供水管网管道健康检测系统与漏点检测定位方法技术方案

本发明专利技术提供了一种供水管网管道健康检测系统，包括：传感器载具平台，其外壳为管体结构，管体前端安装有摄像头，管体内部包括声学传感器和惯导装置，所述管体外部套接一伞状助推装置；辅助定位装置，用于为所述惯导装置提供辅助坐标位置信息；信号处理平台，与所述传感器载具平台通讯连接，包括数据存储分析单元及分别与其电连接的音频处理单元、视频处理单元和定位处理单元；所述定位处理单元将惯导装置的导航定位数据依据辅助定位装置提供的辅助坐标位置信息进行误差补偿计算生成准确的导航定位数据信息。通过本发明专利技术，可实现管道内的腐蚀、结垢、漏水等缺陷的检测与定位，实现大口径供水管道和非金属供水管道的健康检测，保证了城市供水安全。

【技术实现步骤摘要】
供水管网管道健康检测系统与漏点检测定位方法
本专利技术涉及一种供水管网管道检测领域，尤其涉及一种供水管网管道健康检测系统与漏点检测定位方法。
技术介绍
现有的管道漏损检测方法从检测信号类型上分，主要有非声相关检测技术和声相关检测技术。非声相关检测技术有压力梯度法、负压波法、流量平衡法等，但这类技术在复杂管网漏损检测中建模较为困难；声相关检测技术的原理是利用声波传感器检测来自以管道为介质传播的声波信号，进行泄漏信号的检测和泄漏点的定位，此种技术因为检测简便、局限性低、对不同管网布局的适应性好等优点被广泛应用于管道漏损检测和定位中。然而，现有的声相关检测技术大都将声波传感器安装于管道外部，适用于检测直径300毫米以下的金属材质管道的漏水点。对于大口径管道(特别是直径600毫米以上)和非金属材质的管道(例如PCCP预应力管道、PE管道)，由于声波快速衰减，现有的供水管道声相关检测技术检测不到漏水声，无法实现管道漏水检测。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种供水管网管道健康检测系统，通过采用管道内音频检测与定位漏点的技术、管道内视频检测缺陷定位技术和管道内惯性导航定位的技术，在不中断供水的情况下，在管道内进行管道内的腐蚀、结垢、漏水和结构缺陷的检测与定位，从而实现大口径供水管道和非金属供水管道的健康检测。本专利技术采用的技术方案为，一种供水管网管道健康检测系统，包括：传感器载具平台，其外壳为管体结构，管体前端安装有摄像头，管体内部包括声学传感器和惯导装置，所述管体外部套接一伞状助推装置；辅助定位装置，用于为所述惯导装置提供辅助坐标位置信息；信号处理平台，与所述传感器载具平台通讯连接，包括数据存储分析单元及分别与其电连接的音频处理单元、视频处理单元和定位处理单元；所述定位处理单元将惯导装置的导航定位数据依据辅助定位装置提供的辅助坐标位置信息进行误差补偿计算生成准确的导航定位数据信息。由上，通过将载有声学传感器、摄像头和惯导装置的载具平台放入管道中，使其依靠水流前进，对管道内的音频、视频数据进行采集，利用音频检测与定位漏点的技术，可实现大口径供水管道和非金属供水管道的健康检测，而且由于该载具平台借助伞状助推装置的推力在管道内漂浮行进，且根据管道中水流中心的推力最大，使伞状结构产生一朝向中心的推力，保证载具平台在管道水流中心漂浮行进，不易受到外界因素和管道内壁碰撞干扰，检测精度较高，检测结果更加精确。其中，所述传感器载具平台的管体长度大于供水管网管道的直径；所述伞状助推装置采用可逆形变材质，其中心为空心嵌套结构，套接于所述传感器载具平台的管体外部。由上，所述传感器载具平台的管体内部为空心结构，可通过自身浮力悬浮于管道内部的水中，所述伞状助推装置采用硅胶、橡胶或其他可逆形变材质，其中心为空心嵌套结构，通过螺丝或强力胶固定于传感器载具平台前端，使传感器载具平台借助水流推力向前行进，当碰撞到管道内壁的凸起或者连接处时，由于伞状助推装置的特殊材质，会产生形变，避免卡住，在传感器载具平台正常通过后恢复原状，大大提高了传感器载具平台在管道中行进的稳定，避免因碰撞产生的误差，保证了定位的精准。其中，所述辅助定位装置包括依次电连接的：定位模块、信标发生器和通信模块；所述定位模块采集的经纬度坐标位置的信息经信标发生器进行放大后，由所述通信模块传输至所述传感器载具平台。由上，辅助定位装置可为与传感器载具平台无线连接，与惯导装置配对使用，为传感器载具平台提供精确的经纬度坐标位置的信息。进一步改进，还包括投放装置，包括：密封舱，安装于管道检测阀门上，所述传感器载具平台及通讯连接用的线缆通过该密封舱进入管道；线缆收放模块，安装于密封舱上方，用于控制线缆的收放。由上，投放装置在检测时安装在管道检测阀门上，传感器载具平台及线缆通过投放装置的密封舱进入管道内部，线缆收放模块可控制线缆的收放速度，设定迅速收放线缆，配合密封舱可保证线缆送入和收回过程中的密封。进一步改进，还包括：操作控制装置，与所述线缆收放模块通讯连接，用于发送指令控制线缆收放模块收放线缆的速度；监控终端，与所述信号处理平台通讯连接，用于显示管道内视频、音频检测界面和载具平台行进轨迹与管道电子地图。由上，操作控制装置设置于操作间，可向投放装置发送指令，控制线缆收放模块对线缆进行收放控制，实现传感器载具平台在管道内行进方向和速度的操作控制，监控终端用于显示管道内视频、音频检测界面和载具平台轨迹与管道电子地图。为实现供水管道内腐蚀、结垢、漏点或气囊等缺陷的检测，本专利技术还提供了一种供水管网管道缺陷、漏点检测定位方法，采用上述的供水管网管道健康检测系统，包括以下步骤：S01：在管道检修阀起点、终点和中间的阀门上安装辅助定位装置；S02：将传感器载具平台放入供水管道中，记录初始位置与姿态；S03：所述传感器载具平台对管道内的视频、音频数据进行采集和编码，通过线缆传输至信号处理平台；S04：所述传感器载具平台经过所述辅助定位装置时，接收其提供的辅助坐标位置信息，并结合自身导航定位数据传输至信号处理平台，所述信号处理平台将传感器载具平台的导航数据依据辅助坐标位置信息进行误差补偿计算；S05：所述信号处理平台对采集的视频、音频数据进行管道缺陷判定，结合定位信息，确认管道缺陷的位置。由上，传感器载具平台在进入管道内，行进过程中，其惯导装置与辅助定位装置配合使用，可实现传感器载具平台的精确定位，声学传感器和摄像头对管道内的音频和视频进行采集，并传输至信号处理平台进行分析并处理，视频处理单元接收管道内的视频数据并记录腐蚀或结垢的视频，音频处理单元对音频数据进行处理，与漏点或气囊的频谱特性进行对比，对符合漏点或气囊特性的音频信息进行定位标记，实现供水管道健康检测及定位的功能。进一步改进，所述步骤S02还包括：在传感器载具平台放入供水管道之前，将所述传感器载具平台的惯导装置进行初始校准，与投放装置的线缆收放模块形成惯性组合导航；传感器载具平台在管道中行进时，对传感器载具平台进行姿态解算和速度解算，生成初级导航数据。由上，传感器载具平台的惯导装置中安装有三轴陀螺仪和三轴加速度计，将传感器载具平台放在定位定向姿态校准装置上，静止15秒，利用卡尔曼滤波进行状态估计，建立七维随机系统模型，通过对等效陀螺噪声、角度随机游走系数和速度随机游走系数的最优估计，实现载具平台的空间姿态和水平速度的校准，与线缆收放模块形成惯性组合导航，实现对速度的控制和记录，传感器载具平台在行进中，通过对陀螺仪和加速度计进行采样，并利用采样数据进行姿态解算和速度解算，生成初级导航数据。其中，步骤S04所述将传感器载具平台的导航数据依据辅助坐标位置信息行误差补偿计算包括：所述信号处理平台的定位处理单元对传感器载具平台的导航数据进行解算；所述传感器载具平台在管道内行进，经过所述辅助定位装置位置时，接收其经纬度坐标位置，生成辅助位置信息；所述定位处理单元将导航数据和辅助位置信息对比并进行误差修正，得到传感器载具平台的行进轨迹数据和管道走向位置。由上，定位处理单元对传感器载具平台位置进行实时解算，传感器载具平台经过辅助定位装置位置时接收其信标信号，定位处理单元利用管道定位修正算法对其位置进行误差修正，得到传感器载具平台轨迹数据和管道走向位置。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供水管网管道健康检测系统，其特征在于，包括：传感器载具平台，其外壳为管体结构，管体前端安装有摄像头，管体内部包括声学传感器和惯导装置，所述管体外部套接一伞状助推装置；辅助定位装置，用于为所述惯导装置提供辅助坐标位置信息；信号处理平台，与所述传感器载具平台通讯连接，包括数据存储分析单元及分别与其电连接的音频处理单元、视频处理单元和定位处理单元；所述定位处理单元将惯导装置的导航定位数据依据辅助定位装置提供的辅助坐标位置信息进行误差补偿计算生成准确的导航定位数据信息。

【技术特征摘要】
1.一种供水管网管道健康检测系统，其特征在于，包括：传感器载具平台，其外壳为管体结构，管体前端安装有摄像头，管体内部包括声学传感器和惯导装置，所述管体外部套接一伞状助推装置；辅助定位装置，用于为所述惯导装置提供辅助坐标位置信息；信号处理平台，与所述传感器载具平台通讯连接，包括数据存储分析单元及分别与其电连接的音频处理单元、视频处理单元和定位处理单元；所述定位处理单元将惯导装置的导航定位数据依据辅助定位装置提供的辅助坐标位置信息进行误差补偿计算生成准确的导航定位数据信息。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器载具平台的管体长度大于供水管网管道的直径；所述伞状助推装置采用可逆形变材质，其中心为空心嵌套结构，套接于所述传感器载具平台的管体外部。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助定位装置包括依次电连接的：定位模块、信标发生器和通信模块；所述定位模块采集的经纬度坐标位置的信息经信标发生器进行放大后，由所述通信模块传输至所述传感器载具平台。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括投放装置，包括：密封舱，安装于管道检测阀门上，所述传感器载具平台及通讯连接用的线缆通过该密封舱进入管道；线缆收放模块，安装于密封舱上方，用于控制线缆的收放。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：操作控制装置，与所述线缆收放模块通讯连接，用于发送指令控制线缆收放模块收放线缆的速度；监控终端，与所述信号处理平台通讯连接，用于显示管道内视频、音频检测界面和载具平台行进轨迹与管道电子地图。6.一种供水管网管道缺陷、漏点检测定位方法，其特征在于，采用如权利要求1～5任一所述的供水管网管道健康检测系统，包括以下步骤：S01：在管道检修阀起点、终点和中间的阀门上安装辅助定位装置；S02：将传感器载具平台放入供水管道中，记录初始位置与姿态；S03：所述传感器载具平台对管道内的视频、音频数据进行采集和编码，通过线缆传输至信号处理平台；S04：所述传感器载具平台经过所述辅助定位装置时，接收其提供的辅助坐标位置信息，并结合自身导航定位数...

【专利技术属性】
技术研发人员：温学智，孙宇，
申请(专利权)人：北京英万泰克环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11