2)和管道声呐模块(15)连接，且将接收的数据进行处理并通过电缆(4)和数据线(8)传递给电脑(9)。

2.根据权利要求1所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：激光测量模块(2)用于发射和接受激光，测量水面以上管壁到激光头的距离和角度；

IMU惯性测量单元(12)用于测量漂流筏在三个方向的运动加速度和姿态角；

管道声呐模块(15)通过声波信号探测水面以下管道形状。

3.根据权利要求1或2所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：漂流筏(1)两端各设置一个手柄(3)。

4.根据权利要求3所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：激光测量模块(2)中心点与管道声呐模块(15)的中线点位于同一竖直直线上。

5.根据权利要求4所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：激光测量模块(2)包括防护透明保护罩(10)和激光头(11)；

激光头(11)设置在漂流筏(1)上端、且位于间隔设置的二个手柄(3)之间；

防护透明保护罩(10)罩在激光头(11)上。

6.根据权利要求5所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：管道声呐模块(15)包括塑料保护罩(16)和换能器(17)；

换能器(17)设置在漂流筏(1)下端；塑料保护罩(16)罩在换能器(17)上。

7.根据权利要求6所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：IMU惯性测量单元(12)位于漂流筏(1)内；

IMU惯性测量单元(12)包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

8.根据权利要求7所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：MCU主控制器(13)位于漂流筏(1)内；

MCU主控制器(13)包括flash闪存、RAM缓存和CPU处理器。

9.根据权利要求8所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：电缆(4)通过航空插头(14)与漂流筏(1)相连。

10.根据权利要求9所述的适应水深变化的排水管道一体化检测装置，其特征在于：线缆盘(7)内设置计数器(5)和盘线器；

计数器(5)设置在电缆(4)与盘线器的连接处；

线缆盘(7)上端设置电源(6)；电源(6)通过电缆(4)与漂流筏(1)连接；

线缆盘(7)上设置接口；数据线(8)一端与线缆盘(7)上的接口连接、另一端与电脑(9)连接。

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