專利名稱：一種排水管道多功能檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種排水管道多功能檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)各城市中心城區(qū)干河流域在基本完成污水管網(wǎng)建設(shè)和截污治污、大部 分污水被收集后，水質(zhì)仍未能得到持續(xù)明顯的改善，河流水質(zhì)主要指標(biāo)不能穩(wěn)定的達(dá)到功 能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，尤其每逢降雨期前后，中心城區(qū)干流沿線市政和雨水泵站附近水域仍時(shí)常出現(xiàn) 黑臭。這一現(xiàn)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(xiàn)為影響中心城區(qū)河流水質(zhì)穩(wěn)定與持續(xù)改善的主要問題。 造成這一突出現(xiàn)象的根本原因主要是由于(1)分流制系統(tǒng)雨污混接導(dǎo)致污水放 江污染，根據(jù)2008年調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上海市漕河涇排水系統(tǒng)具有混接問題的窨井或出門井的比 例達(dá)69%; (2)合流制系統(tǒng)初期雨水和市政泵站預(yù)抽空造成放江污染，放江時(shí)C0D最高濃度 超過2000mg/L，導(dǎo)致河水重新黑臭。為有效地解決分流制管網(wǎng)雨污混接、分/合流制管網(wǎng)管 道沉積物累積嚴(yán)重這一突出問題，需在理清復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)的管道連接現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，查明 排水管道的雨污混接點(diǎn)和探明管道沉積物沉積現(xiàn)狀和規(guī)律。 目前排水管道的混接調(diào)查技術(shù)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(cè)技術(shù)，前三種方法只能初步判定而不能精確定位。管道檢測(cè)技術(shù)分為傳 統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)和儀器檢測(cè)技術(shù)，傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)包括目測(cè)、反光鏡檢查、潛水員下管道檢查、量 泥斗檢測(cè)，其有很多局限性，已不適應(yīng)現(xiàn)代化排水管網(wǎng)管理的要求；儀器檢測(cè)技術(shù)包括潛望 鏡(Quickview)、透地雷達(dá)(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(píng)估(SSET)、多重傳感器(SAM)等，但都未能將管線定位、越障行進(jìn)、混接點(diǎn)檢測(cè)、 流量流速測(cè)定、管道內(nèi)水樣采集、管道沉積物厚度測(cè)定等有機(jī)的結(jié)合而存在諸多功能上的 不足。因此，為滿足城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)中管理、維護(hù)的技術(shù)需要，開發(fā)一種排水管道多功能 檢測(cè)裝置尤顯重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種排水管道多功能檢測(cè)裝置。 本發(fā)明提出的排水管道多功能檢測(cè)裝置，由移動(dòng)平臺(tái)1、云臺(tái)2、相機(jī)伸縮臂3、旋 轉(zhuǎn)伸縮臂4、探頭伸縮桿17和數(shù)據(jù)傳輸線5組成。其中移動(dòng)平臺(tái)1由輪子6或履帶裝置支 撐行進(jìn)，數(shù)據(jù)傳輸線5安裝于移動(dòng)平臺(tái)1尾端，云臺(tái)伸縮桿7 —端固定于移動(dòng)平臺(tái)1上方， 另一端位于云臺(tái)2下方，用于支撐云臺(tái)2，云臺(tái)2兩側(cè)平行伸出相機(jī)伸縮臂3和旋轉(zhuǎn)伸縮臂 4，相機(jī)伸縮臂3 —端連接相機(jī)盒8，旋轉(zhuǎn)伸縮臂4 一端通過擺動(dòng)關(guān)節(jié)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(cè)定儀12、壓力傳感器13和真空活塞水樣 采集器14，數(shù)據(jù)傳輸線5分別連接聲波傳感器11、流速測(cè)定儀12、壓力傳感器13和真空活 塞水樣采集器14。 本發(fā)明中，移動(dòng)平臺(tái)l可根據(jù)管道不同狀況選用輪子或履帶裝置支撐行進(jìn)，
3輪子直徑和履帶的上下高度一般為5cm 50cm ;移動(dòng)平臺(tái)1的平面尺寸一般為0. 2 1. OmXO. 1 0. 5m，材質(zhì)可選用具有一定強(qiáng)度的材質(zhì)，可為諸多金屬中的一種或多種組合。
本發(fā)明中，移動(dòng)平臺(tái)1的沖擊能力為0 50g，越障高度為0 30cm，行進(jìn)速度為 0 2. Om/s，負(fù)載能力為0 50kg，爬坡能力為0 30度角，防水性能為0 10m，移動(dòng)平 臺(tái)1內(nèi)部安裝可拆卸、可反復(fù)充電的電池2 4組，其工作時(shí)間為2 10h。
本發(fā)明中，輪子6可選用具有一定強(qiáng)度的材質(zhì)，如軟/硬橡膠輪、木輪、高彈性TPR 輪(熱塑橡膠)、塑膠輪、PU輪(優(yōu)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(lián)合式中的一種或多種組合。 本發(fā)明中，履帶裝置材質(zhì)可選用金屬、橡膠等中的一種或多種組合；履帶裝置由主 動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)、負(fù)重輪、誘導(dǎo)輪、托帶輪及柔性鏈環(huán)組成。 本發(fā)明中，云臺(tái)2由云臺(tái)伸縮桿7支撐固定在移動(dòng)平臺(tái)1上，云臺(tái)2的平面尺寸一 般為O. 1 0. 5mX0. 1 0. 5mX0. 1 0. 3m，材質(zhì)可選用具有一定強(qiáng)度的材質(zhì)，可為諸多金 屬中的一種或多種組合；云臺(tái)2內(nèi)部安裝陀螺定位儀、里程計(jì)或傾角傳感器等儀器。
本發(fā)明中，云臺(tái)伸縮桿7根據(jù)功能需要可有效提升云臺(tái)2的高度，提升高度范圍為 0 1. 5m，云臺(tái)伸縮桿7杠徑為10 50mm ;云臺(tái)伸縮桿7材質(zhì)可選用具有一定強(qiáng)度的材質(zhì)， 如諸多金屬中的一種或多種組合、PE等。 本發(fā)明中，陀螺定位儀可選用光纖陀螺儀、環(huán)式激光陀螺儀或現(xiàn)代集成式的振動(dòng) 陀螺儀中的一種。 本發(fā)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(fā)明中，相機(jī)伸縮臂3 —端固定在云臺(tái)2上，另一端為相機(jī)盒8 ;相機(jī)伸縮臂3由
相機(jī)一關(guān)節(jié)和相機(jī)二關(guān)節(jié)連接組成，相機(jī)盒8固定于相機(jī)二關(guān)節(jié)一端，杠徑為10 50mm，材
質(zhì)可選用具有一定強(qiáng)度的材質(zhì)，如諸多金屬中的一種或多種組合、PE等。 本發(fā)明中，相機(jī)盒8內(nèi)安裝有相機(jī)9、相機(jī)燈板15和照明設(shè)施10，相機(jī)9具有防
水、高清成像性能，照明設(shè)施10光源可選用白熾燈或氣體放電燈中任一種。相機(jī)9、相機(jī)燈
板15和照明設(shè)施10分別連接數(shù)據(jù)傳輸線5。 本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)伸縮臂4 一端固定在云臺(tái)2上，另一端通過擺動(dòng)關(guān)節(jié)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(cè)定儀12、壓力傳感器13和 真空活塞水樣采集器14 ;旋轉(zhuǎn)伸縮臂4可選用多自由度旋轉(zhuǎn)伸縮臂，旋轉(zhuǎn)角度為0 360 度；探頭伸縮桿17上下擺動(dòng)角度為-90 180度；兩者杠徑為10 50mm，材質(zhì)可選用具有 一定強(qiáng)度的材質(zhì)，如諸多金屬中的一種或多種組合、PE等。 本發(fā)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(fā)明中，流速測(cè)定儀12類型可選用機(jī)械、電測(cè)或超聲中任一種。 本發(fā)明中，壓力傳感器13可選用應(yīng)變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓
力傳感器、藍(lán)寶石壓力傳感器或壓電壓力傳感器中一至多種組合。 本發(fā)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(zhì)可選用金屬、PVC、橡皮或塑料等中一至多種組合。 本發(fā)明中，超聲波傳感器11、流速測(cè)定儀12、壓力傳感器13、定位儀、里程計(jì)、相機(jī) 9等設(shè)備模塊由發(fā)電機(jī)電源提供24V電壓，信號(hào)通過CAN總線傳輸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明中，數(shù)據(jù)傳輸線5具有數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸和移動(dòng)平臺(tái)的拖拽功能。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下 1、可在排水管道充滿或非充滿條件下對(duì)管道進(jìn)行混接排查檢測(cè)，以滿足城市排水 管網(wǎng)系統(tǒng)中管理、維護(hù)的技術(shù)需要。 2、本檢測(cè)裝置可同步采集管道水樣、測(cè)定管道沉積物厚度，并能對(duì)管道的連接走 向進(jìn)行GIS定位，此檢測(cè)設(shè)備適用范圍廣。


圖1為本發(fā)明的俯視圖。
圖2為本發(fā)明的前視圖。 圖中標(biāo)號(hào)1為移動(dòng)平臺(tái)，2為云臺(tái)，3為相機(jī)伸縮臂，4為旋轉(zhuǎn)伸縮臂，5為數(shù)據(jù)傳 輸線，6為輪子，7為云臺(tái)伸縮桿，8為相機(jī)盒，9相機(jī)，10為照明設(shè)施，11為超聲波傳感器，12 為流速測(cè)定儀，13為壓力傳感器，14為真空活塞水樣采集器，15為相機(jī)燈板，16為擺動(dòng)關(guān) 節(jié)，17為探頭伸縮桿。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。 實(shí)施例1 :如圖1和圖2所示，裝置由移動(dòng)平臺(tái)1、云臺(tái)2、相機(jī)伸縮臂3、旋轉(zhuǎn)伸縮 臂4、探頭伸縮桿17、傳感探頭和數(shù)據(jù)傳輸線5組成。移動(dòng)平臺(tái)由輪子6或履帶支撐行進(jìn)， 數(shù)據(jù)傳輸線5安裝在移動(dòng)平臺(tái)1尾端，可以起到數(shù)據(jù)傳輸和拖拽的作用；云臺(tái)2位于移動(dòng)平 臺(tái)1上方，由云臺(tái)伸縮桿7支撐，相機(jī)伸縮臂3和旋轉(zhuǎn)伸縮臂4平行安裝在云臺(tái)上，陀螺儀、 里程計(jì)和傾角分析儀亦都安裝在云臺(tái)2內(nèi)；相機(jī)伸縮臂3由相機(jī)一關(guān)節(jié)和相機(jī)二關(guān)節(jié)組成， 相機(jī)盒8固定在相機(jī)二關(guān)節(jié)一端，相機(jī)9、相機(jī)燈板15和照明設(shè)施10固定安放在相機(jī)盒中； 旋轉(zhuǎn)伸縮臂4由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和伸縮臂組成，超聲波傳感器11、流速測(cè)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(zhuǎn)伸縮臂4和探頭伸縮桿17通過擺 動(dòng)關(guān)節(jié)16連接。 該裝置移動(dòng)平臺(tái)1尺寸為20cmX40cm，重量22kg，最大沖擊50g，越障高度20cm， 行進(jìn)速度1.2m/s，負(fù)載能力35kg，爬坡能力30度角，防水性能5m，移動(dòng)平臺(tái)內(nèi)部安裝可拆 卸、可反復(fù)充電的電池2組，其工作時(shí)間為2 10h ;輪子6配備兩組，根據(jù)排水管徑大小選 用直徑80mm和400mm的兩組，采用硬橡膠材質(zhì)；云臺(tái)2尺寸為15cmX20cm，內(nèi)部安裝有光 纖陀螺定位儀、里程計(jì)、"固體擺"式傾角傳感器等，云臺(tái)伸縮桿7最大提升高度為75cm;相 機(jī)盒8內(nèi)安裝有防水高清攝像頭、相機(jī)燈板15和白熾燈照明設(shè)施10 ;多自由度旋轉(zhuǎn)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(cè)定儀12、擴(kuò)散硅壓力傳感器13和6 組100mL的真空活塞水樣采集器14 ;數(shù)據(jù)傳輸線5約500m。 本發(fā)明的工作過程如下根據(jù)需檢測(cè)管道的大小為本檢測(cè)裝置安裝合適的輪子 6，并將本檢測(cè)裝置從排水管道窨井垂直放下至排水管一側(cè)的底部，啟動(dòng)外部電源，云臺(tái)2 根據(jù)管徑大小升至合適的高度，并將前部旋轉(zhuǎn)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(dòng)平臺(tái)1在管底沿管線行走，同步啟動(dòng)照明設(shè)施10和相機(jī)9對(duì)管壁進(jìn)行觀察， 檢測(cè)裝置的超聲波傳感器11、定位模塊等設(shè)施開始工作；沉積厚度根據(jù)液體傳感器，自動(dòng)調(diào)節(jié)厚度測(cè)試模塊的高度；檢測(cè)裝置將各種傳感器的信息、視頻信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸線5傳 輸?shù)竭h(yuǎn)程操作控制模塊；遠(yuǎn)程操作控制模塊顯示機(jī)器人的GIS信息，同時(shí)顯示管道的特征 以及混接點(diǎn)情況；當(dāng)需要采樣時(shí)，檢測(cè)裝置的采樣設(shè)備自動(dòng)工作，進(jìn)入采樣程序，啟動(dòng)真空 活塞水樣采集器14進(jìn)行采樣；當(dāng)需要測(cè)定管道內(nèi)水流速度時(shí)，檢測(cè)裝置停止移動(dòng)，開啟流 速測(cè)定儀12，測(cè)定管道內(nèi)水流瞬時(shí)流速。當(dāng)管道檢測(cè)完畢，運(yùn)行到另一個(gè)窨井，檢測(cè)裝置通 過人工的方式從管道中取出。
權(quán)利要求
一種排水管道多功能檢測(cè)裝置，由移動(dòng)平臺(tái)(1)、云臺(tái)(2)、相機(jī)伸縮臂(3)、旋轉(zhuǎn)伸縮臂(4)、探頭伸縮桿(17)和數(shù)據(jù)傳輸線(5)組成，其特征在于移動(dòng)平臺(tái)(1)由輪子(6)或履帶支撐行進(jìn)，數(shù)據(jù)傳輸線(5)安裝于移動(dòng)平臺(tái)(1)尾端，云臺(tái)伸縮桿(7)一端固定于移動(dòng)平臺(tái)(1)上方，另一端位于云臺(tái)(2)下方，用于支撐云臺(tái)(2)，云臺(tái)(2)兩側(cè)平行伸出相機(jī)伸縮臂(3)和旋轉(zhuǎn)伸縮臂(4)，相機(jī)伸縮臂(3)一端連接相機(jī)盒(8)，旋轉(zhuǎn)伸縮臂(4)一端通過擺動(dòng)關(guān)節(jié)(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(cè)定儀(12)、壓力傳感器(13)和真空活塞水樣采集器(14)，數(shù)據(jù)傳輸線(5)分別連接聲波傳感器(11)、流速測(cè)定儀(12)、壓力傳感器(13)和真空活塞水樣采集器(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述云臺(tái)(2)內(nèi) 安裝有陀螺定位儀、里程計(jì)或傾角傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述云臺(tái)伸縮桿(7) 提升高度為0 1. 5m，云臺(tái)伸縮桿(7)杠徑為10 50mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述陀螺定位儀采用 光纖陀螺儀、環(huán)式激光陀螺儀或現(xiàn)代集成式的振動(dòng)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(jù)權(quán)利要求l所述的排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述相機(jī)盒(8)內(nèi)安 裝有相機(jī)(9)、相機(jī)燈板(15)和照明設(shè)施(IO)，相機(jī)(9)、相機(jī)燈板(15)和照明設(shè)施(10) 分別連接數(shù)據(jù)傳輸線(5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)伸縮 臂(4)采用多自由度旋轉(zhuǎn)伸縮臂，旋轉(zhuǎn)角度為0 360度；探頭伸縮桿(17)上下擺動(dòng)角度 為-90 180度；兩者杠徑為10 50mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排水管道多功能檢測(cè)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(jù)權(quán)利要求l所述的排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述流速測(cè)定儀(12) 采用機(jī)械、電測(cè)或超聲中任一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述壓力傳感器(13) 采用應(yīng)變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、藍(lán)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(jù)權(quán)利要求1所述的排水管道多功能檢測(cè)裝置，其特征在于所述超聲波傳感器 (11)、流速測(cè)定儀(12)、壓力傳感器(13)和相機(jī)(9)分別連接發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)電源提供 24V電壓。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種排水管道多功能檢測(cè)裝置。裝置由移動(dòng)平臺(tái)、云臺(tái)、相機(jī)伸縮臂、旋轉(zhuǎn)伸縮臂、傳感探頭和數(shù)據(jù)傳輸線組成。移動(dòng)平臺(tái)由輪子或履帶支撐行進(jìn)，數(shù)據(jù)傳輸線安裝在移動(dòng)平臺(tái)尾端，云臺(tái)上安裝有相機(jī)伸縮臂和旋轉(zhuǎn)伸縮臂，陀螺儀、里程計(jì)和傾角分析儀安裝在云臺(tái)內(nèi)；相機(jī)伸縮臂一端安有相機(jī)盒，相機(jī)、相機(jī)燈板和照明設(shè)施固定安放在相機(jī)盒中；探頭伸縮桿一端安有超聲波傳感器、流速測(cè)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(duì)管道進(jìn)行混接排查檢測(cè)，并可同步采集管道水樣、測(cè)定管道沉積物厚度，亦能對(duì)管道的連接走向進(jìn)行GIS定位，以滿足城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)中管理、維護(hù)的技術(shù)需要。
文檔編號(hào)F17D5/00GK101776208SQ20101002279
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者徐祖信, 李懷正, 金偉 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)