本發(fā)明涉及超聲波無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲波無損檢測的管道監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波無損檢測，換能率相對低，EMAT和不可避免的環(huán)境溫度和現(xiàn)場噪音的影響導(dǎo)致接收到的超聲波信號信噪比低，實際波形和理論波形誤差大，需要得到正確的超聲波反饋能量和傳播時間。

目前EAMT管道檢測系統(tǒng)需要專業(yè)技術(shù)人員配合操作人員在現(xiàn)場工作；技術(shù)人員根據(jù)管道檢測實際情況選取合適探頭并確定超聲波模式。

因此需要技術(shù)人員在控制中心觀測檢測結(jié)果，向在移動監(jiān)測小車旁的操作人員提供信息，在發(fā)現(xiàn)腐蝕的軸向位置做標(biāo)記。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)造者經(jīng)過長時間的研究和實踐終于獲得了本創(chuàng)作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種基于超聲波無損檢測的管道監(jiān)測系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種基于超聲波無損檢測的管道監(jiān)測系統(tǒng),

包括多段管道，設(shè)置在管道外側(cè)壁的一側(cè)的管道，設(shè)置在管道上的至少兩個移動監(jiān)測小車，與移動監(jiān)測小車連接的信號監(jiān)測單元，控制移動監(jiān)測小車移動的指令單元，還包括與信號監(jiān)控單元連接的信號處理單元，信號處理單元的輸出端與報警系統(tǒng)連接；

所述的移動監(jiān)測小車內(nèi)設(shè)置多種檢測傳感器，分別通過超聲波對監(jiān)測區(qū)間內(nèi)的圖像、音頻、生物信息和環(huán)境信息進行采集；包括CCD相機、聲音傳感器、濕度和溫度傳感器、氣敏傳感器和位置傳感器；

所述的信號監(jiān)測單元包括圖像信號采集單元、音頻信號采集單元、生物信號采集單元和環(huán)境信號采集單元，分別對監(jiān)測區(qū)間內(nèi)的圖像、音頻、生物信息和環(huán)境信息進行采集并傳輸至設(shè)置在移動監(jiān)測小車內(nèi)的初級信號處理單元中，將采集的信號轉(zhuǎn)化為既定格式的數(shù)字信號；

還包括驅(qū)動移動監(jiān)測小車的驅(qū)動裝置及電源裝置，驅(qū)動裝置及電源裝置設(shè)置在移動監(jiān)測小車內(nèi)；

移動監(jiān)測小車的監(jiān)測線路的距離采取的標(biāo)準為每一管道的長度d，設(shè)定標(biāo)準的移動監(jiān)測小車的預(yù)設(shè)距離D，當(dāng)管道的長度d<預(yù)設(shè)距離D時，在該管道的區(qū)域只需設(shè)置一個移動監(jiān)測小車；

當(dāng)管道的長度d>預(yù)設(shè)距離D時，一個移動監(jiān)測小車在預(yù)設(shè)的行走周期內(nèi)不能滿足對全距離的監(jiān)測，設(shè)置至少兩個移動監(jiān)測小車，各個移動監(jiān)測小車分別在相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)移動；具體數(shù)量為在每個距離d的區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個移動監(jiān)測小車。

進一步地，當(dāng)管道的長度d>預(yù)設(shè)距離D時，完成全程監(jiān)測的時間為t,預(yù)設(shè)時間T₁和T₂,并且，滿足T₁>T₂；當(dāng)t>T₁時，表示管路處于停歇時間，此時，移動監(jiān)控小車處于自檢過程中，停止在管道上運行，僅在?？奎c的信息進行監(jiān)測，對監(jiān)測區(qū)間內(nèi)的圖像、音頻、生物信息和環(huán)境信息進行采集。

進一步地，相鄰兩管道之間相鄰的移動監(jiān)測小車的時間間隔t,當(dāng)t<T₂時，表示車輛處于忙碌狀態(tài)，此時，若移動監(jiān)測小車的移動監(jiān)測周期T<T₂,則移動監(jiān)測小車能夠完成區(qū)間內(nèi)的檢測；若移動監(jiān)測小車的移動監(jiān)測周期T>T₂,則移動監(jiān)測小車能夠完成區(qū)間內(nèi)的檢測；因此，在管道上設(shè)置的移動監(jiān)測小車的數(shù)量與移動監(jiān)測周期T成反比。

N＝N₀×a×b×(D-d)×(T-T₂)/Td (1)

示中，N₀表示根據(jù)管道的長度d與預(yù)設(shè)距離D確定的移動監(jiān)測小車的數(shù)量；T表示移動監(jiān)測周期；T₂為預(yù)設(shè)的時間；a表示信號處理的復(fù)雜程度系數(shù)，a的取值范圍為1.0-1.5；b表示監(jiān)測區(qū)間復(fù)雜程度系數(shù)，b的取值范圍為1.1-1.2；通過上述得出的移動監(jiān)測小車的數(shù)量最終經(jīng)過取整得出。

進一步地，所述的次級信號處理系統(tǒng)對每種信號的多種采集數(shù)據(jù)進行判定，確定是否超出閾值范圍；在其內(nèi)設(shè)置一比較模塊，具體為比較器，分別采集各個傳感器采集的電壓和電流值；其對所有信號處理單元內(nèi)存儲的電流和電壓采集信號進行運算處理，并按照下述公式計算某一種采樣數(shù)值的多組電流和電壓信號中第二傳感器對第一傳感器采集數(shù)值的重合度P₂₁，

式中，P₂₁(u₁,i₁)表示每組電流和電壓信號的重合度，u₁和i₁分別表示第一傳感器采集的電壓信號、電流信號，u₂和i₂分別表示所述第二傳感器采集的電壓信號、電流信號，T表示均方差運算，I和I'表示積分運算。

與現(xiàn)有相比本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過超聲波監(jiān)測方式，在移動過程中對管道的各種潛在因素進行監(jiān)測、排查，包括管道的區(qū)間和周邊環(huán)境，及時完成對管道的清理及維護；整個管道的監(jiān)測機動、全面。

本發(fā)明中的超聲波無損檢測能夠排除環(huán)境溫度和現(xiàn)場噪音的影響導(dǎo)致接收到的超聲波信號信噪比低，實際波形和理論波形誤差大的缺點；比人員、攝像機監(jiān)測更機動、更靈活；全時監(jiān)測覆蓋；高智能化；信息處理智能化，風(fēng)險排除智能化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于超聲波無損檢測的管道監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

請參閱圖1所示，本發(fā)明基于超聲波無損檢測的管道監(jiān)測系統(tǒng)，包括多段管道1，設(shè)置在管道1外側(cè)壁2的一側(cè)的管道3，設(shè)置在管道3上的至少兩個移動監(jiān)測小車3，與移動監(jiān)測小車3連接的信號監(jiān)測單元，控制移動監(jiān)測小車3移動的指令單元，還包括與信號監(jiān)控單元連接的信號處理單元，信號處理單元的輸出端與報警系統(tǒng)連接。

其中，所述的移動監(jiān)測小車根據(jù)管道1的距離、信號處理的復(fù)雜程度、監(jiān)測區(qū)間復(fù)雜程度可設(shè)置第一移動監(jiān)測小車、第N移動監(jiān)測小車；設(shè)置數(shù)量至少兩個。

本發(fā)明實施例的移動監(jiān)測小車內(nèi)設(shè)置多種檢測傳感器，分別對監(jiān)測區(qū)間內(nèi)的圖像、音頻、生物信息和環(huán)境信息進行采集；包括CCD相機、聲音傳感器、濕度和溫度傳感器、氣敏傳感器和位置傳感器，為了保證檢測的精度，各種傳感器均成組設(shè)置。

本發(fā)明實施例的信號監(jiān)測單元包括圖像信號采集單元、音頻信號采集單元、生物信號采集單元和環(huán)境信號采集單元，分別通過超聲波對監(jiān)測區(qū)間內(nèi)的圖像、音頻、生物信息和環(huán)境信息進行采集并傳輸至設(shè)置在移動監(jiān)測小車內(nèi)的初級信號處理單元中，將采集的信號轉(zhuǎn)化為既定格式的數(shù)字信號。

所述的初級信號處理單元將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳輸至次級信號處理單元內(nèi)進行處理、過濾，每一個移動監(jiān)測小車附有一個次級信號處理系統(tǒng)，固定設(shè)于車站或區(qū)間內(nèi)。經(jīng)次級信號處理單元處理的信號上傳至信號處理系統(tǒng)內(nèi)，對各個移動監(jiān)測小車的信號進行匯總，并對異常情況做出處理。

本發(fā)明實施例的信號處理系統(tǒng)由上述三級構(gòu)成。

所述的移動監(jiān)測小車設(shè)置在管道3上，所述的管道3固定在管路外側(cè)，本實施例中，采用固定的方式連接。

還包括驅(qū)動移動監(jiān)測小車4的驅(qū)動裝置及電源裝置，驅(qū)動裝置及電源裝置設(shè)置在移動監(jiān)測小車4內(nèi)，電源裝置為移動監(jiān)測小車4內(nèi)的各種傳感器供電。

本發(fā)明實施例的移動監(jiān)測小車在初始設(shè)置后，對管道完成完整的移動監(jiān)測過程；移動監(jiān)測小車的監(jiān)測線路的距離采取的標(biāo)準為每一管道的長度d，設(shè)定標(biāo)準的移動監(jiān)測小車的預(yù)設(shè)距離D，當(dāng)管道的長度d<預(yù)設(shè)距離D時，在該管道的區(qū)域只需設(shè)置一個移動監(jiān)測小車。

當(dāng)管道的長度d>預(yù)設(shè)距離D時，一個移動監(jiān)測小車在預(yù)設(shè)的行走周期內(nèi)不能滿足對全距離的監(jiān)測，設(shè)置至少兩個移動監(jiān)測小車，各個移動監(jiān)測小車分別在相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)移動；具體數(shù)量為在每個距離d的區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個移動監(jiān)測小車。

當(dāng)管道的長度d>預(yù)設(shè)距離D時，完成全程監(jiān)測的時間為t,預(yù)設(shè)時間T₁和T₂,并且，滿足T₁>T₂；當(dāng)t>T₁時，表示管路處于停歇時間，此時，移動監(jiān)控小車處于自檢過程中，停止在管道上運行，僅在?？奎c的信息進行監(jiān)測，對監(jiān)測區(qū)間內(nèi)的圖像、音頻、生物信息和環(huán)境信息進行采集。

本實施例中，設(shè)置一預(yù)留時間T₃，在移動監(jiān)測小車初始運行時刻T₀之前的預(yù)留時間T₃內(nèi)，站臺區(qū)間內(nèi)的所有移動監(jiān)測小車開始運行，并在預(yù)留時間T₃小于移動監(jiān)測小車的移動監(jiān)測周期T。

相鄰兩管道之間相鄰的移動監(jiān)測小車的時間間隔t,當(dāng)T₂<t<T₁時，表示該管道上的車輛處于非忙碌狀態(tài)，此時，移動監(jiān)測小車在該間隔內(nèi)完成至少一次移動監(jiān)控過程。

相鄰兩管道之間相鄰的移動監(jiān)測小車的時間間隔t,當(dāng)t<T₂時，表示車輛處于忙碌狀態(tài)，此時，若移動監(jiān)測小車的移動監(jiān)測周期T<T₂,則移動監(jiān)測小車能夠完成區(qū)間內(nèi)的檢測；若移動監(jiān)測小車的移動監(jiān)測周期T>T₂,則移動監(jiān)測小車能夠完成區(qū)間內(nèi)的檢測；因此，在管道上設(shè)置的移動監(jiān)測小車的數(shù)量與移動監(jiān)測周期T成反比。

N＝N₀×a×b×(D-d)×(T-T₂)/Td (1)

示中，N₀表示根據(jù)管道的長度d與預(yù)設(shè)距離D確定的移動監(jiān)測小車的數(shù)量；T表示移動監(jiān)測周期；T₂為預(yù)設(shè)的時間；a表示信號處理的復(fù)雜程度系數(shù)，a的取值范圍為1.0-1.5；b表示監(jiān)測區(qū)間復(fù)雜程度系數(shù)，b的取值范圍為1.1-1.2；通過上述得出的移動監(jiān)測小車的數(shù)量最終經(jīng)過取整得出。在本發(fā)明實施例中，區(qū)間復(fù)雜程度系數(shù)與信號處理的復(fù)雜程度系數(shù)均為經(jīng)驗值，區(qū)間復(fù)雜程度系數(shù)受管道的曲線程度、管道維修時間等系數(shù)影響，當(dāng)曲線程度的曲率半徑較小時，管道維修時間較長時，系數(shù)的數(shù)值較大。

在本發(fā)明實施例中，在移動監(jiān)測小車上設(shè)置有多種檢測傳感器，分別對監(jiān)測區(qū)間內(nèi)的圖像、音頻、生物信息和環(huán)境信息進行采集；包括CCD相機、聲音傳感器、濕度和溫度傳感器、氣敏傳感器和位置傳感器，為了保證檢測的精度，各種傳感器均成組設(shè)置。

所述的次級信號處理系統(tǒng)對每種信號的多種采集數(shù)據(jù)進行判定，確定是否超出閾值范圍；在其內(nèi)設(shè)置一比較模塊，具體為比較器，分別采集各個傳感器采集的電壓和電流值；其對所有信號處理單元內(nèi)存儲的電流和電壓采集信號進行運算處理，并按照下述公式計算某一種采樣數(shù)值的多組電流和電壓信號中第二傳感器對第一傳感器采集數(shù)值的重合度P₂₁，

式中，P₂₁(u₁,i₁)表示每組電流和電壓信號的重合度，u₁和i₁分別表示第一傳感器采集的電壓信號、電流信號，u₂和i₂分別表示所述第二傳感器采集的電壓信號、電流信號，T表示均方差運算，I和I'表示積分運算；

所述第二傳感器對第一傳感器的信號重合度P₂₁按照下述公式進行計算；

式中，M表示取樣組數(shù)，j表示序列數(shù)，P_1j(u₁,i₁)表示每組信號中所述第二傳感器對第一傳感器的信號重合度。

所述比較單元計算第二傳感器對第傳感器的信號重合度P₂₁，第三傳感器對第一傳感器的信號重合度P₃₁，第三傳感器對第二傳感器的信號重合度P₃₂，并將其上傳至信號處理系統(tǒng)。

在所述的信號處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)處理單元包括MCU處理器，其從數(shù)據(jù)存儲器中獲取重合度閾值P₀，所述MCU處理器將所述計算所得的重合度值與重合度閾值P₀進行比對，若所述重合度值大于閾值，則斷定某一監(jiān)測指標(biāo)超出預(yù)期，存在故障。

同時，數(shù)據(jù)處理單元通過位置傳感器獲取該處的位置信息，通過即時處理系統(tǒng)進行即時處理。

在本發(fā)明實施例中，所述的數(shù)據(jù)存儲器中存儲有各個監(jiān)測指標(biāo)的閾值以及對應(yīng)的故障類型及解決方案的數(shù)據(jù)庫；通過監(jiān)測信息的類型確定實際的解決方案。

所述的供電系統(tǒng)由不間斷電源供電滑道等組成，與次級信號處理系統(tǒng)設(shè)于相同位置，用于為系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備設(shè)施提供動力能源。

所述的報警系統(tǒng)，包括采用聲光等措施，異常情況發(fā)生時，在通過軌道系統(tǒng)發(fā)出信號的同時，直接向軌道管道沿線發(fā)出警示，以便最快的速度采取措施，避免險情。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。