SK8771Y1 - Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu - Google Patents

Abstract

Zariadenie (18) na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu využíva pre prieskumné bezpilotné lietajúce zariadenie (16) voľne dostupný systém (6) stabilizácie viac motorových bezpilotných lietajúcich zariadení spolu s dodatočnou stabilizáciou (10) využívajúcou senzory (11) na meranie vzdialenosti pre vyhnutie sa kolízii s možnými prekážkami. Manuálne alebo poloautomatizované riadenie prijímačom (3) na ovládanie prieskumného bezpilotného lietajúceho zariadenia (16) je vykonané na základe príkazov z ovládacieho modulu (14) umiestneného na pokročilom letovom ovládači (17). Zariadenie (18) disponuje možnosťou okamžitého snímania videozáznamu pomocou kamery (7) s vysokým rozlíšením. Na zlepšenie kvality zaznamenaného videozáznamu je použitý dodatočný zdroj (13) svetla. Prieskumné bezpilotné lietajúce zariadenie (16) je umiestnené na kostre (1) s dodatočnou ochranou, ktorá zabraňuje poškodeniu pri možnej kolízii a je napájané z lítiovo-polymérovej batérie (12).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka zariadenia na určovanie a prieskum stavu potrubia v potrubných systémoch, kde je možné aj prúdenie kvapaliny s voľnou hladinou. Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu je určené hlavne na prieskumjednotlivých potrubných úsekov medzi revíznymi šachtami alebo vstupnými objektmi k potrubiam od veľkosti potrubia DN 300 mm.

Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu je využiteľné vo viacerých odvetviach národného hospodárstva, kde je iný spôsob prieskumu potrubných systémov náročný na predprípravu prieskumu, neeľektívny alebo časovo náročný a vzhľadom na podmienky prostredia aj neuskutočniteľný.

Doterajší stav techniky

Aktuálne sú na prieskum a stanovenie vzdialenosti v potrubných a kanalizačných systémoch využívané kamerové inšpekčné systémy s motorovýmpojazdom alebo s pomocou tlačnej kamery do vzdialenosti 30 až 55 metrov v závislosti od charakteru potrubia. Tieto systémy poskytujú dostatočne spoľahlivé informácie v prípade určovania stavu potrubia, odbočiek, jednotlivých nejasnostív určovaní polohy alebo stavu odbočky a potrubia, pri prieskumoch nánosov, stavu, korózie, zanesenia a znečistenia jednotlivých potrubí. Pri výraznom stupni nánosov alebo zanesenia potrubia schopnosť prieskumu jednotlivých úsekov výrazne klesá a je nutné tieto úseky s predstihomprečisťovať alebo v niektorých krajných prípadoch vôbec od inšpekcie potrubia celkom upustiť. Môže dochádzať k uviaznutiu inšpekčného zariadenia v prostredí potrubia a tým, že nie je možné dosiahnuť vrátenie systému do vstupného otvoru pomocou motorového vybavenia, dochádza k použitiu mechanického uvoľnenia. Pri takomto postupe je nutné, aby obsluha použila navíjacie zariadenie, ktoré inšpekčnú kameru silou dopraví k vstupnej šachte. Pri takomto postupe dochádza častokrát k poškodeniu snímacieho zariadenia, pretože dochádza k preklopeniu zariadenia z horizontálnej polohy a pod.

- Inšpekčné systémy potrebujú predprípravu jestvujúceho potrubia pred spustenímavlastnýmmonitorovaním jednotlivých úsekov (privolanie čistiaceho vozidla a tlakové prečistenie dĺžkovo významných úsekov s použitím dostupnej vody častokrát pitnej),

- oblasti s nemožnosťou predčistenia tlakovým čističom, respektíve bez možnosti odplavenia sedimentu (výška sedimentu je viac ako polovica priemeru potrubia, respektíve sediment je takého zloženia, že neumožní rozpustenie a odplavenie potrebnejvrstvyjna nižšie položené miesto po existujúcej sieti.

Predkladané zariadenie umožňuje inšpekciu a dodatočný prieskum potrubí v prostredí neumožňujúcom prieskum štandardnými systémami. Oproti zvyčajne vykonávanému inšpekčnému prieskumu odpadá predpríprava existujúceho potrubia dodatočnými tlakovými systémami a vozidlami a taktiež obmedzenie pobytu osôb v prostredí so zvýšeným rizikom nákazy, a tým sú podporené okrem znižovania nákladov aj priaznivé podmienky ochrany zdravia pri práci.

Podstata technického riešenia

Uvedené obmedzenia do značnej miery odstraňuje zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu. Podstatou technického riešenia je zariadenie pre inšpekciu v kanalizačných a potrubných systémoch na základe monitorovania vzdialeností od počiatočného bodu prieskumu a vizuálneho prieskumu. Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu je vybavené dodatočnými ochrannými prvkami a stabilizačnými systémami na obmedzenie možnosti stretu so stenou potrubia a možnosti kolízie pri nečakaných prekážkach v potrubiach. S prieskumným bezpilotným lietajúcim zariadením je možné manipulovať k začiatočnému bodu merania v potrubí a monitorovať potrubie jedným ovládacím manévrom zadaným na pokročilom letovom ovládači. Meranie polohy prieskumného bezpilotného lietajúceho zariadenia je aktívne s možnosťou okamžitého zobrazenia na pokročilom letovom ovládači a záznamom prevádzkových parametrov zaznamenávacím zariadením na pamäťovú kartu umiestnenú v záznamovom zariadení. Prevádzkové informácie, spolu s prenosom videozáznamu sú zobrazované v reálnom čase na monitore pokročilého letového ovládača. Na prieskumnom bezpilotnom lietajúcom zariadení je umiestnený systém telemetrie (informácie o stave batérie, vzdialenosti od počiatočného bodu a od najbližšej prekážky), ktorý v reálnom čase vysiela pomocou vysielacieho modulu a vysielacej antény tieto informácie na displej pokročilého letového ovládača a zaznamenáva vzdialenosť a prenos videozáznamu vo vysokej kvalite. Na čo najkvalitnejší prenos videozáznamu a signálu na ovládanie zariadenia sú použité externé všesmerové antény umiestnené v počiatočnombode merania, pretože pri šírení elektromagnetickej energie dochádza medzi zdrojom a prijímačom k ovplyvneniu výkonových charakteristík daným prostredím

S K 8771 Υ1

Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu pozostáva z prieskumného bezpilotného lietajúceho zariadenia pozostávajúceho zo sústavy riadiacich, ovládacích a stabilizačných modulov napájaných z batérie a pokročilého letového ovládača napájaného z štandardných batérií typu AA. Základom prieskumného bezpilotného lietajúceho zariadenia je systém stabilizácie viac motorových bezpilotných lietajúcich zariadení spolu s prijímačom na ovládanie prieskumného bezpilotného hetajúceho zariadenia, regulátormi otáčok motorov a samotných motorov. Každý motor je elektrický, rotačný, jednosmerný, s hriadeľom a vrtuľou. V prieskumnom bezpilotnom lietajúcom zariadení je integrovaný modul dodatočnej stabilizácie, ktoiý spracováva dáta zo senzorov na meranie vzdialenosti. Prijaté dáta sú spracované mikroprocesorom, ktorý zároveň riadi komunikáciu s týmito senzormi a riadi telemetriu zariadenia. Dáta spracované dodatočnou stabilizáciou sú odosielané do systému stabilizácie viac motorových bezpilotných lietajúcich zariadení. Systém stabilizácie viac motorových bezpilotných lietajúcich zariadení vyhodnocuje pozičné dáta zariadenia z gyroskopu a akcelerometra, ktoré sú použité ako vstup pre stabilizačný algoritmus PID. Výstupom algoritmu sú dáta pre individuálne regulátory otáčok motorov. Senzor merania vzdialenosti funguje na princípe „Time-oľ-Flight“, ktorý predstavuje vysielanie krátkych pulzov svetla a meranie fázového posunu od vyslania lúča po dopad na TOF senzor. Bezdrôtovo prenášaný videosignálje analógový vo formáte PAL z dôvodu čo najväčšej eliminácie oneskorenia. Výstupy zo senzorov merania vzdialenosti sú ukladané na pamäťovú kartu zaznamenávacím zariadením Videozáznam je zaznamenávaný v digitálnom formáte pre dosiahnutie čo najvyššej kvality obrazu zaznamenávacím zariadením, s možnosťou spätnej kontroly a vyhodnotenia záznamu.

Prieskumné bezpilotné hetajúce zariadenie je navrhnuté ako uzavretá, kvapalinu neprepúšťajúca, jednotka. Jedinými exponovanými komponentmi sú bezkomutátorové motory. Tieto môžu pracovať aj v prostredí s odstrekujúcou kvapalinou, pričom bude použitý vysoký stupeň ochrany IP.

Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu môže pracovať v dvoch režimoch. Primárny režim je poloautomatické riadenie prieskumného bezpilotného Hetajúceho zariadenia spolu s dodatočnou stabilizáciou, kde operátor ovláda horizontálny alebo vertikálny smer pohybu pomocou ovládacieho modulu, v osi voľného priestoru skúmaného potrubia. Sekundárny režim je manuálny, kde je dodatočná stabilizácia vyradená z činnosti. Operátor ovláda prieskumné bezpilotné Hetajúce zariadenie plne manuálne pomocou ovládacieho modulu umiestneného na pokročilom letovom ovládači.

Celá zostava prieskumného bezpilotného Hetajúceho zariadenia je umiestnená na ochrannej kostre zuhHkových vlákien pre čo najväčšiu pevnosť a nízku hmotnosť a je napájaná z Htiovo-polymérovej batérie. Ako ochrana pred mechanickým poškodením je použitá dodatočná ochrana prieskumného bezpilotného Hetajúceho zariadenia na ochránenie vrtúľ na motoroch pri nečakanej kolízn alebo páde do kvapaliny, pozostávajúca z ľahkej rámovej konštrukcie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie predmetného zariadenia bližšie objasňuje výkres na obr. 1, kde je zjednodušene znázornené zapojenie zariadenia na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu.

Príklady uskutočnenia

Zariadenie 18 na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu zaznamenávacím zariadením 9 na záznam obrazu a vzdialenosti pozostáva z prieskumného bezpilotného Hetajúceho zariadenia 16, ktoré obsahuje primárny systém stabilizácie 6 spolu s dodatočnou stabihzáciou 10 využívajúcou optické senzory 11 na meranie vzdialenosti založené na princípe ToF (Time of FHght) pre vyhnutie sa kolízn s možnými prekážkami. Dáta zo senzorov 11 na meranie vzdialenosti sú následne použité na vyhodnotenie vzdialenosti prieskumného bezpilotného Hetajúceho zariadenia 16 od prekážok. Yýhodnotenie dát zo senzorov 11 na meranie vzdialenosti, dodatočná stabilizácia 10 a systém stabiHzácie 6 spolu s ovládacím modulom 14 umiestnenom na pokročilom letovom ovládači 17 umožňujú semiautomatický pohyb prieskumného bezpilotného Hetajúceho zariadenia 16 v uzavretých priestoroch, kde prieskumné bezpilotné Hetajúce zariadenie 16 udržujú v strede osi voľného priestoru v potrubí. Manuálne riadenie je uskutočnené pomocou ovládacieho modulu 14, ktorý vysiela dáta pomocou vysielacej antény 2b s použitím frekvenčného pásma 2.4 GHz a pomocou prijímača 3 na ovládanie prieskumného bezpilotného Hetajúceho zariadenia spolu s prijímacou anténou 2a. Tieto dáta spracúva systém stabilizácie 6 spolu s dodatočnou stabilizáciou 10. Na riadenie elektrických motorov 5 sú použité regulátory 4 otáčok motora. Yýsielacia anténa 8a na vysielací modul 8 umožňuje bezdrôtový prenos videozáznamu v reálnom čase s minimálnou časo

S K 8771 Υ1 vou odozvou prenášaného videosignálu, používajúc frekvenčné pásmo 5.8 GHz. Prenášaný videozáznam je prijímaný anténou 8b a spracovaný prijímacím modulom 15 videosignálu. Videozáznam a namerané vzdialenosti zaznamenáva zariadenie 9 na záznam vzdialenosti a obrazu vo vysokej kvalite s možnosťou záznamu na pamäťovej karte. Osvetlenie priestoru pred zariadením zabezpečuje zdroj 13 svetla. Prieskumné bezpilotné lietajúce zariadenie 16 je napájané z lítiovo-polymérovej batérie 12. Kostra 1 s dodatočnou ochranou slúži na sekundárnu ochranu prieskumného bezpilotného lietajúceho zariadenia 16. Ovládací modul 14, prijímacia anténa 8b, vysielacia anténa 2b a prijímací modul 15 videosignálu sú umiestnené na pokročilom letovom ovládači 17.

Príklad 1

Je potrebné zmerať vzdialenosť jednotlivých pripojení na hlavné potrubie odvádzajúce kvapalinu vo vybranom území kvôli nedostatku podkladov a dát od prevádzkovateľa alebo nesúladu dát s projektovou dokumentáciou pred výkopovými prácami. Opísané zariadenie využíva na určovanie polohy pripojení vizuálny kontakt s hlavným p otrúb im, pričom je meraná vzdialenosť od bodu vstupu do revízneho otvoru alebo šachty. Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu prenáša vzdialenosť od bodu vstupu na displej ovládacieho zariadenia operátora a na základe tejto vzdialenosti je potom možné určiť miesto pre výkopový mechanizmus, ako miesto, kde bude následne prevedené rozkopanie existujúceho terénu a kde bude miesto napojenia na odbočenie potrubia.

Príklad 2

Je potrebné vykonať vizuálny prieskumpotrubia s hrubou vrstvou nánosu na dne potrubia a to hlavne pri starších, neudržiavaných alebo výnimočne udržiavaných potrubiach, respektíve potrubiach, ktoré neboli kontrolované kvôli neznalostiam prevádzkovateľa alebo bezporuchovej činnosti. Opísané zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu využíva na vizuálny prieskum kamerový systém umiestnený na zariadení. Vizuálny prieskum zabezpečí zdokumentovanie stavu potrubia, ako aj pozície cudzích sietí, ktoré sa počas jednotlivých fáz výstavby rôznymi spôsobmi ocitli v skúmanom potrubí. Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu umožňuje zaznamenať stav potrubia na dátovú kartu na dodatočné preskúmanie a zhodnotenie stavu potrubia. Dáta slúžia prevádzkovateľovi potrubia ako relevantný dôkaz o stave potrubia s následnou použiteľnosťou pri plánoch rekonštrukcií a obnovy.

Príklad 3

Je potrebné vykonať vizuálny prieskum potrubia kde sklon potrubia nedovoľuje prechod štandardným mechanizmom na prieskum potrubia alebo je v potrubí nahromadený nedýchateľný plyn s rizikom možnosti otravy. Zariadenie na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu umožňuje prekonávať polohy potrubia s veľkým sklonom, a tým zabezpečiť prieskum v neštandardných podmienkach revízie potrubia. Predmetné zariadenie umožňuje prekonávať úseky potrubí, v ktorých dochádza k nahromadeniu nedýchateľnýchplynov.

Priemyselná využiteľnosť

Technické riešenie podľa úžitkového vzoru sa týka širokej škály použitia v národnom hospodárstve. Je možné využiť ho najmä pre potrubné systémy, kde je potrebná inšpekcia a vizuálny prieskum daného potrubia s nemožnosťou inšpekcie klasickými prostriedkami, ako aj finančná úspora v predpríprave pred samotným prieskumom, na prieskum neprístupných miest s rizikom nahromadenia nebezpečných plynov, pre systém vyhodnocovania stavu potrubia jednotlivými prevádzkovateľmi s následným použitím v hospodárení a optimalizácu plánov rekonštrukcň a opráv podnikov a samospráv, pre správu potrubí a na vyhnutie sa náhlym haváriám pri prevádzkovaní daných potnrbí.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   Zariadenie (18) na prieskum a zaznamenávanie vzdialenosti v potrubných systémoch s možnosťou záznamu obrazu a na určenie dĺžky potrubného systému, vyznačujúce sa tým, že obsahuje 5 prieskumné bezpilotné lietajúce zariadenie (16) s kostrou (1) s dodatočnou ochranou, prijímač (3) na ovládanie prieskumného bezpilotného lietajúceho zariadenia s prijímacou anténou (2a), systém stabilizácie (6) spojený s dodatočnou stabilizáciou (10) a s regulátormi (4) otáčok motora napojenými so samotnými motormi (5), kameru (7) s vysielacím modulom (8) s prenosom signálu vysielacou anténou (8a), zdroj (13) svetla, zaznamenávacie zariadenie (9) na záznam obrazu a vzdialenosti, senzory (11) na meranie vzdialenosti, prijímalo cí modul (15) videosignálu a ovládací modul (14) spolu s prijímacou anténou (8b) a vysielacou anténou (2b) umiestnenými na pokročilom letovom ovládači (17), je napájané pomocou lítiovo-polymérovej batérie (12).