管道內部聲納數據采集傳輸系統的制作方法
【專利摘要】一種管道內部聲納數據采集傳輸系統包括：探頭，用于采集管道內部的圖像數據；線纜架，用于按預定的數據傳輸協議傳輸所述圖像數據；主控機，用于接收所述線纜架傳輸的圖像數據，并將接收到的所述圖像數據按預定的數據傳輸協議打包成打包數據；終端機，用于接收所述打包數據，解析所述打包數據后顯示；所述線纜架進行所述探頭和主控機之間的通信。本發明的技術方案提供了一種液體環境中的管道內部聲納數據采集傳輸手段，提高了管道的檢測效率和精確度。
【專利說明】管道內部聲納數據采集傳輸系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及城市地下空間的開發利用和維護【技術領域】，特別涉及一種管道內部聲 納數據采集傳輸系統。
【背景技術】
[0002] 管道系統是城市重要的基礎設施，由于以前排水設施建設的相對滯后和現有設施 的落后管理，使得城市在臺風和大暴雨中事故頻發，嚴重威脅了城市的正常運維，給城市帶 來巨大損失。針對城市市政領域地下管網檢測、修復的需求在不斷增加，但目前使用的管道 探測也存在一些問題，主要包括：
[0003] (1)檢測、修復前期準備工作時間長，檢測效率不高
[0004]目前管道檢測修復主要通過視頻探測方式進行，視頻探測對光源、環境要求較高， 攜帶時對管道內部沉積物要求較高，視頻探測前需要花大量時間對管道內部進行疏通，堵 漏，因此前期準備工作時間長，檢測效率低下；
[0005] (2)探測手段過于單一，缺少輔助探測方式
[0006] 針對城市市政領域地下管網檢測、修復的需求在不斷增加，傳統閉路電視（Closed CircuitTelevision，簡稱CCTV)探測技術已不能完全滿足市政檢測的需求，管道充有液體 或液體渾濁的情況下不能進行探測，缺少輔助探測手段。
[0007] 因此如何提高管道的檢測效率和精確度成為目前亟待解決的問題之一。
【發明內容】
[0008] 本發明所要解決的技術問題是提高管道的檢測效率和精確度。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案提供了一種管道內部聲納數據采集傳輸 系統，包括：
[0010] 探頭，用于采集管道內部的圖像數據；
[0011] 線纜架，用于按預定的數據傳輸協議傳輸所述圖像數據；
[0012] 主控機，用于接收所述線纜架傳輸的圖像數據，并將接收到的所述圖像數據按預 定的數據傳輸協議打包成打包數據；
[0013] 終端機，用于接收所述打包數據，解析所述打包數據后顯示；
[0014] 所述線纜架進行所述探頭和主控機之間的通信。
[0015] 可選的，所述探頭包括：超聲換能器模塊、電機模塊、霍爾傳感器，加速度傳感器、 溫度傳感器、發射電路、接收電路、微控制器模塊、信號收發器和收發控制器。
[0016] 可選的，所述線纜架包括測距模塊，所述測距模塊測量線纜收放的距離信息，所述 線纜架將所述距離信息發送至所述主控機。
[0017] 可選的，所述主控機設有USB通信模塊、緩沖器模塊、現場可編程門陣列模塊、信 號收發器模塊、采樣模塊和微控制器模塊。
[0018] 可選的，所述主控機通過所述USB通信模塊向所述終端機發送所述打包數據。
[0019] 可選的，所述終端機包括工控機模塊和液晶顯示模塊，所述工控機模塊具有USB 接口，所述工控機模塊通過所述USB接口接收所述打包數據并解析成探測結果，所述液晶 顯示模塊顯示所述探測結果。
[0020] 可選的，所述探頭和所述線纜架位于所述管道的內部。
[0021] 可選的，所述探頭和所述線纜架具有防水保護。
[0022] 可選的，所述探頭為聲納探頭。
[0023] 本發明采取以上技術方案，與現有技術相比，具有以下優點：
[0024] 在液體環境（主要是水）的管道中檢測管道內部的圖像數據，并傳回主控機，最終 在終端機上顯示。這不僅提高了管道的檢測效率，而且還可以更加精準全面的獲取管道的 內部情況。通過傳回的管道內部的圖像數據，可以簡化檢測操作、便于準確地判斷管道內部 的破損、淤積狀態并對有問題管段進行定位，制定維護方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明實施例提供的管道內部聲納數據采集傳輸系統的結構示意圖；
[0026] 圖2為本發明實施例提供的解析打包數據的流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合具體的實例和附圖對本發明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多 的細節以便于充分理解本發明，但是本發明顯然能夠以更多的新技術、新功能來充實這個 設計，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下根據實際應用情況作類似的推廣 和演繹，因此不應以此具體實例的內容限制本發明的保護范圍。
[0028]圖1為本發明實施例提供的管道內部聲納數據采集傳輸系統的結構示意圖，下面 結合圖1詳細說明。
[0029] 所述管道內部聲納數據采集傳輸系統200包括：
[0030] 探頭20,用于采集管道內部的圖像數據；
[0031] 線纜架30,用于按預定的數據傳輸協議傳輸所述圖像數據；
[0032] 主控機40,用于接收所述線纜架30傳輸的圖像數據，并將接收到的所述圖像數據 按預定的數據傳輸協議打包成打包數據；
[0033] 終端機50,用于接收所述打包數據，解析所述打包數據后顯示；
[0034] 所述線纜架30進行所述探頭20和主控機40之間的通信。
[0035] 所述探頭20和所述線纜架30位于所述管道的內部。所述探頭20和所述線纜架 30具有防水保護。
[0036] 所述探頭20包括（下述模塊或裝置未在圖1中標號）：超聲換能器模塊、電機模 塊（也稱步進電機模塊）、霍爾傳感器，加速度傳感器、溫度傳感器、發射電路、接收電路、微 控制器模塊、信號收發器和收發控制器。所述探頭20可以是聲納探頭20。所述探頭20用 于將前場采集到的管道內部的數據信息按指定的數據傳輸協議格式通過線纜架30向主控 機40發送。按照數據傳輸協議傳輸數據（傳輸的數據可以是圖像數據，打包數據，解析之 后的數據等），便于管道內部聲納數據采集傳輸系統中各模塊進行數據傳輸或交換，提高數 據傳輸或交換的效率。
[0037] 所述線纜架30包括測距模塊（也稱為線纜測距模塊，未在圖1中標號），所述測距 模塊測量線纜收放的距離信息，所述線纜架30將所述距離信息發送至所述主控機40。所 述線纜架30將線纜收放的距離信息發送至主控機40并進行探頭20和主控機40之間的通 信。所述距離信息包括線纜被釋放出的長度，由線纜架30上的測距傳感器模塊測量后將該 數據發送給主控機40。
[0038] 所述主控機40具有USB通信模塊（簡稱USB接口）、緩沖器模塊、現場可編程門 陣列模塊（即FPGA模塊）、信號收發器模塊（與探頭20中的信號收發器的結構和功能類 似）、采樣模塊和微控制器模塊（上述模塊或裝置未在圖1中標號）。所述主控機40通過 所述USB通信模塊向所述終端機50發送所述打包數據。
[0039]所述終端機50包括（下述模塊或裝置未在圖1中標號）工控機模塊（簡稱工控 機）和液晶顯示模塊，所述工控機模塊具有USB接口，所述工控機模塊通過所述USB接口接 收所述打包數據并解析成探測結果，所述液晶顯示模塊顯示所述探測結果。所述終端機50 設置有數據處理模塊（圖1中未顯示，具體可以是集成數據處理軟件的芯片或者直接安裝 數據處理軟件），所述數據處理模塊對探頭20傳回的打包數據進行處理，還原管道內部的 圖像，顯示圖像數據的真實含義，進行繪圖，記錄管道內部圖像聲納探測過程采集到的圖像 信息。所述液晶顯示模塊可以是液晶顯示屏，用于顯示數據處理模塊處理后的記錄的管道 內部圖像聲納探測過程采集到的圖像信息。
[0040] 如圖1所示，該管道內部聲納數據采集傳輸系統200包括：探頭20、線纜架30、主 控機40和終端機50。
[0041] 上述各模塊之間的連接關系以及各自的簡略作用描述如下（下述探頭以聲納探 頭為例說明）：管道內部聲納數據采集傳輸系統工作的時候，聲納探頭進入充滿液體的管 道內部，主控機控制聲納探頭的工作狀態，聲納探頭開始掃描時，聲納探頭內部的掃描結構 每隔一個角度向管壁發射一個聲納脈沖，收到回波信號后，再旋轉同樣角度，聲納探頭不斷 重復上述過程。聲納探頭完成單圈檢測所需時間大于1秒（完成單圈檢測所需時間大概是 1. 5秒），回波信號經過聲納探頭簡單信號采集后以數據幀1的格式（也就是預定的數據傳 輸協議，數據幀1的格式如表1所示）打包，打包后的打包數據通過線纜架發送到主控機。
[0042] 主控機具有USB通信模塊、FPGA模塊，緩沖器模塊、采樣模塊、微控制器模塊和信 號收發器模塊接收到線纜架傳回的數據信息后，將上述數據打包成指定的數據傳輸協議格 式2 (數據傳輸協議格式2的格式如表2所示），通過USB接口向終端機發送。
[0043] 終端機具有工控機模塊和液晶顯示模塊，通過工控機模塊的USB接口接收數據， 進行數據的軟件繪圖處理將探測結果在液晶顯示模塊上顯示。
[0044] 為了便于理解，下面詳細的描述本發明管道內部聲納數據采集傳輸系統中的各構 成模塊和工作原理。
[0045] (1)探頭；
[0046] 探頭由ARM核心控制芯片控制，探頭具有超聲換能器模塊和電機模塊、霍爾傳感 器模塊，加速度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、發射電路、接收電路、微控制器模塊、信號收 發器和收發控制器用于將前場采集到的數據信息按指定的數據傳輸協議通信幀1 (數據幀 1)通過線纜架向主控機發送。
[0047] (2)線纜架；
[0048] 線纜架具有測距模塊，能夠將線纜收放的距離信息向主控機發送和進行探頭和主 控機之間的通信。
[0049] (3)主控機；
[0050] 主控機具有USB通信模塊、FPGA模塊，緩沖器模塊、采樣模塊、微控制器模塊和信 號收發器模塊用于將探頭通過線纜架傳回的數據信息進行處理，打包成制定的打包數據傳 輸協議格式，通過USB接口按數據幀2向工控機發送。
[0051] (4)終端機；
[0052] 終端機由研揚EPIC(顯式并行指令計算模式）系列工控機構成，具有工控機模塊 和液晶顯示模塊，通過工控機的USB接口接收數據，進行數據的軟件處理將探測結果在液 晶顯示模塊上顯示。終端機還配備鍵盤和鼠標等配件，具有人機交互功能。
[0053] (5)數據傳輸協議；
[0054] 數據傳輸協議（包括數據幀1和數據幀2)通過統一的規定有效地使管道內部聲 納數據采集傳輸系統中各模塊之間建立聯系，完成信息的傳遞；本發明有兩種數據傳輸協 議其中協議1 (前述的數據幀1)為探頭通過線纜架向主控機發送的數據格式，協議2 (前述 的數據傳輸協議格式2)為主控機向終端機發送的數據格式，協議各項數據具體含義解析 如下表1和表2 :
[0055] 表1協議1各項數據具體含義解析
【權利要求】
1. 一種管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，包括： 探頭，用于采集管道內部的圖像數據； 線纜架，用于按預定的數據傳輸協議傳輸所述圖像數據； 主控機，用于接收所述線纜架傳輸的圖像數據，并將接收到的所述圖像數據按預定的 數據傳輸協議打包成打包數據； 終端機，用于接收所述打包數據，解析所述打包數據后顯示； 所述線纜架進行所述探頭和主控機之間的通信。
2. 如權利要求1所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述探頭包括： 超聲換能器模塊、電機模塊、霍爾傳感器，加速度傳感器、溫度傳感器、發射電路、接收電路、 微控制器模塊、信號收發器和收發控制器。
3. 如權利要求1所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述線纜架包 括測距模塊，所述測距模塊測量線纜收放的距離信息，所述線纜架將所述距離信息發送至 所述主控機。
4. 如權利要求1所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述主控機設 有USB通信模塊、緩沖器模塊、現場可編程門陣列模塊、信號收發器模塊、采樣模塊和微控 制器t旲塊。
5. 如權利要求4所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述主控機通 過所述USB通信模塊向所述終端機發送所述打包數據。
6. 如權利要求1所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述終端機包 括工控機模塊和液晶顯示模塊，所述工控機模塊具有USB接口，所述工控機模塊通過所述 USB接口接收所述打包數據并解析成探測結果，所述液晶顯示模塊顯示所述探測結果。
7. 如權利要求1所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述探頭和所 述線纜架位于所述管道的內部。
8. 如權利要求1所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述探頭和所 述線纜架具有防水保護。
9. 如權利要求1所述的管道內部聲納數據采集傳輸系統，其特征在于，所述探頭為聲 納探頭。
【文檔編號】H04N7/18GK104506816SQ201410854046
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優先權日:2014年12月31日
【發明者】丁旭偉, 胡仁昱 申請人:中國電子科技集團公司第五十研究所