RU2762365C1 - Method for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system - Google Patents

Method for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2762365C1
RU2762365C1 RU2021106439A RU2021106439A RU2762365C1 RU 2762365 C1 RU2762365 C1 RU 2762365C1 RU 2021106439 A RU2021106439 A RU 2021106439A RU 2021106439 A RU2021106439 A RU 2021106439A RU 2762365 C1 RU2762365 C1 RU 2762365C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
asbestos
scanning
condition
width
Prior art date
Application number
RU2021106439A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Бандурин
Владимир Владимирович Ванжа
Павел Григорьевич Пасниченко
Александр Александрович Солодунов
Ахмед Асланович Сидаков
Федор Сергеевич Литовка
Александр Сергеевич Шишкин
Елена Владимировна Дегтярева
Евгений Владимирович Долобешкин
Нелли Олеговна Черняева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority to RU2021106439A priority Critical patent/RU2762365C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2762365C1 publication Critical patent/RU2762365C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B13/00—Irrigation ditches, i.e. gravity flow, open channel water distribution systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.
SUBSTANCE: invention relates to operational monitoring of the technical condition of irrigation system structures in hydraulic engineering, in particular to determining the condition of asbestos-cement pipes as the most economical material for the construction of irrigation systems. In the method for automatic monitoring of the state of asbestos-cement discharge pipelines of a closed irrigation system, which includes moving a device relative to the pipeline under examination with means for obtaining images of the pipeline surface, recording and transmitting data to a computer, scanning the pipeline surface, storing the results in the computer memory block, forming a three-dimensional model of the pipeline using a software block, identifying defects and deciding on the necessary type of repair, according to the invention, cyclic, circular, sequential scanning of sections of the inner surface of the pipeline is carried out simultaneously together with scanning the volume of soil adjacent to it from its outer surface, obtaining a planar panoramic image of the inner surface of the pipeline of the same sections and marking each scanned section. As the means for forming a three-dimensional model of the pipeline with an adjacent volume of soil, obtaining images of the inner surface of the pipeline and registering, respectively, a scanner in the form of a georadar antenna, a digital camera or video camera with illumination and a marker with a coloring agent are used, installed sequentially one after another at distances equal to the width of the scanned section, and for cyclic rotation along the inner surface of the pipeline and moving them along it, a stepper motor with a control unit is used, communicated with a computer and providing the ability to switch modes of rotational and translational movements, and the distance of the georadar antenna from the scanned surface is set constant and adjusted depending on the change in the speed of its movement automatically using the control unit, and the width of image capturing by lens of a panoramic camera or video camera is set according to the width of the scanning area.
EFFECT: invention makes it possible to assess the condition of asbestos-cement discharge pipelines and make a decision on the necessary type and scope of their repair, and also ensures determining the possibility of their secondary use by visualizing the condition of the soil adjacent to the pipeline for the presence of subsidence, voids, decompression and foreign inclusions affecting the condition of pipelines.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к эксплуатационному мониторингу технического состояния сооружений оросительных систем в гидротехническом строительстве, в частности к определению состояния асбестоцементных труб, как наиболее экономичного материала для сооружения оросительных систем.The invention relates to operational monitoring of the technical condition of irrigation systems in hydraulic engineering, in particular to determining the state of asbestos-cement pipes as the most economical material for the construction of irrigation systems.

Известно изобретение (патент РФ №2368730, кл. Е02В 13/00, 2009 г.), с помощью которого определяют состояние лотковых каналов оросительных систем посредством приборов неразрушающего контроля с применением ультразвукового метода или метода ударного импульса.Known invention (RF patent No. 2368730, class E02B 13/00, 2009), with the help of which the state of the trough channels of irrigation systems is determined by means of non-destructive testing devices using the ultrasonic method or the shock pulse method.

Недостатком известного технического решения, является то, что оно предназначено для мониторинга состояния лотковых каналов оросительной системы, а не для асбестоцементных сбросных труб.The disadvantage of the known technical solution is that it is intended for monitoring the state of the trough channels of the irrigation system, and not for asbestos-cement waste pipes.

Известен способ BIM проектирования наземно-подземного объекта (патент РФ №2699257, кл. G01T 17/00, 2019 г.) в котором осуществляют лазерное сканирование наземного объекта в координатах его местоположения с последующим его созданием 3D модели, определение местоположения подземной части объекта в тех же координатах, осуществление бурения скважин с отбором проб грунта, по которым определяют их состав и физико-механические свойства, по полученным данным определяют геологическое строение массива пород и создают 3D модель геологического пространства, в которую вписывают подземную часть объекта в тех же координатах, что и наземная часть, после чего создают или корректируют 3D модель объекта в наземной и подземной частях с учетом данных 3D модели геологического пространства.There is a known BIM method for designing a surface-underground facility (RF patent No. 2699257, class G01T 17/00, 2019) in which laser scanning of a ground object is carried out in the coordinates of its location, followed by its creation of a 3D model, determination of the location of the underground part of the object in those the same coordinates, drilling wells with soil sampling, by which their composition and physical and mechanical properties are determined, according to the data obtained, the geological structure of the rock mass is determined and a 3D model of the geological space is created, into which the underground part of the object is inscribed in the same coordinates as the surface part, after which a 3D model of the object is created or corrected in the surface and underground parts, taking into account the data of the 3D model of the geological space.

Однако, несмотря на достоинства, известного технического решения, оно не используется для мониторинга состояния сооружений закрытой оросительной системы, созданных из асбестоцементных труб.However, despite the advantages of the known technical solution, it is not used to monitor the condition of closed irrigation system structures made of asbestos-cement pipes.

Также известен способ автоматической визуализации поверхности труб (патент РФ №2571159, кл. G01N 21/88, 2015 г. - прототип), включающий перемещение относительно обследуемой трубы устройства со средствами получения изображений поверхности труб, регистрации и передачи данных на компьютер, сканирование поверхности трубы, сохранение полученных результатов в блоке памяти компьютера, формирование трехмерной модели с помощью блока программного обеспечения, выявление дефектов и принятия решения о необходимом виде ремонта.Also known is a method for automatic visualization of the pipe surface (RF patent No. 2571159, class G01N 21/88, 2015 - prototype), which includes moving a device relative to the pipe being inspected with means for obtaining images of the pipe surface, registering and transmitting data to a computer, scanning the pipe surface , storing the obtained results in the computer memory block, forming a three-dimensional model using the software block, identifying defects and making a decision on the required type of repair.

Недостатком известного способа является отсутствие оценки состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов и определение объема их ремонта, а также определения возможности вторичного их использования.The disadvantage of this method is the lack of assessment of the state of asbestos-cement waste pipelines and determination of the volume of their repair, as well as determination of the possibility of their secondary use.

Задача изобретения заключается в том, чтобы создать способ для мониторинга состояния асбестоцементных труб, поскольку они широко используются для сооружения оросительных системах, за счет низкой себестоимости материала. Асбест, в сочетании с цементом и водой, имеет намного меньшую цену, чем металл или пластик, даже самого низкого качества. Производство асбестоцементной продукции не занимает много времени и требует небольшое количество техники и рабочего персонала.The object of the invention is to provide a method for monitoring the condition of asbestos-cement pipes, since they are widely used for the construction of irrigation systems, due to the low cost of the material. Asbestos, combined with cement and water, has a much lower price tag than metal or plastic, even of the lowest quality. The production of asbestos-cement products does not take much time and requires a small number of technicians and workers.

Техническим результатом является обеспечить возможность оценки состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов и принятия решения о необходимом виде и объеме их ремонта, а также определение возможности вторичного их использования, за счет визуализации состояния грунта прилегающего к трубопроводу на наличие просадок, пустот, разуплотнения и посторонних включений, влияющих на состояние трубопроводов.The technical result is to ensure the possibility of assessing the state of asbestos-cement waste pipelines and making a decision on the required type and volume of their repair, as well as determining the possibility of their reuse, by visualizing the state of the soil adjacent to the pipeline for the presence of subsidence, voids, decompaction and foreign inclusions affecting condition of pipelines.

Технический результат достигается тем, что в способе автоматического мониторинга состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов закрытой оросительной системы, включающем перемещение относительно обследуемого трубопровода устройства со средствами получения изображений поверхности трубопровода, регистрации и передачи данных на компьютер, сканирование поверхности трубопровода, сохранение полученных результатов в блоке памяти компьютера, формирование трехмерной модели трубопровода с помощью блока программного обеспечения, выявление дефектов и принятия решения о необходимом виде ремонта, согласно изобретению осуществляют одновременно циклическое, круговое, последовательное сканирование участков внутренней поверхности трубопровода совместно с объемом грунта прилегающего к нему, с его внешней поверхности, получение плоскостного панорамного изображения внутренней поверхности трубопровода этих же участков и маркировку каждого участка сканирования, при этом в качестве средств для: формирования трехмерной модели трубопровода с прилегающему к нему объема грунта, получения изображений внутренней поверхности трубопровода и регистрации используют соответственно: сканер в виде георадарной антенны, цифровой фотоаппарат или видеокамеру с подсветкой и маркер с красящим веществом, которые устанавливают последовательно друг за другом на расстояниях равных ширине сканируемого участка, а для циклического вращения по внутренней поверхности трубопровода и перемещения их вдоль него, используют шаговый электродвигатель с блоком управления сообщенного с компьютером и обеспечивающего возможность переключения режимов вращательного и поступательного движений, причем расстояние георадарной антенны от сканируемой поверхности устанавливают постоянным, и регулируют в зависимости от изменения скорости ее движения автоматически с помощью блока управления, а ширину захвата объектива панорамного фотоаппарата или видеокамеры устанавливают по ширине участка сканирования.The technical result is achieved by the fact that in the method for automatic monitoring of the state of asbestos-cement waste pipelines of a closed irrigation system, including moving a device relative to the pipeline being inspected with means for obtaining images of the pipeline surface, recording and transmitting data to a computer, scanning the pipeline surface, storing the results obtained in a computer memory unit, formation of a three-dimensional model of the pipeline using a software block, identification of defects and making a decision on the necessary type of repair, according to the invention, simultaneously cyclic, circular, sequential scanning of sections of the inner surface of the pipeline together with the volume of soil adjacent to it, from its outer surface, obtaining a planar panoramic images of the inner surface of the pipeline of the same sections and marking of each scan section, while as a means for: a three-dimensional model of a pipeline with an adjacent volume of soil, obtaining images of the inner surface of the pipeline and registration, respectively, are used: a scanner in the form of a GPR antenna, a digital camera or video camera with illumination and a marker with a coloring matter, which are installed sequentially one after another at distances equal to the width of the scanned section, and for cyclic rotation along the inner surface of the pipeline and moving them along it, use a stepping motor with a control unit communicated with a computer and providing the ability to switch modes of rotational and translational movements, and the distance of the GPR antenna from the scanned surface is set constant and adjusted depending on changing the speed of its movement automatically with the help of the control unit, and the width of capture of the lens of a panoramic camera or video camera is set according to the width of the scanning area.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что по сравнению с известными техническими решениями обеспечивается возможность оценки асбестоцементных сбросных трубопроводов и прогнозирование оставшегося срока их эксплуатации, а именно по состоянию грунта прилегающего к трубопроводу на наличие просадок, пустот, разуплотнения и посторонних включений, по которым можно определить однородность и прочность трубопроводов, степень, вид и глубину, характер трещин и их ширину.The novelty of the proposed proposal is due to the fact that, in comparison with the known technical solutions, it is possible to assess asbestos-cement waste pipelines and predict the remaining life of their operation, namely, by the state of the soil adjacent to the pipeline for the presence of subsidence, voids, decompaction and foreign inclusions, by which homogeneity can be determined and the strength of the pipelines, the degree, type and depth, the nature of the cracks and their width.

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.According to the scientific, technical and patent literature, a similar claimed set of features was not found, which allows to obtain a technical result that was not previously achieved by known means, which makes it possible to judge the inventive level of the proposed proposal.

Предлагаемый способ работоспособен и может быть использован для технологических процессов с целью автоматического мониторинга состояния асбестоцементных оросительных и сбросных трубопроводов оросительной системы, что соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed method is efficient and can be used for technological processes for the purpose of automatic monitoring of the state of asbestos-cement irrigation and waste pipelines of the irrigation system, which corresponds to the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - представлена общая схема устройства для реализации способа автоматического мониторинга состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов закрытой оросительной системы; на фиг. 2 – то же, в аксонометрии; на фиг. 3 - представлен фрагмент скриншота трехмерной модели трубопровода с прилегающим к нему объемом грунта; на фиг. 4 - фото с изображением фрагмента внутренней поверхности трубопровода.The essence of the invention is illustrated by a drawing, where FIG. 1 is a general diagram of a device for implementing a method for automatic monitoring of the state of asbestos-cement discharge pipelines of a closed irrigation system; in fig. 2 - the same, in perspective view; in fig. 3 - a fragment of a screenshot of a three-dimensional model of a pipeline with an adjacent soil volume is presented; in fig. 4 - a photo showing a fragment of the inner surface of the pipeline.

На графических материалах для большей ясности представлены только те элементы, которые необходимы для понимания сущности изобретения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.For the sake of clarity, only those elements are shown in the drawings that are necessary to understand the essence of the invention, and related elements well known to those skilled in the art are omitted.

Способ автоматического мониторинга состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов закрытой оросительной системы, реализуется с помощью устройства, которое содержит перемещаемое относительно обследуемого трубопровода 1 с помощью приводных колес 2 устройство со средствами сканирования, получения изображений поверхности трубопровода, регистратор и передачи данных на компьютер 3 для формирование трехмерной модели трубопровода с помощью блока программного обеспечения. Для реализации заявляемого способа, в качестве средств для: формирования трехмерной модели трубопровода с прилегающим к нему объемом грунта, получения изображений внутренней поверхности трубопровода и регистрации использованы соответственно: сканер в виде георадарной антенны 4 на телескопической штанге 5, цифровой фотоаппарат 6 или видеокамеру с подсветкой и регистратор в виде маркера 7 сообщенного через магистраль 8 с емкостью 9 для красящего вещества. Для обеспечения возможности их циклического вращения по внутренней поверхности трубопровода 1 и перемещения вдоль него, использован шаговый электродвигатель 10 с полым вращающимся валом 11 и блоком управления 12 сообщенного с компьютером 3 и с узлом 13 для переключения режимов вращательного и поступательного движений. Георадарная антенна 4, цифровой фотоаппарат 6 или видеокамера с подсветкой и маркер 7 установлены на вращающемся валу 11, последовательно друг за другом на расстояниях равных ширине сканируемого участка 14. Магистраль 8 для подачи красящего вещества из емкости 9 в маркер расположена внутри полости вращающегося вала 11, а емкость 9 соединена с блоком управления 12. Георадарная антенна 4 от сканируемой поверхности имеет постоянное расстояние, автоматически регулируемое с помощью телескопической штанги 5 с помощью блока управления 12, в зависимости от изменения скорости ее движения за счет иловых отложений на внутренней поверхности трубопровода. Ширина захвата объектива цифрового фотоаппарата 6 или видеокамеры равна ширине участка сканирования 14. Привод 15 колес 2 соединен с узлом 13 для переключения режимов вращательного и поступательного движений, для обеспечения поступательного движения колес вдоль трубопровода.A method for automatic monitoring of the state of asbestos-cement waste pipelines of a closed irrigation system is implemented using a device that contains a device movable relative to the pipeline under examination 1 using drive wheels 2 with means for scanning, obtaining images of the pipeline surface, a recorder and transferring data to a computer 3 to form a three-dimensional model of the pipeline using the software block. To implement the proposed method, as means for: forming a three-dimensional model of the pipeline with an adjacent soil volume, obtaining images of the inner surface of the pipeline and recording, respectively: a scanner in the form of a GPR antenna 4 on a telescopic rod 5, a digital camera 6 or a video camera with illumination and a recorder in the form of a marker 7 communicated through a line 8 with a container 9 for a coloring matter. To ensure the possibility of their cyclic rotation on the inner surface of the pipeline 1 and movement along it, a stepping motor 10 with a hollow rotating shaft 11 and a control unit 12 communicated with the computer 3 and with the unit 13 for switching the modes of rotational and translational movements is used. Georadar antenna 4, digital camera 6 or video camera with illumination and marker 7 are installed on a rotating shaft 11, sequentially one after another at distances equal to the width of the scanned area 14. The line 8 for supplying the coloring matter from the container 9 to the marker is located inside the cavity of the rotating shaft 11, and the container 9 is connected to the control unit 12. The GPR antenna 4 has a constant distance from the scanned surface, automatically controlled by the telescopic rod 5 using the control unit 12, depending on the change in the speed of its movement due to silt deposits on the inner surface of the pipeline. The capture width of the lens of the digital camera 6 or video camera is equal to the width of the scanning area 14. The drive 15 of the wheels 2 is connected to the unit 13 for switching the modes of rotational and translational movements, to ensure the translational movement of the wheels along the pipeline.

Георадарная антенна 4 на телескопической штанге 5, цифровой фотоаппарат 6 или видеокамеру с подсветкой и регистратор в виде маркера 7 сообщенного через магистраль 8 с емкостью 9 для красящего вещества сообщены с компьютером 3 через блок управления 12 (на фиг. 1 не показано). Сообщение может быть как проводным, так и беспроводнымGPR antenna 4 on a telescopic rod 5, a digital camera 6 or a video camera with illumination and a recorder in the form of a marker 7 communicated through a line 8 with a container 9 for a coloring matter are communicated with a computer 3 through a control unit 12 (not shown in Fig. 1). The message can be either wired or wireless

Способ автоматического мониторинга состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов закрытой оросительной системы осуществляется следующим образомThe method of automatic monitoring of the state of asbestos-cement waste pipelines of a closed irrigation system is carried out as follows

Для исследования состояния асбестоцементного трубопровода, вовнутрь его устанавливают устройство со средствами получения изображений поверхности трубопровода, регистрации и передачи данных на компьютер, сканирование поверхности трубопровода. Через блок управления 12 включают шаговый двигатель 10 с полым валом 11 в режиме вращательного движения. Использование шагового двигателя обусловлено тем, что он обеспечивает точное определенное пошаговое механическое вращение, поскольку, в отличие от других двигателей он работает с запрограммированными дискретными управляющими импульсами, которые подаются на обмотки статора (на фиг. 1 не показано) через блок управления 12 сообщенного с компьютером 3. Расположенные на валу 11 сканер в виде георадарной антенны 4 на телескопической штанге 5, цифровой фотоаппарат 6 или видеокамеру с подсветкой и регистратор в виде маркера 7 сообщенного через магистраль 8 с емкостью 9 для красящего вещества начинают вращаться и осуществляют одновременно циклическое, круговое, последовательное сканирование участка внутренней поверхности трубопровода совместно с объемом грунта прилегающего к нему, получение плоскостного панорамного изображения внутренней поверхности трубопровода и маркировку этого же участка сканирования. После прохода одного оборота (цикла) по окружности трубопровода узел 13 подключает режим поступательного движения к приводу 15 колес 2, которые перемещают устройство на запрограммированное расстояние равное ширине участка 14. Затем узел 13 через блок управления включает вращательное движение вала 11 и процесс повторяется. Маркировка отсканированного участка 14 осуществляется с помощью люминесцентной краски, которая предварительно помещена в прозрачную емкость 9 для накопления энергии света. Расстояние георадарной антенны от сканируемой поверхности устанавливают постоянным, и регулируют с помощью блока управления 12, в зависимости от изменения скорости ее движения за счет иловых наносов на внутренней поверхности трубопровода. Ширину захвата объектива цифрового фотоаппарата или видеокамеры устанавливают по ширине участка сканирования, чтобы не было наложений кадров друг на друга. В результате сканирования и фотографирования полученные данные отраженных сигналов от неоднородностей и объектов в толще трубопровода с объемом грунта поступают в блок памяти компьютера для формирование трехмерной модели трубопровода с прилегающему к нему грунтом (фиг. 3) с помощью блока программного обеспечения и получения изображения или панорамное фото (фиг. 4), в зависимости от того, что было использовано цифровой аппарат или видеокамера.To study the state of an asbestos-cement pipeline, a device is installed inside it with means for obtaining images of the pipeline surface, registering and transmitting data to a computer, scanning the pipeline surface. Through the control unit 12, a stepper motor 10 with a hollow shaft 11 is turned on in a rotary motion mode. The use of a stepper motor is due to the fact that it provides an exact, defined step-by-step mechanical rotation, since, unlike other motors, it works with programmed discrete control pulses that are fed to the stator windings (not shown in Fig. 1) through the control unit 12 communicated with the computer 3. Located on the shaft 11, a scanner in the form of a GPR antenna 4 on a telescopic rod 5, a digital camera 6 or a video camera with illumination and a recorder in the form of a marker 7 communicated through a line 8 with a container 9 for a coloring matter begin to rotate and simultaneously carry out a cyclic, circular, sequential scanning a section of the inner surface of the pipeline together with the volume of soil adjacent to it, obtaining a planar panoramic image of the inner surface of the pipeline and marking the same scanning section. After passing one revolution (cycle) around the circumference of the pipeline, the unit 13 connects the translational motion mode to the drive 15 of the wheels 2, which move the device to a programmed distance equal to the width of the section 14. Then, the unit 13 through the control unit turns on the rotational movement of the shaft 11 and the process is repeated. The marking of the scanned area 14 is carried out using a luminescent ink, which is previously placed in a transparent container 9 for storing light energy. The distance of the GPR antenna from the scanned surface is set constant and adjusted using the control unit 12, depending on the change in the speed of its movement due to silt deposits on the inner surface of the pipeline. The capture width of the lens of a digital camera or video camera is set along the width of the scanning area so that there are no overlapping frames. As a result of scanning and photographing, the received data of the reflected signals from inhomogeneities and objects in the thickness of the pipeline with the volume of soil enter the computer memory unit to form a three-dimensional model of the pipeline with the adjacent soil (Fig. 3) using the software unit and obtain an image or a panoramic photo (Fig. 4), depending on what was used a digital apparatus or a video camera.

Всем процессом осуществления сканирования с фотографированием и маркировкой управляет компьютер с помощью соответствующей программы сбора и хранения информации.The entire process of scanning with photographing and marking is controlled by a computer with the help of an appropriate program for collecting and storing information.

По трехмерной модели трубопровода с прилегающему к нему грунтом визуально определяют состояние грунта прилегающего к трубопроводу на наличие просадок, пустот, разуплотнения и посторонних включений, т.к. его неоднородное состояние отрицательно влияет на качество асбестоцементной трубы. Например - уплотнения грунта расположенного над трубой, образованного за счет многократного прохождения различных с.-х. машин при поливе, обработке почвы увеличивают нагрузку на асбестоцементные трубы, в результате уменьшается предел прочности их поверхности, и появляются микротрещины, через которые просачивается вода, со временем увеличивая их. По полученным изображениям видеосъемок или фото внутренней поверхности с маркировкой определяют наличие и уровень толщины иловых наносов.According to the three-dimensional model of the pipeline with the adjacent soil, the state of the soil adjacent to the pipeline is visually determined for the presence of subsidence, voids, decompaction and foreign inclusions, since its heterogeneous state negatively affects the quality of the asbestos-cement pipe. For example - compaction of the soil located above the pipe, formed due to the repeated passage of various agricultural crops. machines during irrigation, tillage increase the load on asbestos-cement pipes, as a result, the ultimate strength of their surface decreases, and microcracks appear through which water seeps, increasing them over time. The presence and level of thickness of silt deposits are determined from the obtained images of video footage or a photo of the inner surface with markings.

Георадарная антенна может быть выполнена в виде антенны по патенту на полезную модель №97217, 2010 г., поскольку она разборная и может сканировать различные поверхности: плоские, угловые, выпуклые и вогнутые. Она позволяет получать непрерывный разрез исследуемой среды и записывать его в файл для дальнейшей обработки, анализа и документирования.The GPR antenna can be made in the form of an antenna according to the utility model patent No. 97217, 2010, since it is collapsible and can scan various surfaces: flat, angular, convex and concave. It allows you to obtain a continuous section of the investigated environment and write it to a file for further processing, analysis and documentation.

Поскольку асбестоцементных трубопроводы находятся на глубине 0,8-1,2 м, то для измерения толщины трубопровода и слоя грунта, окружающего его, необходимо использовать высокочастотные антенные блоки с частотой 900-1200 МГц, имеющие глубинность менее двух метров, но высокую разрешающую способность.Since asbestos-cement pipelines are located at a depth of 0.8-1.2 m, to measure the thickness of the pipeline and the layer of soil surrounding it, it is necessary to use high-frequency antenna units with a frequency of 900-1200 MHz, having a depth of less than two meters, but high resolution.

Пример конкретного осуществления заявляемого способа.An example of a specific implementation of the proposed method.

Для подтверждения эффективности заявляемого способа проводились производственные исследования на разборной закрытой оросительной системе учхоза «Кубань» Кубанского аграрного университета.To confirm the effectiveness of the proposed method, production studies were carried out on a collapsible closed irrigation system of the Kuban Uchkhoz of the Kuban Agrarian University.

Срок эксплуатации данной оросительной системы 14 лет. Водосбросные асбестоцементные трубопроводы длиной 5 м заложены на глубине около 1 м. Вода проходит самотеком, за счет небольшого уклона труб. Смотровые колодцы установлены через 30-40 м.The service life of this irrigation system is 14 years. Spillway asbestos-cement pipelines 5 m long are laid at a depth of about 1 m. Water flows by gravity due to a slight slope of the pipes. Inspection wells are installed every 30-40 m.

Через смотровой колодец в трубопровод было установлено устройство для мониторинга его состояния и грунта вокруг него. Для управления устройством использовалась беспроводная связь, через пульт управления.A device was installed through the inspection well into the pipeline to monitor its condition and the soil around it. To control the device, a wireless connection was used through the control panel.

В качестве экспериментального участка был выбран фрагмент трубопровода между смотровыми колодцами. Для упрощения управления, сначала устройство запускали с одного конца трубопровода до середины расстояния между смотровыми колодцами, затем с другого соседнего колодца запускали устройство, также до середины этих колодцев. Полученные данные в результате сканирования и получения изображений (использовалась видеокамера) поступали на компьютер, обрабатывались и визуализировались на экране монитора.A fragment of the pipeline between the observation wells was chosen as an experimental section. To simplify control, at first the device was launched from one end of the pipeline to the middle of the distance between the inspection wells, then the device was started from another adjacent well, also to the middle of these wells. The data obtained as a result of scanning and obtaining images (a video camera was used) were fed to a computer, processed and visualized on a monitor screen.

Анализ трехмерной модели трубопровода с грунтом и полученных изображений показал, что под трубопроводом, вдоль него есть небольшие участки уплотненного грунта, что указывает на просачивание воды через микротрещины, которые визуально не просматривались. Поскольку срок эксплуатации асбестоцементных труб 20 лет и их уже использовали 14 лет, то до конца срока использования, целесообразно наблюдать за состоянием этих труб, в случае ухудшения или по окончанию срока использования - заменить. Кроме того, было определено, что внутри имеются иловые отложения, занимающие 20-30% от площади поперечного сечения трубопровода, которые необходимо очистить традиционным методом, путем пропуска потока воды под большим напором.Analysis of the three-dimensional model of the pipeline with soil and the images obtained showed that under the pipeline, along it, there are small areas of compacted soil, which indicates water seepage through microcracks that were not visually visible. Since the service life of asbestos-cement pipes is 20 years and they have already been used for 14 years, it is advisable to observe the condition of these pipes until the end of the period of use, in case of deterioration or at the end of the period of use, replace them. In addition, it was determined that there are sludge deposits inside, occupying 20-30% of the cross-sectional area of the pipeline, which must be cleaned up using the traditional method, by passing a stream of water under high pressure.

Claims (1)

Способ автоматического мониторинга состояния асбестоцементных сбросных трубопроводов закрытой оросительной системы, включающий перемещение относительно обследуемого трубопровода устройства со средствами получения изображений поверхности трубопровода, регистрации и передачи данных на компьютер, сканирование поверхности трубопровода, сохранение полученных результатов в блоке памяти компьютера, формирование трехмерной модели трубопровода с помощью блока программного обеспечения, выявление дефектов и принятие решения о необходимом виде ремонта, отличающийся тем, что осуществляют одновременно циклическое, круговое, последовательное сканирование участков внутренней поверхности трубопровода совместно с объемом грунта, прилегающего к нему с его внешней поверхности, получение панорамного изображения внутренней поверхности трубопровода этих же участков и маркировку каждого участка сканирования, при этом в качестве средств для формирования трехмерной модели трубопровода с прилегающим к нему объемом грунта, получения изображений внутренней поверхности трубопровода и регистрации используют соответственно: сканер в виде георадарной антенны, цифровой фотоаппарат или видеокамеру с подсветкой и маркер с красящим веществом, которые устанавливают последовательно друг за другом на расстояниях, равных ширине сканируемого участка, а для циклического вращения по внутренней поверхности трубопровода и перемещения их вдоль него используют шаговый электродвигатель с блоком управления, сообщенный с компьютером и обеспечивающий возможность переключения режимов вращательного и поступательного движений, причем расстояние георадарной антенны от сканируемой поверхности устанавливают постоянным и регулируют в зависимости от изменения скорости ее движения автоматически с помощью блока управления, а ширину захвата объектива панорамного фотоаппарата или видеокамеры устанавливают по ширине участка сканирования.A method for automatic monitoring of the state of asbestos-cement waste pipelines of a closed irrigation system, including moving a device relative to the pipeline being inspected with means for obtaining images of the pipeline surface, registering and transmitting data to a computer, scanning the pipeline surface, storing the results obtained in a computer memory unit, forming a three-dimensional model of the pipeline using a block software, identifying defects and making a decision on the required type of repair, characterized in that they simultaneously carry out cyclic, circular, sequential scanning of sections of the inner surface of the pipeline together with the volume of soil adjacent to it from its outer surface, obtaining a panoramic image of the inner surface of the pipeline of the same sections and marking of each scan section, while as a means for forming a three-dimensional model of the pipeline with the adjacent volume ground, obtaining images of the inner surface of the pipeline and registration, respectively, are used: a scanner in the form of a GPR antenna, a digital camera or video camera with illumination and a marker with a coloring matter, which are installed sequentially one after another at distances equal to the width of the scanned area, and for cyclic rotation along the inner surface of the pipeline and moving them along it, a stepping motor with a control unit is used, communicated with the computer and providing the ability to switch modes of rotational and translational movements, and the distance of the GPR antenna from the scanned surface is set constant and is automatically adjusted depending on the change in the speed of its movement using the unit control, and the capture width of the lens of a panoramic camera or video camera is set along the width of the scanning area.
RU2021106439A 2021-03-11 2021-03-11 Method for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system RU2762365C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106439A RU2762365C1 (en) 2021-03-11 2021-03-11 Method for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106439A RU2762365C1 (en) 2021-03-11 2021-03-11 Method for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762365C1 true RU2762365C1 (en) 2021-12-20

Family

ID=79175412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021106439A RU2762365C1 (en) 2021-03-11 2021-03-11 Method for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762365C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324683A (en) * 2000-05-16 2001-11-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Apparatus for inspecting inside surface of piping
RU2497074C1 (en) * 2012-05-03 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Device for diagnostics of wall of manifold pipelines with moire method
RU2571159C2 (en) * 2013-02-26 2015-12-20 Константин Владимирович Постаутов Method to automate method of visual measurement control of pipe surface and device for its realisation
WO2020248817A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 浙江大学 Water supply pipeline leakage detection method based on three-dimensional image attribute analysis using ground penetrating radar

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324683A (en) * 2000-05-16 2001-11-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Apparatus for inspecting inside surface of piping
RU2497074C1 (en) * 2012-05-03 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Device for diagnostics of wall of manifold pipelines with moire method
RU2571159C2 (en) * 2013-02-26 2015-12-20 Константин Владимирович Постаутов Method to automate method of visual measurement control of pipe surface and device for its realisation
WO2020248817A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 浙江大学 Water supply pipeline leakage detection method based on three-dimensional image attribute analysis using ground penetrating radar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2991928C (en) Optical method and apparatus for determining a characteristic such as volume and density of an excavated void in a construction material
CN101294917B (en) Method for detecting aqueduct well by underwater robot
Fassi et al. Comparison between laser scanning and automated 3d modelling techniques to reconstruct complex and extensive cultural heritage areas
US20080068601A1 (en) Manhole modeler
JP4315464B1 (en) Nondestructive evaluation method of soundness of reinforced concrete body and apparatus therefor
CN111895911B (en) Method for monitoring hidden danger of ground collapse of shallow sand layer
DK2914978T3 (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR INSPECTION OF COOL TOWER
Lepot et al. A technology for sewer pipe inspection (Part 2): Experimental assessment of a new laser profiler for sewer defect detection and quantification
KR101843923B1 (en) Tunnel Lining Inspection Apparatus using Plural Camera
Noshahri et al. Linking sewer condition assessment methods to asset managers’ data-needs
CN113310987A (en) Tunnel lining surface detection system and method
RU2762365C1 (en) Method for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system
RU2762362C1 (en) Device for automatic monitoring of the condition of asbestos-cement discharge pipelines in a closed irrigation system
De Fino et al. Remote diagnosis and control of the heritage Architecture by photorealistic digital environments and models
KR19980703330A (en) Inside wall observation device
JP7441067B2 (en) Mobile crack detection device and crack detection method
Lee et al. Modeling and management of bridge structures using unmanned aerial vehicle in Korea
CN111638217A (en) Method and device for detecting camera shooting in hole of prefabricated hollow pipe pile
Thomas et al. Applications of low‐budget photogrammetry in the geotechnical laboratory
RU2814554C1 (en) Method for diagnosing technical condition of low-pressure earthen dams
Bradley et al. Photogrammetric modelling of the grand falls hydroelectric generating station
Ékes Inspecting Twin 42” reinforced concrete pipes with pipe penetrating radar supplemented by LiDAR
RU2454627C1 (en) Apparatus for studying geometric defects of reservoirs using moire method
RU2818132C1 (en) Method for performance monitoring of low-pressure earth dams
Eiswirth et al. Pipe defect characterisation by multi-sensor systems