專利名稱：一種排水管道多功能檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種排水管道多功能檢測裝置。
背景技術：
目前，國內各城市中心城區干河流域在基本完成污水管網建設和截污治污、大部 分污水被收集后，水質仍未能得到持續明顯的改善，河流水質主要指標不能穩定的達到功 能區標準，尤其每逢降雨期前后，中心城區干流沿線市政和雨水泵站附近水域仍時常出現 黑臭。這一現象表明一些在河道黑臭階段的次要污染因素，隨著截污治污及其河道整治的 開展，逐漸凸現為影響中心城區河流水質穩定與持續改善的主要問題。 造成這一突出現象的根本原因主要是由于(1)分流制系統雨污混接導致污水放 江污染，根據2008年調查發現，上海市漕河涇排水系統具有混接問題的窨井或出門井的比 例達69%; (2)合流制系統初期雨水和市政泵站預抽空造成放江污染，放江時C0D最高濃度 超過2000mg/L，導致河水重新黑臭。為有效地解決分流制管網雨污混接、分/合流制管網管 道沉積物累積嚴重這一突出問題，需在理清復雜管網系統的管道連接現狀的基礎上，查明 排水管道的雨污混接點和探明管道沉積物沉積現狀和規律。 目前排水管道的混接調查技術主要有污染特征因子判別法、示蹤劑判別法、流量 判別法和管道檢測技術，前三種方法只能初步判定而不能精確定位。管道檢測技術分為傳 統檢測技術和儀器檢測技術，傳統檢測技術包括目測、反光鏡檢查、潛水員下管道檢查、量 泥斗檢測，其有很多局限性，已不適應現代化排水管網管理的要求；儀器檢測技術包括潛望 鏡(Quickview)、透地雷達(GPR)、紅外線溫度記錄分析、聲納成像、管道閉路電視(CCTV)、 管道掃描評估(SSET)、多重傳感器(SAM)等，但都未能將管線定位、越障行進、混接點檢測、 流量流速測定、管道內水樣采集、管道沉積物厚度測定等有機的結合而存在諸多功能上的 不足。因此，為滿足城市排水管網系統中管理、維護的技術需要，開發一種排水管道多功能 檢測裝置尤顯重要。
發明內容
本發明的目的在于提出一種排水管道多功能檢測裝置。 本發明提出的排水管道多功能檢測裝置，由移動平臺1、云臺2、相機伸縮臂3、旋 轉伸縮臂4、探頭伸縮桿17和數據傳輸線5組成。其中移動平臺1由輪子6或履帶裝置支 撐行進，數據傳輸線5安裝于移動平臺1尾端，云臺伸縮桿7 —端固定于移動平臺1上方， 另一端位于云臺2下方，用于支撐云臺2，云臺2兩側平行伸出相機伸縮臂3和旋轉伸縮臂 4，相機伸縮臂3 —端連接相機盒8，旋轉伸縮臂4 一端通過擺動關節16和探頭伸縮桿17連 接，探頭伸縮桿17上裝有超聲波傳感器11、流速測定儀12、壓力傳感器13和真空活塞水樣 采集器14，數據傳輸線5分別連接聲波傳感器11、流速測定儀12、壓力傳感器13和真空活 塞水樣采集器14。 本發明中，移動平臺l可根據管道不同狀況選用輪子或履帶裝置支撐行進，
3輪子直徑和履帶的上下高度一般為5cm 50cm ;移動平臺1的平面尺寸一般為0. 2 1. OmXO. 1 0. 5m，材質可選用具有一定強度的材質，可為諸多金屬中的一種或多種組合。
本發明中，移動平臺1的沖擊能力為0 50g，越障高度為0 30cm，行進速度為 0 2. Om/s，負載能力為0 50kg，爬坡能力為0 30度角，防水性能為0 10m，移動平 臺1內部安裝可拆卸、可反復充電的電池2 4組，其工作時間為2 10h。
本發明中，輪子6可選用具有一定強度的材質，如軟/硬橡膠輪、木輪、高彈性TPR 輪(熱塑橡膠)、塑膠輪、PU輪(優力膠輪)、PVC輪、PP輪或尼龍輪等中一種或多種組合； 輪子6的花紋形狀為通用、高月夜或聯合式中的一種或多種組合。 本發明中，履帶裝置材質可選用金屬、橡膠等中的一種或多種組合；履帶裝置由主 動輪驅動、負重輪、誘導輪、托帶輪及柔性鏈環組成。 本發明中，云臺2由云臺伸縮桿7支撐固定在移動平臺1上，云臺2的平面尺寸一 般為O. 1 0. 5mX0. 1 0. 5mX0. 1 0. 3m，材質可選用具有一定強度的材質，可為諸多金 屬中的一種或多種組合；云臺2內部安裝陀螺定位儀、里程計或傾角傳感器等儀器。
本發明中，云臺伸縮桿7根據功能需要可有效提升云臺2的高度，提升高度范圍為 0 1. 5m，云臺伸縮桿7杠徑為10 50mm ;云臺伸縮桿7材質可選用具有一定強度的材質， 如諸多金屬中的一種或多種組合、PE等。 本發明中，陀螺定位儀可選用光纖陀螺儀、環式激光陀螺儀或現代集成式的振動 陀螺儀中的一種。 本發明中，傾角傳感器可選用"固體擺"式、"液體擺"式或"氣體擺"式中的一種。 本發明中，相機伸縮臂3 —端固定在云臺2上，另一端為相機盒8 ;相機伸縮臂3由
相機一關節和相機二關節連接組成，相機盒8固定于相機二關節一端，杠徑為10 50mm，材
質可選用具有一定強度的材質，如諸多金屬中的一種或多種組合、PE等。 本發明中，相機盒8內安裝有相機9、相機燈板15和照明設施10，相機9具有防
水、高清成像性能，照明設施10光源可選用白熾燈或氣體放電燈中任一種。相機9、相機燈
板15和照明設施10分別連接數據傳輸線5。 本發明中，旋轉伸縮臂4 一端固定在云臺2上，另一端通過擺動關節16和探頭伸 縮桿17相連接；探頭伸縮桿17安裝有超聲波傳感器11、流速測定儀12、壓力傳感器13和 真空活塞水樣采集器14 ;旋轉伸縮臂4可選用多自由度旋轉伸縮臂，旋轉角度為0 360 度；探頭伸縮桿17上下擺動角度為-90 180度；兩者杠徑為10 50mm，材質可選用具有 一定強度的材質，如諸多金屬中的一種或多種組合、PE等。 本發明中，超聲波傳感器11型式可選用直探頭、斜探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭 或雙探頭中任一種。 本發明中，流速測定儀12類型可選用機械、電測或超聲中任一種。 本發明中，壓力傳感器13可選用應變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓
力傳感器、藍寶石壓力傳感器或壓電壓力傳感器中一至多種組合。 本發明中，水樣采集器14可采用真空活塞式采集器，水樣采集器14容積為10 250mL，材質可選用金屬、PVC、橡皮或塑料等中一至多種組合。 本發明中，超聲波傳感器11、流速測定儀12、壓力傳感器13、定位儀、里程計、相機 9等設備模塊由發電機電源提供24V電壓，信號通過CAN總線傳輸數據。
本發明中，數據傳輸線5具有數據信號傳輸和移動平臺的拖拽功能。
本發明優點如下 1、可在排水管道充滿或非充滿條件下對管道進行混接排查檢測，以滿足城市排水 管網系統中管理、維護的技術需要。 2、本檢測裝置可同步采集管道水樣、測定管道沉積物厚度，并能對管道的連接走 向進行GIS定位，此檢測設備適用范圍廣。
圖1為本發明的俯視圖。
圖2為本發明的前視圖。 圖中標號1為移動平臺，2為云臺，3為相機伸縮臂，4為旋轉伸縮臂，5為數據傳 輸線，6為輪子，7為云臺伸縮桿，8為相機盒，9相機，10為照明設施，11為超聲波傳感器，12 為流速測定儀，13為壓力傳感器，14為真空活塞水樣采集器，15為相機燈板，16為擺動關 節，17為探頭伸縮桿。
具體實施例方式
下面通過實施例結合附圖進一步描述本發明。 實施例1 :如圖1和圖2所示，裝置由移動平臺1、云臺2、相機伸縮臂3、旋轉伸縮 臂4、探頭伸縮桿17、傳感探頭和數據傳輸線5組成。移動平臺由輪子6或履帶支撐行進， 數據傳輸線5安裝在移動平臺1尾端，可以起到數據傳輸和拖拽的作用；云臺2位于移動平 臺1上方，由云臺伸縮桿7支撐，相機伸縮臂3和旋轉伸縮臂4平行安裝在云臺上，陀螺儀、 里程計和傾角分析儀亦都安裝在云臺2內；相機伸縮臂3由相機一關節和相機二關節組成， 相機盒8固定在相機二關節一端，相機9、相機燈板15和照明設施10固定安放在相機盒中； 旋轉伸縮臂4由旋轉關節和伸縮臂組成，超聲波傳感器11、流速測定儀12、壓力傳感器13 和真空活塞水樣采集器14都安裝在探頭伸縮桿上，旋轉伸縮臂4和探頭伸縮桿17通過擺 動關節16連接。 該裝置移動平臺1尺寸為20cmX40cm，重量22kg，最大沖擊50g，越障高度20cm， 行進速度1.2m/s，負載能力35kg，爬坡能力30度角，防水性能5m，移動平臺內部安裝可拆 卸、可反復充電的電池2組，其工作時間為2 10h ;輪子6配備兩組，根據排水管徑大小選 用直徑80mm和400mm的兩組，采用硬橡膠材質；云臺2尺寸為15cmX20cm，內部安裝有光 纖陀螺定位儀、里程計、"固體擺"式傾角傳感器等，云臺伸縮桿7最大提升高度為75cm;相 機盒8內安裝有防水高清攝像頭、相機燈板15和白熾燈照明設施10 ;多自由度旋轉伸縮臂 4 一端安裝有表面波探頭超聲波傳感器11、超聲流速測定儀12、擴散硅壓力傳感器13和6 組100mL的真空活塞水樣采集器14 ;數據傳輸線5約500m。 本發明的工作過程如下根據需檢測管道的大小為本檢測裝置安裝合適的輪子 6，并將本檢測裝置從排水管道窨井垂直放下至排水管一側的底部，啟動外部電源，云臺2 根據管徑大小升至合適的高度，并將前部旋轉伸縮臂4和探頭伸縮桿17互相配合升至合適 高度，之后移動平臺1在管底沿管線行走，同步啟動照明設施10和相機9對管壁進行觀察， 檢測裝置的超聲波傳感器11、定位模塊等設施開始工作；沉積厚度根據液體傳感器，自動調節厚度測試模塊的高度；檢測裝置將各種傳感器的信息、視頻信號通過數據傳輸線5傳 輸到遠程操作控制模塊；遠程操作控制模塊顯示機器人的GIS信息，同時顯示管道的特征 以及混接點情況；當需要采樣時，檢測裝置的采樣設備自動工作，進入采樣程序，啟動真空 活塞水樣采集器14進行采樣；當需要測定管道內水流速度時，檢測裝置停止移動，開啟流 速測定儀12，測定管道內水流瞬時流速。當管道檢測完畢，運行到另一個窨井，檢測裝置通 過人工的方式從管道中取出。
權利要求
一種排水管道多功能檢測裝置，由移動平臺(1)、云臺(2)、相機伸縮臂(3)、旋轉伸縮臂(4)、探頭伸縮桿(17)和數據傳輸線(5)組成，其特征在于移動平臺(1)由輪子(6)或履帶支撐行進，數據傳輸線(5)安裝于移動平臺(1)尾端，云臺伸縮桿(7)一端固定于移動平臺(1)上方，另一端位于云臺(2)下方，用于支撐云臺(2)，云臺(2)兩側平行伸出相機伸縮臂(3)和旋轉伸縮臂(4)，相機伸縮臂(3)一端連接相機盒(8)，旋轉伸縮臂(4)一端通過擺動關節(16)和探頭伸縮桿(17)連接，探頭伸縮桿(17)上裝有超聲波傳感器(11)、流速測定儀(12)、壓力傳感器(13)和真空活塞水樣采集器(14)，數據傳輸線(5)分別連接聲波傳感器(11)、流速測定儀(12)、壓力傳感器(13)和真空活塞水樣采集器(14)。
2. 根據權利要求l所述的一種排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述云臺(2)內 安裝有陀螺定位儀、里程計或傾角傳感器。
3. 根據權利要求l所述的排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述云臺伸縮桿(7) 提升高度為0 1. 5m，云臺伸縮桿(7)杠徑為10 50mm。
4. 根據權利要求2所述的排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述陀螺定位儀采用 光纖陀螺儀、環式激光陀螺儀或現代集成式的振動陀螺儀中任一種，傾角傳感器采用固體 擺式、液體擺式或氣體擺式中任一種。
5. 根據權利要求l所述的排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述相機盒(8)內安 裝有相機(9)、相機燈板(15)和照明設施(IO)，相機(9)、相機燈板(15)和照明設施(10) 分別連接數據傳輸線(5)。
6. 根據權利要求1所述的一種排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述旋轉伸縮 臂(4)采用多自由度旋轉伸縮臂，旋轉角度為0 360度；探頭伸縮桿(17)上下擺動角度 為-90 180度；兩者杠徑為10 50mm。
7. 根據權利要求1所述的排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述超聲波傳感器 (11)采用直探頭、斜探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭或雙探頭中任一種。
8. 根據權利要求l所述的排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述流速測定儀(12) 采用機械、電測或超聲中任一種。
9. 根據權利要求l所述的排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述壓力傳感器(13) 采用應變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器、藍寶石壓力傳感器或壓電壓 力傳感器中一至多種組合。
10. 根據權利要求1所述的排水管道多功能檢測裝置，其特征在于所述超聲波傳感器 (11)、流速測定儀(12)、壓力傳感器(13)和相機(9)分別連接發電機，由發電機電源提供 24V電壓。
全文摘要
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種排水管道多功能檢測裝置。裝置由移動平臺、云臺、相機伸縮臂、旋轉伸縮臂、傳感探頭和數據傳輸線組成。移動平臺由輪子或履帶支撐行進，數據傳輸線安裝在移動平臺尾端，云臺上安裝有相機伸縮臂和旋轉伸縮臂，陀螺儀、里程計和傾角分析儀安裝在云臺內；相機伸縮臂一端安有相機盒，相機、相機燈板和照明設施固定安放在相機盒中；探頭伸縮桿一端安有超聲波傳感器、流速測定儀、壓力傳感器和真空活塞水樣采集器。該裝置可在排水管道充滿或非充滿條件下對管道進行混接排查檢測，并可同步采集管道水樣、測定管道沉積物厚度，亦能對管道的連接走向進行GIS定位，以滿足城市排水管網系統中管理、維護的技術需要。
文檔編號F17D5/00GK101776208SQ20101002279
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月14日 優先權日2010年1月14日
發明者徐祖信, 李懷正, 金偉 申請人:同濟大學