DE4114601A1

DE4114601A1 - Einrichtung zur inspektion von kanalisationsleitungen

Info

Publication number: DE4114601A1
Application number: DE19914114601
Authority: DE
Inventors: Guenter Keller; Werner Loeffler; Lothar Brandt
Original assignee: Contraves GmbH
Current assignee: CORIS-UMWELTTECHNIK GMBH, 78244 GOTTMADINGEN, DE
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1991-05-04
Publication date: 1992-04-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lnspektion von Kanalisationsleitungen, insbesondere zur allgemeinen Schadensbestimmung.

Kanalisationsleitungen müssen in zeitlichen Abständen überprüft werden. Diese Überprüfung bezieht sich vor allem auf die Feststellung von mechanischen Schäden, wie Rissen, Brüchen, Rohrversatz etc.. Ferner sollen auch korrosive Schäden festgestellt werden, wie bei spielsweise biogene Schwefelsäure-Korrosionen. Des weiteren bezieht sich die Inspektion auf die Feststel lung von Querschnittsveränderungen, wie Ablagerungen, Einwüchse etc., sowie auf Neigungsmessung der Kanali sationsleitung und Ortsbestimmung der Schäden. Neben der Schadensbestimmung können die Inspektionen auch zur Abnahme neu verlegter Kanalrohre durchgeführt werden.

Bislang wurde die Inspektionen zur Schadensbestimmung in der Regel bei größeren Kanalisationsleitungen, visuell durch eine Person durchgeführt. Dieses Verfahren krankt an der menschlichen Unzulänglichkeit. Darüber hinaus sind einfache, fahrbare Kamerasysteme bekannt, welche jedoch eine beschränkte praktische Einsatzfähigkeit besitzen.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine Einrichtung der o.g. Art zu entwickeln, mittels welcher eine lnspektion in Kanalisationsleitungen wirtschaft licher und leistungsfähiger durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß eine in der Kana lisationsleitung verfahrbare Inspektionseinheit mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, die sich durch minimale Rüstzeiten auszeichnet.

Eine derartige Einrichtung ist unabhängig von Fehlern durch eine Inspektionsperson. Durch sie kann sowohl die Art des Schadens als auch dessen Position innerhalb der Kanalleitung genau bestimmt werden. Der Aussageumfang über die Art und das Ausmaß beispielsweise eines Schadens ist wesentlich erhöht, der praktische Betrieb ist durch die kurzen Rüstzeiten wesentlich vereinfacht.

Zur Anwendung soll diese Einrichtung vor allem in Kanalleitungen eingesetzt werden, welche nicht begehbar sind. Grundsätzlich besteht die Einrichtung aus zwei Teilen, nämlich der unterirdisch im Kanal einzusetzenden Inspektionseinheit und einer oberirdisch zu stationierenden Steuer- und Auswerteeinheit.

Die Verbindung zwischen Inspektionseinheit und Steuer und Auswerteeinheit kann über Kabel oder drahtlos erfolgen. Innerhalb der Kanalisation wird die drahtlose Übermittlung bevorzugt. In diesem Fall ist dann zur entsprechenden Übertragung der Daten aus der lnspektionseinheit in der Kanalisation selbst ein Schachtübertrager vorgesehen, welcher Verbindungen über Antennen sowohl zur Inspektionseinheit wie auch zur Steuer- und Auswerteeinheit besitzen kann.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch der Schachtübertrager in einen Kanaldeckel eingesetzt und besitzt einerseits eine drahtlose Verbindung zur Inspektionseinheit, ist allerdings andererseits über ein Koaxkabel mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden. Dabei sitzt der Schachtübertrager bevorzugt in einem Kanaldeckel aus Kunststoff, in dem auch ein Drahtgeflecht integriert ist. Hierdurch werden Radarwellen von außen abge schirmt, so daß die vom Schachtübertrager an die Inspektionseinheit und umgekehrt gesendeten Radarwellen keiner Störung unterliegen oder ihrerseits Störungen verursachen können.

Der Schachtübertrager besteht im übrigen im wesentlichen aus einem Modulator/Demodulator, welcher einerseits Videosignale von der Inspektionseinheit empfängt und diese in Digitalsignale für die Steuer und Auswerteeinheit umwandelt sowie Steuerbefehle von der Steuer- und Auswerteeinheit empfängt und diese gewandelt an die Inspektionseinheit weitergibt. Ferner ist dem Modulator/Demodulator noch eine Sende- und Empfangseinheit sowie eine Radarantenne zugeordnet.

Durch diese Anordnungen wird eine hohe Güte der Übertragung realisiert, die Einsatzreichweite unabhängig von Kabellängen - beachtlich erhöht bzw. der praktische Betrieb wesentlich vereinfacht. Durch die drahtlose Übertragung wird die Rüstzeit der Einrichtung herabgesetzt. Die Übertragung erfolgt im übrigen bevorzugt mit Hochfrequenz beispielsweise im Radarbereich.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Inspektionseinheit ohne Schachtübertragung über ein Kabel direkt mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, wobei dieses Kabel gleichzeitig als Zugkabel verwendet werden kann. Dabei ist in dem Zugkabel eine elektrische Leitung zur Übertragung der Daten von der und zu der Steuer- bzw. Auswerteeinheit integriert.

Die Steuer- und Auswerteeinheit besitzt bevorzugt eine Bedieneinheit, eine Anzeigeneinheit und eine Datenelek tronik. Mittels der Bedieneinheit werden alle Bedien und Kontrollelemente beispielsweise zum Ein- und Ausschalten der Einrichtung sowie zur Steuerung der In spektionseinheit betätigt.

Die Anzeigeeinheit besteht im wesentlichen aus einem Videomonitor, der alle sensierten und detektierten Kanalinformation wiedergibt. Die Datenelektronik wiederum dient der Verarbeitung und Aufbereitung aller Input- und Outputdaten. Vorgesehen ist auch eine Ausgabeeinheit (z. B. Printer) für protokollierte Informationen.

Selbstverständlich ist dieser Steuer- und Auswerte einheit noch eine entsprechende elektrische Versorgung zugeordnet. Ferner besitzt sie eine Schnittstelle für Netz- und Antennenanschluß sowie für den Datenex- und -import.

Vor allem bei der drahtlosen Übertragung sollte die Inspektionseinheit selbstfahrend ausgebildet sein, wobei hier in einem Trägerwagen ein Antrieb zum Betätigen eines Fahrwerkes vorgesehen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Sechsrad-Fahrwerk mit den Funktionen: Geschwindigkeits steuerung, Vor- und Rückwärtsfahrt und Lenkung. Die Lenkung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Räder einer Achse unterschiedlich angetrieben werden.

Die Inspektionseinheit besteht ferner aus einem Sensorkopf. Der Sensorkopf ist über eine Hubeinrichtung mit dem Trägerwagen verbunden. Diese Hubeinrichtung dient der Höhenverstellbarkeit des Sensorkopfes zur Adaption des Sensorkopfes an unterschiedliche Rohrdurchmesser. Selbstverständlich beinhaltet dann der Trägerwagen auch entsprechende elektromotorische Antriebseinrichtungen zum Sensorkopfheben und Sensorkopfrichten.

Im Sensorkopf bzw. einer Kopfkugel selbst ist eine Videokameraelektronik, Lage- und Neigungssensoren sowie eine Beleuchtungseinrichtung integriert. Ferner ist der Kopfkugel eine Kopfaufhängung mit elektromotorischer Verdreheinrichtung zugeordnet. Wesentliches Element des Sensorkopfes ist ein Kameraobjektiv, über das die Innenwand der Kanalisationsleitung beobachtet werden kann. Die Beleuchtungseinrichtung ist so ausgestaltet, daß die Lichtquelle nicht mit der Umwelt und insbesondere Wasser in Berührung kommt, welches beispielsweise eine Lampe zum Platzen bringt. Die Lampe ist immer in der Kopfkugel integriert. Ein Reflektor bündelt das Licht auf einen Brennpunkt, von dem aus es durch Lichtleiter weitergeführt und nach außen abgestrahlt wird. Damit tritt es als Kaltlicht aus. Der Reflektor ist so ausgestaltet, daß er die Wärme der Lichtquelle nach hinten ableitet. Die voll bewegliche Kopfkugel kann im Kanal in alle Richtungen gesteuert werden. Die vorhandene Sensorik kann optionell erweitert werden.

Durch diese erfindungsgemäße Einrichtung erfolgt eine sehr wirtschaftliche und leistungsfähige Inspektion von Kanalisationsnetzen. Die zur Anwendung kommenden Ver fahren zeichnen sich durch eine gute Umwelt verträglichkeit aus.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische und teilweise im Schnitt dargestellte Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung für eine Kanalisationsüberwachung in Gebrauchslage;

Fig. 2 eine perspektivische und teilweise im Schnitt dargestellte Anordnung eines weiteren Aus führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung für eine Kanalisationsüberwachung in Gebrauchslage;

Fig. 3 eine perspektivische vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Inspektionseinheit.

Gemäß Fig. 1 besteht eine erfindungsgemäße Einrichtung für eine Kanalisationsüberwachung aus einer Steuer- und Auswerteeinheit 1, einer Inspektionseinheit 2, sowie einem Schachtübertrager 3. Der Schachtübertrager kann dabei über ein Kabel mit der Steuer- und Auswerteeinheit 1 verbunden sein. Bevorzugt wird allerdings ein Empfangen und Senden von Signalen über entsprechende Antennen 4a und 4b. Dabei kann eine Schachtantenne 4a als Verbindung zur Steuer- und Auswerteeinheit 1 mit der Geräteantenne 4b und eine Kanalantenne 4c als Verbindung zur Inspektionseinheit 2 mit der Wagenantenne 4d vorgesehen sein.

In gezeigter Gebrauchslage befindet sich die Steuer und Auswerteeinheit 1 im Laderaum 5 eines Fahrzeuges 6. Der Schachtübertrager 3 sitzt auf einem Schachtboden 8 eines Schachtes 7 auf. Er beinhaltet eine Übertragungs elektronik zur Umsetzung von Sende- und Empfangsdaten sowie die Antennen 4a und 4c.

Eine andere Anordnung eines erfindungsgemäßen Schacht übertragers 3a ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier sitzt der Schachtübertrager 3a in einem Kunst stoffdeckel 20, welcher eine Schachtöffnung 21 ver schließt. In diesem Kunststoffdeckel 20 ist ein Draht geflecht 22 eingearbeitet, welches der Abschirmung dient. Dieses Drahtgeflecht wirkt einer möglichen Störung der Radarwellen aus der oder in der Umgebung oberhalb des Kunststoffdeckels 20 entgegen. Die Wirkung ist mit derjenigen eines Faradyschen Käfigs vergleichbar.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß der Schachtübertrager 3a eine Radarantenne 25 besitzt und über eine Koax-Leitung 29 an die Steuer- und Auswerteeinheit 1 aufgeschlossen ist.

Durch diese Anordnung wird eine Sende- und Empfangseinheit eingespart. Für die von der Radarantenne 25 ausgesandten Radar- bzw. Mikrowellen wirkt der Kanal quasi als Hohlleiter.

Lösgelöst von dem Schachtübertrager 3 durchfährt die Inspektionseinheit 2 eine Kanalisationsleitung 9, welche aus Einzelrohren 9a zusammengesetzt ist. Diese Kanalisationsleitung 9 befindet sich im Boden 10.

Die Inspektionseinheit 2 gemäß Fig. 3 ist selbstfahrend ausgebildet und hat keine Kabelverbindung zur Steuer und Auswerteeinheit 1, d. h., die Datenübertragung erfolgt drahtlos zur Kanalantenne des Schachtübertragers 3 bzw. zur Radarantenne 25 des Schachtübertragers 3a und von diesem über die Schachtantenne 4a bzw. das Koax-Kabel 29 zu der Steuer und Auswerteeinheit 1 mit der Geräteantenne 4b bzw. einem Ein-Ausgang 30. Die Bewegung der Inspektionsein heit 2 bewirkt ein Sechsradfahrwerk 11, welches mit einem Trägerwagen 12 verbunden ist. Diesem Sechsrad fahrwerk 11 ist in dem Trägerwagen 12 ein nicht näher gezeigter Antrieb zugeordnet, welcher die Geschwindigkeit des Sechsradfahrwerkes 11 sowie Vor und Rückfwärtsfahrt regelt und eine Lenkbarkeit ermög licht.

Dem Trägerwagen 12 sitzt ein Sensorkopf 13 auf, welcher über eine Hubeinrichtung 14 mit dem Trägerwagen 12 verbunden ist. Diese Hubeinrichtung 14 kann im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Höhenverstellbarkeit von 0,5 m zur Adaption des Sensorkopfes 13 an unter schiedlichen Rohrdurchmessern d bewirken.

Nicht näher gezeigt sind im bzw. am Trägerwagen 12 ferner mehrere elektromotorische Antriebseinrichtungen zum Fahren, Sensorkopfheben und Sensorkopfrichten sowie eine Wegstreckenmeßeinrichtung. Ferner besitzt der Trägerwagen 12 einen elektrischen Energiespeicher für die Versorgung der elektromotorischen Antriebe, einer Beleuchtungseinrichtung und einer Elektronik. Diese Elektronik beinhaltet insbesondere eine Datenaufbe reitungsanlage für die Aufbereitung der Sensor- und Steuerdaten sowie eine Datenübertragungseinrichtung für die drahtlose Übertragung der Sensor- und Steuerdaten in der Kanalisationsleitung 9 zum Schachtübertrager 3 bzw. 3a. Diese Übertragung erfolgt mittels Laser- oder Infrarottechnik, bevorzugt aber mit Hochfrequenz beispielsweise im Radarbereich.

Der Sensorkopf 13 wiederum beinhaltet Sensoren bzw. Detektoren für die Inspektionstätigkeit. Er umfaßt bevorzugt eine Kopfkugel 15, welche von einer Kopfauf hängung 16 gehalten ist. Kopfkugel 15 und Kopfauf hängung 16 besitzen eine elektromotorische Verdreh einrichtung, so daß ein Kameraobjektiv 17 in jede Lage verschwenkt werden kann. Dieses Kameraobjektiv 17 ist Teil einer Farbvideokamera mit elektromotorischer Brennweitenregulierung und entsprechender Videokamera elektronik, die im Sensorkopf 13 untergebracht ist.

Um das Kameraobjektiv 17 herum sind Lichtleiteraus tritte 18 vorgesehen, welche im Inneren der Kopfkugel 15 an einem Brennpunkt miteinander verbunden sind. Dieser Brennpunkt wird wiederum von einem in der Rückseite der Kopfkugel 15 vorgesehen Reflektor mit Licht beaufschlagt, dem eine entsprechende Lichtquelle vorgeschaltet ist. Der Reflektor ist so ausgestaltet, daß er den Infrarotfrequenzbereich, d. h. Wärme nach hinten durchläßt und auf diese Weise die Wärme von der Lichtquelle nach hinten abgeführt wird. Dementsprechend tritt über die Lichtleiter 18 nach vorne nur Kaltlicht aus, so daß die Lichtquelle keinen Umwelteinflüssen mehr ausgesetzt ist. Im übrigen soll die Beleuchtungs einrichtung regelbar sein. Des weiteren ist im Sensorkopf 13 auch ein Lage- und Neigungssensor vorgesehen. Die Funktionen des Sensorkopfes 13 können optionell erweitert werden.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 1 befindet sich in einem nicht näher gezeigten Tragkoffer, der durch einen Mann transportiert und bedient werden kann. Sie bein haltet eine Bedieneinheit, die alle Bedien- und Kontrollelemente zum Ein- und Ausschalten der Einrichtung für eine Kanalüberwachung sowie zur Steuerung der Inspektionseinheit 2 enthält. Ferner weist sie eine Anzeigeeinheit auf, die im wesentlichen aus einem Videomonitor besteht, der alle sensierten und detektierten Kanalinformationen wiedergibt. Ferner ist eine Datenelektronik zur Verarbeitung und Aufbereitung aller Input- und Outputdaten vorgesehen. Der Betrieb der Einheiten der Steuer- und Auswerteeinheiten 1 wird durch eine entsprechende Versorgung sichergestellt. Ferner ist an der Steuer- und Auswerteeinheit eine Schnittstelle für Netz- und Antennenanschluß sowie für den Datenex- und -import vorgesehen. Weiterhin ist auch eine Ausgabeeinheit (Videoprinter) vorhanden, die eine Protokollierung der Bild- und ergänzender Zusatz informationen erlaubt.

Positionszahlenliste

1 Steuer- und Auswerteeinheit
2 Inspektionseinheit
3 Schachtübertrager
4 Antennen
5 Laderaum
6 Fahrzeug
7 Schacht
8 Schachtboden
9 Kanalisationsleitung
10 Boden
11 Sechsradfahrwerk
12 Trägerwagen
13 Sensorkopf
14 Hubeinrichtung
15 Kopfkugel
16 Aufhängung
17 Kameraobjektiv
18 Lichtleiteraustritt
20 Kunststoffdeckel
21 Schachtöffnung
22 Drahtgeflecht
25 Radarantenne
29 Koax-Kabel
d Rohrdurchmesser

Claims

1. Einrichtung zur Inspektion von Kanalisationslei tungen, insbesondere zur Schadensbestimmung, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Kanalisationsleitung (9) verfahrbare Inspektionseinheit (2) mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (1) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Inspektionseinheit (2) und Steuer- und Auswerteeinheit (1) zumindest teilweise drahtlos über Antennen (4, 25) erfolgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Daten von und an die Inspek tionseinheit (2) od. dgl. in der Kanalisation ein Schachtübertrager (3, 3a) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtübertrager (3, 3a) eine Verbindung über Antennen (4a, 4c) zur Steuer- und Auswerte einheit (1) herstellt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schachtübertrager (3a) in einen Kanaldeckel (20) eingesetzt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanaldeckel (20), bevorzugt aus Kunst stoff, ein Drahtgeflecht (22) integriert ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schachtübertrager (3, 3a) mindestens einen Modulator/Demodulator, eine Sende und Empfangseinheit sowie eine Radarantenne (25) aufweist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtübertrager (3a) über ein Koax-Kabel (29) mit der Steuer- und Auswerteeinheit (1) verbunden ist.

9. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtlose Übermittlung von Daten od. dgl. mit Hochfrequenz beispielsweise im Radarbereich bzw. im Mikrowellen bereich erfolgt.

10. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteeinheit (1) zumindest eine Bedieneinheit, eine Anzeigeeinheit sowie eine Datenelektronik zur Verarbeitung und Aufbereitung der Daten betreffend die Inspektionseinheit (2) enthält.

11. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Inspektions einheit (2) od. dgl. selbstfahrend ausgebildet ist, wobei in einem Trägerwagen (12) mit Fahrwerk (11) ein regelbarer Antrieb mit Lenkeinrichtung vorgesehen ist.

12. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Inspektions einheit (2) aus einem Trägerwagen (12) und einem Sensorkopf (13) besteht.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerwagen (12) mit einer Wagenantenne (4d) sowie ebenfalls mit einer Sende und Empfangseinheit und einem Modulator/Demodulator ausgerüstet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkopf (13) über eine Hubeinrichtung (14) mit dem Trägerwagen (12) verbunden ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerwagen (12) eine Wegstreckenmeßeinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher und eine Datenaufbereitungsanlage beinhaltet.

16. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkopf (13) eine Kopfaufhängung (16) für eine Kopfkugel (15) mit elektromotorischer Verdreheinrichtung umfaßt, wobei in der Kopfkugel (15) eine Beleuch tungseinrichtung mit Kaltlichtaustritt (18) sowie eine Videokamera mit Kameraobjektiv (17) und ent sprechender Elektronik angeordnet ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß die Beleuchtungseinrichtung der Kopfkugel (15) aus einer Lichtquelle besteht, die von einem Filterspiegel umschlossen wird, der den sichtbaren Lichtanteil auf einen Brennpunkt reflektiert, welcher dann mittels eines geteilten Lichtleiters zu den Austrittsöffnungen geleitet wird.