红外埋地管道探测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种红外埋地管道探测装置，用于判断埋地输油管道的走向、管道分支以及管道泄漏位置。本实用新型专利技术包括用于将被测对象的热辐射聚焦的红外镜头。红外镜头依次连接有用于将光信号转换为表征热辐射的图像电信号的红外探测器，用于完成非均匀性校正、帧存储、滤波、灰度统计、直方图、以及测温的热图采集与预处理电路，ＵＳＢ接口电路，和用于红外图像的实时显示、伪彩变换、图像存储与图像分析的计算机处理系统。本实用新型专利技术利用红外热成像法探测埋地管道，快速，直观，准确的判断埋地输油管道的走向，管道分支，以及管道泄漏位置，包括金属管道和其它非金属管道；本实用新型专利技术使用方便，便于携带，很适合野外操作；对环境无任何污染，管线检测成本很低。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管道探测仪器，具体是一种红外埋地管道探测装置，用于判断埋地输油管道的走向、管道分支以及管道泄漏位置。
技术介绍
目前，埋地输油管道泄漏检测方法主要有物质平衡检测法、负压波检测法、声波检测法、电磁波法、光纤振动传感器检测法、同位素示踪法。物质平衡检测法是根据管道的输入量之和是否等于管道的输出量之和来判断管道是否发生了泄漏，该方法原理简单，在管网现有设备基础上不需要增加设备或增加少量设备即可以实现管道的泄漏检测，是投资少、见效快的一种方法。该方法的优点是设备简单、安装方便、造价较低，缺点是要求流量检测仪表有较高的精度(流量计精度不高不能发现微小的泄漏)，且不能确定泄漏点的位置。负压波检测法是根据泄漏负压波原理实现的。当管道发生泄漏时，在泄漏点会产生瞬时的低频负压波变，这个波变会在管道介质中向管道两端传播，根据负压波到达压力探测器的时间差可以计算出泄漏点的位置。该方法虽然在理论上可行，但有一定的局限性，只适合于内压较大的主管线，对于压力较小的支管线效果不理想。声波检测法的出发点是物体间的相互碰撞均会产生振动，发出声音，形成声波，声波不但能在空气中传播，而且能在液体和固体中传播。声波在空气中传播时，空气阻力使声波急剧衰减，其传播速度仅为340m/s，而声波在钢管中传播时，由于受到极小的阻力，其传播速度可高达5000m/s以上。打孔盗油时产生的声波沿着钢管高速传播，安装在钢管外壁上的高灵敏度声学传感器接受到该声波后，对信号进行放大、滤波、一线判别，然后传输给总站主机。主机对接收到的信号进行特殊的数字信号检测和二线判别，获得正确的报警信号。由于各分站以编码发送信号，主机定位接收信号，定位显示报警位置，同时记录报警时间，因此，一旦发现盗油打孔，主控计算机立刻自动启动报警系统，发出报警信号。此方法的优点在于能够在偷油的早期快速检测，缺点是干扰较大，很难区分偷油打孔信号和其它干扰信号，经常有误报或漏报的情况，定位也不准确。电磁波法此方法只能探测地下金属管线，而对非金属管线则无能为力。光纤振动传感器检测法的光纤振动传感器是一种利用光纤自身的传感器。当光纤传感器受到很微小的外力作用时，就会产生微弯曲，而其传光能力会发生很大的变化。把光纤振动传感器每隔一千米贴到埋地输油管道外壁，传感器之间用普通光纤相连，并连接到终端信号分析仪进行分析。打孔盗油时产生的振动会使光纤振动传感器变形，其中的光信号的振幅、相位、频率、偏振等方面将发生变化，从而分析可知偷油的位置。此方法可以做到快速准确定位偷油位置，但最大的难点在于如何区分打孔盗油和其它干扰因素(如卡车经过管道等)而引起的管道振动，常有误报或漏报的情况，定位也不准确。同位素法是在原油中加入某种同位素，当原油在埋地管道中传输时，通过同位素检测仪便可以检测埋地管道的走向。但此方法会造成环境污染，而且成本较高。以上现有技术中的各种埋地管道检测技术虽然各有优点，但却只能解决管道泄漏中某一方面的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能够快速、直观、准确地判断埋地输油管道的走向、管道分支以及管道泄漏位置的红外埋地管道探测装置。本技术的红外埋地管道探测装置，包括红外镜头和电源，所述的红外镜头依次连接红外探测器、热图采集与预处理电路、USB接口电路以及计算机处理系统；所述的红外镜头用于将被测对象的热辐射聚焦在所述的红外探测器；所述的红外探测器用于将光信号转换为表征热辐射的图像电信号，由320×240微测热辐射计凝视红外焦平面阵列构成；所述的热图采集与预处理电路由A/D模数转换器和数字信号处理器构成，数字信号处理器用于完成非均匀性校正、帧存储、滤波、灰度统计、直方图、以及测温；所述的USB接口电路用于将经过热图采集与预处理电路预处理过的热图数字信号传输到计算机处理系统；所述的计算机处理系统用于红外图像的实时显示，伪彩变换，图像存储，与图像分析。所述的红外镜头是焦距为19mm的红外锗镜头。所述的计算机处理系统是笔记本电脑与现有技术相比，本技术具有以下有益效果(1)本技术利用红外热成像法探测埋地管道，快速，直观，准确的判断埋地输油管道的走向，管道分支，以及管道泄漏位置。包括金属管道和其它非金属管道；(2)本技术使用方便，便于携带，很适合野外操作；(3)对环境无任何污染，管线检测成本很低。附图说明图1是本技术的硬件整体结构方框图；图2是镜头倾斜角度示意图；图3是软件总体框架；图4图像数据实时处理与显示的流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作以详细说明。本技术的红外埋地管道探测装置是由红外锗镜头，红外探测器，热图采集与预处理电路，以及用于图像显示和处理的笔记本电脑组成的。其整体结构框架如图1所示。所述的红外锗镜头通过焦距为19mm红外锗镜头将被测对象的热辐射聚焦在红外焦平面阵列探测器。所述的红外探测器采用320×240微测热辐射计凝视红外焦平面阵列构成的红外探测器。它由非晶硅电阻辐射计通过微桥结构连接到硅读出集成电路，将光信号转换为表征热辐射的图像电信号。所述的热图采集和校正、滤波、测温电路，通过14位精度的A/D进行模数转换，然后由数字信号处理(DSP)系统完成非均匀性校正、帧存储、滤波、灰度统计、直方图、以及测温等功能。所述的USB接口电路使用USB2.0接口将经过前面采集电路预处理过的热图数字信号传输到计算机。所述的计算机处理系统主要负责红外图像的实时显示，伪彩变换，图像存储，与图像分析等功能。笔记本电脑的选择在充分考虑了整机的尺寸，重量以及图像处理速度等要求的前提下，选择了华硕S200。此款笔记本主频为迅驰1GHz，硬盘40G，显示屏为8.9英寸，分辨率为1024×1024，重量880克，很好的满足了本项目的需要。本技术中的电源，主要由于给红外传感器、采集与预处理电路和USB供电。根据仪器野外操作的时间一般在3小时左右，选择了额定容量为4.5Ah的(21CR3165)型锂离子蓄电池组，本技术硬件结构的特点是使用高性能的笔记本电脑作为人机控制界面和显示设备，而没有采用一般的视频输出。这样，可以充分利用笔记本电脑强大的数据处理功能对图像进行各种算法的在线处理，改进图像的质量；而且当发现可疑区域时可以随时对图像进行存储，便于以后的离线处理。当计算机处理系统采用笔记本电脑后，本技术的红外管道探测仪便成为一种手持式便携探测仪器，便于携带和现场检测。仪器的整机设计要充分考虑其实际用性。整机设计要考虑的几个因素之一，镜头倾斜角度的确定，如图2所示。h为人手持仪器的高度，一般在1.2～1.5m；θ为镜头水平视角的1/2，θ＝22.8°；L为探测的水平宽度，取值4m；S为仪器到探测点的距离；α为探测器倾斜角度。则有s＝L/2tgθ；α＝arcsin(h/s)；计算可得α≈15～21°。经过实际测量仪器的视场范围之后，镜头的倾斜角度定为20°。计算机处理系统储存有应用软件，用于完成红外图像的实时显示，伪彩变换，图像存储，与图像分析等功能。下面公开一种本技术设计人研制的应用软件。本技术的红外管道探测仪的应用软件部分是运行在笔记本电脑上的基于Windows2000操作系统的应用程序。程序设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外埋地管道探测装置，包括红外镜头和电源，其特征是，所述的红外镜头依次连接有红外探测器，热图采集与预处理电路，ＵＳＢ接口电路，和计算机处理系统；所述的红外镜头用于将被测对象的热辐射聚焦在所述的红外探测器；所述的红外探测器用于将光信号转换为表征热辐射的图像电信号，由３２０×２４０微测热辐射计凝视红外焦平面阵列构成；所述的热图采集与预处理电路由Ａ／Ｄ模数转换器和数字信号处理器构成，数字信号处理器用于完成非均匀性校正、帧存储、滤波、灰度统计、直方图、以及测温；所述的ＵＳＢ接口电路用于将经过热图采集与预处理电路预处理过的热图数字信号传输到计算机处理系统；所述的计算机处理系统用于红外图像的实时显示，伪彩变换，图像存储，与图像分析。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明时，陈书旺，周鹏，孙红霞，张锐，刘新鸣，
申请(专利权)人：王明时，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]