CN108626580A - 一种管道故障自主定位检测的设备、方法及*** - Google Patents

一种管道故障自主定位检测的设备、方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种管道故障自主定位检测的设备、方法及***，其中设备包括主体和爬行装置，还包括以下模块：通过惯性导航技术进行自主定位、实现管道三维位置测量的导航模块；通过视频采集实时检测管道内部状况、当检测到管道内部出现故障时及时分析得到故障点图像识别结果的检测模块；所述导航模块和所述检测模块安装在所述主体上；所述导航模块和所述检测模块通信连接。本发明提出将惯性导航定位技术与图像识别技术相结合，使用视觉传感器对管道内部进行拍摄，利用视觉传感器的自动变焦方式，通过视觉图像处理算法对管道进行自主无损检测，并结合惯性导航定位技术得到故障点处精确的三维位置坐标信息。

Description

一种管道故障自主定位检测的设备、方法及***
技术领域
本发明涉及城市规划和安全的技术领域，特别是一种管道故障自主定位检测的设备、方法及***。
背景技术
现有的地下管线检测技术是依靠CCTV技术对管线内部进行检测，将采集到的视频信息，传递给特定的显示器来显示管线的内部情况，并通过计算线缆长度以及其他传统的定位方法对故障处进行定位。但是在故障检测过程中缺乏自动检测能力，并且定位精度较差，无法得到故障处较为准确的三维位置坐标信息。具体如下：
CCTV检测技术，通过对管线内部情况进行拍摄，可清晰的记录管道内的裂纹、变形、腐蚀等情况。然后将拍摄到的情况传输至计算机，技术人员对视频资料进行分析，得到管道内部现状。但是在实际勘察过程中，很难进行自动检测，也无法精确定位故障处，检测结果受人为因素的影响。
管线检测中的定位技术，技术员通过CCTV得到管线的内部情况，可以通过计算线缆的长度对故障位置进行推算，但是得到的位置信息太过笼统，无法得到较为精确的坐标信息。也可借助其它的定位技术，比如利用电磁波对管线进行定位的传统定位方法仍有很大的局限性。
公开号为CN102128352A的发明专利公开了一种管道结构状况的电视检测方法，是采用CCTV管道内窥电视摄像检测***，在管道内自动爬行，对管道的结构状况进行探测和摄像。通过有线传输方式进行显示和记录，并依据检测技术规程再进行评估的一种检测方法，该方法包括以下步骤：第一步，检测准备；第二步，检测设备调试；第三步，实施管道内窥CCTV闭路电视摄像检测；第四步，检测结果评估与报告书编制。该方法采用有线传输信号，会受到线长的限制，同时管道内的污物有可能会切断线路，造成设备通讯中断，不能够继续使用，也不能对管道内的设备进行回收。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提出一种管道故障自主定位检测的设备、方法及***，将惯性导航定位技术与视觉检测算法相结合，使用CCD等视觉传感器对管道内部进行拍摄，利用视觉传感器的自动变焦方式，通过视觉图像处理算法对管道进行自主无损检测，并结合惯性导航定位技术得到故障点处精确的三维位置坐标信息，可以解决在空间受限的复杂管道条件下进行故障自主检测和定位的问题。
本发明的第一目的是提供一种管道故障自主定位检测的设备，包括主体和爬行装置，还包括以下模块：
检测模块：通过视频采集，实时检测管道内部状况，当检测到管道内部出现故障时，及时分析得到的故障点和图像识别结果；
导航模块：通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量；
所述导航模块和所述检测模块安装在所述主体上；
所述导航模块和所述检测模块通信连接。
优选的是，所述检测模块为图像传感器。
在上述任一方案中优选的是，所述检测模块使用自主故障识别和定位的方法对所述待测地下管线进行检测。
优选的是，所述导航模块为惯性传感器。
在上述任一方案中优选的是，所述自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
在上述任一方案中优选的是，所述自主故障识别方法包括：
1）利用图像传感器的自动变焦方式，通过图像识别算法对管道进行自主无损检测与管道故障识别；
2）采用自动变焦技术实现故障自主识别，在光照条件较弱、或所述待测地下管线内部杂质较多的情况下，通过图像预处理和/或去除图像噪声处理，准确提取图像中所包含的特性信息；
3）采用基于低精度图像信息和有限空间的嵌入式处理能力的识别算法解决在空间受限的复杂管道条件下进行故障自主检测。
上述任一方案中优选的是，所述自主定位方法是指通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量，自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
本发明的第二目的是提供一种管道故障自主定位检测的方法，包括以下步骤：
步骤1：如权利要求1所述的管道故障自主定位检测的设备使用自主故障识别方法和自主定位方法对所述待测地下管线进行检测；
步骤2：对采集到的视频信息进行处理，获得所述待测地下管线中故障点的故障信息，并根据采集到的位置信息对故障点进行定位，获得故障位置。
优选的是，所述步骤2包括利用所述图像传感器的自动变焦方式，通过图像识别算法对管道进行自主无损检测，获得所述待测地下管线的故障信息。
在上述任一方案中优选的是，所述步骤2还包括根据所述惯性传感器采集到的位置信息计算所述故障点的三维坐标，获得所述故障点的故障位置。
在上述任一方案中优选的是，所述方法还包括将所述视频信息、所述位置信息、所述故障信息和所述故障位置信息中进行如下至少一种处理：
1）存储在本地存储器中；
2）上传至上位机进行存储；
3）上传至上位机进行显示。
本发明的第三目的是提供一种管道故障自主定位检测的***，包括上位机，
还包括如权利要求1所述的管道故障自主定位检测的设备。
优选的是，所述上位机用于存储和/或显示所述管道故障自主定位检测的设备发送的位置信息和所述视频信息；存储和/或显示所述管道故障自主定位检测的设备发送的故障位置和所述检测模块发送的故障信息。
本发明提出的管道故障自主定位检测的设备、方法及***在实际管线勘察工程中，可以有效的检测管道内部的变形和裂缝以及腐蚀情况等故障情况，同时得到故障处的位置信息，方便后续管道的修复。管道检测精准度的提升，很大程度上降低了由于管道故障引起的经济损失和人员伤亡。同时，又使检测过程变得更加地方便、快捷。
附图说明
图1为按照本发明的管道故障自主定位检测的设备的一优选实施例的模块图。
图1A为按照本发明的管道故障自主定位检测的设备的如图1所示实施例的实物结构图。
图2为按照本发明的管道故障自主定位检测的方法的一优选实施例的流程图。
图3为按照本发明的管道故障自主定位检测的***的一优选实施例的模块图。
图4为按照本发明的管道故障自主定位检测的设备的另一优选实施例的实物结构图。
图5为按照本发明的管道故障自主定位检测的***的一优选实施例的通讯连接图。
图6为按照本发明的管道故障自主定位检测的***的另一优选实施例的通讯连接图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例一
如图1、1A所示，管道故障自主定位检测的设备包括本体110、导航模块120、检测模块130和爬行装置140，爬行装置140为自带可驱动装置的轮子，安装在主体110上，为主体110提供前进动力，导航模块120和检测模块130固定在主体110上，导航模块120和检测模块130通信连接。
导航模块120为惯性传感器，通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量，自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
检测模块130为图像传感器，使用自主故障识别方法和自主定位方法对所述待测地下管线进行检测。自主故障识别方法包括：1）利用图像传感器的自动变焦方式，通过图像识别算法对管道进行自主无损检测与管道故障识别；2）采用自动变焦技术实现故障自主识别，在光照条件较弱、或所述待测地下管线内部杂质较多的情况下，通过图像预处理和/或去除图像噪声处理，准确提取图像中所包含的特性信息；3）基于低精度图像信息和有限空间的嵌入式处理能力的识别算法解决在空间受限的复杂管道条件下进行故障自主检测。所述自主定位方法是指通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量，自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
实施例二
如图2所示，执行步骤200，把管道故障自主定位检测的设备放入到待测地下管线中，爬行装置启动，沿待测地下管线向前爬行，使用自主故障识别方法和自主定位方法对所述待测地下管线进行检测，自主故障识别方法包括：1）利用图像传感器的自动变焦方式，通过图像识别算法对管道进行自主无损检测与管道故障识别；2）采用自动变焦技术实现故障自主识别，在光照条件较弱、或所述待测地下管线内部杂质较多的情况下，通过图像预处理和/或去除图像噪声处理，准确提取图像中所包含的特性信息；3）采用基于低精度图像信息和有限空间的嵌入式处理能力的识别算法解决在空间受限的复杂管道条件下进行故障自主检测。自主定位方法是指通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量，自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
执行步骤210，对采集到的视频信息进行处理，获得所述待测地下管线中故障点的故障信息，并根据采集到的位置信息对故障点进行定位并计算所述故障点的三维坐标，获得故障位置。
执行步骤220，将步骤200得到的视频信息、故障信息、步骤210中得到的位置信息和故障位置信息进行如下至少一种处理：1）存储在本地存储器中；2）上传至上位机进行存储；3）上传至上位机进行显示。
实施例三
如图3所示，管道故障自主定位检测的***包括上位机300和管道故障自主定位检测的设备310。
上位机300为人机交互模块，用于存储和/或显示管道故障自主定位检测的设备310中的导航模块发送过来的位置信息和检测模块发送过来的视频信息；存储和/显示管道故障自主定位检测的设备310中的导航模块发送过来的故障位置和检测模块发送过来的故障信息，工程人员可通过上位机300观看管道内部情况管道故障自主定位检测的。
实施例四
如图4所示，管道故障自主定位检测的设备包括本体110、导航模块120、检测模块130、爬行装置140和通讯模块150，爬行装置140为自带驱动装置的轮子，安装在主体110上，为主体110提供前进动力，导航模块120、检测模块130和通讯模块150固定在主体110上，导航模块120与通讯模块150实时通讯，检测模块130与通讯模块150实时通讯，爬行装置140与通讯模块150实时通讯。通讯模块150上带有有线通讯接口151和无线通讯接口152。有线通讯接口151为现有的通讯接口中至少一种接口（包括485接口、232接口、串口几口、并口接口、USB接口、HDMI接口和有线网接口等），无线通讯接口152为现有的通讯接口中至少一种接口（包括蓝牙、wifi、2G/3G/4G/5G、WLAN等）。通讯模块150通过有线通讯接口151和/或无线通讯接口152将数据上传给上位机，通过上位机下载数据及控制指令。
实施例五
如图5所示，管道故障自主定位检测的设备包括本体110、导航模块120、检测模块130、爬行装置140和通讯模块150，爬行装置140为自带驱动装置的轮子，安装在主体110上，为主体110提供前进动力，导航模块120、检测模块130和通讯模块150固定在主体110上，有线通讯接口151（包括485接口、232接口、串口几口、并口接口、USB接口、HDMI接口和有线网接口等）通过数据线与上位机模块相连，在本实施例中，上位机是指电脑160。
通讯模块150通过有线通讯接口151与电脑160连接成功后，导航模块和检测模块的数据信息通过电脑160的显示屏进行显示，工程人员可通过电脑160的显示屏观看管道内部情况管道故障自主定位检测的。
实施例六
如图4所示，管道故障自主定位检测的设备包括本体110、导航模块120、检测模块130、爬行装置140和通讯模块150，爬行装置140为自带驱动装置的轮子，安装在主体110上，为主体110提供前进动力，导航模块120、检测模块130和通讯模块150固定在主体110上，无线通讯接口152（包括蓝牙、wifi、2G/3G/4G/5G、WLAN等）通过无线信号传输与上位机模块相连，在本实施例中，上位机是指笔记本161。
通讯模块150通过无线通讯接口152与笔记本161连接成功后，导航模块和检测模块的数据信息通过笔记本161的显示屏进行显示，工程人员可通过笔记本161的显示屏观看管道内部情况。
实施例七
管道故障自主定位检测的设备在对待测地下管线进行检测时，使用自主故障识别方法、自主定位方法和图像识别算法对管道进行自主无损检测，获得所述待测地下管线的故障信息。
自主故障识别方法是指在空间受限的复杂管道条件下，采用基于低精度图像信息和有限空间的嵌入式处理能力的识别算法。自主故障识别方法包括：1）利用图像传感器的自动变焦方式，通过图像识别算法对管道进行自主无损检测与管道故障识别；2）采用自动变焦技术实现故障自主识别，在光照条件较弱、或所述待测地下管线内部杂质较多的情况下，通过图像预处理和/或去除图像噪声处理，准确提取图像中所包含的特性信息；3）基于低精度图像信息和有限空间的嵌入式处理能力的识别算法解决在空间受限的复杂管道条件下进行故障自主检测。
自主定位方法是指通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量，自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
图像识别算法是在光照条件较弱、或所述待测地下管线内部杂质较多的情况下，通过图像预处理、去除图像噪声处理、故障特征提取，准确提取图像中所包含的特性信息进行故障分类。故障分类将所述特征信息按照特征参数来划分特征向量类型，最终得到所述待测地下管线内部故障状况的判定，并生成图像识别结果。
为了更好地理解本发明，以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。本说明书中每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于***实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种管道故障自主定位检测的设备，包括主体和爬行装置，其特征在于，还包括以下模块：
检测模块：通过视频采集，实时检测管道内部状况，当检测到管道内部出现故障时，及时分析得到的故障点图像识别结果；
导航模块：通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量；
所述导航模块和所述检测模块安装在所述主体上；
所述导航模块和所述检测模块通信连接。
2.如权利要求1所述的管道故障自主定位检测的设备，其特征在于：所述检测模块为图像传感器。
3.如权利要求2所述的管道故障自主定位检测的设备，其特征在于：所述检测模块使用自主故障识别和定位的方法对所述待测地下管线进行检测。
4.如权利要求3所述的管道故障自主定位检测的设备，其特征在于：所述导航模块为惯性传感器。
5.如权利要求4所述的管道故障自主定位检测的设备，其特征在于：所述自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
6.如权利要求5所述的管道故障自主定位检测的设备，其特征在于：所述自主故障识别方法包括：
利用图像传感器的自动变焦方式，通过图像识别算法对管道进行自主无损检测与管道故障识别；
采用自动变焦技术实现故障自主识别，在光照条件较弱、或所述待测地下管线内部杂质较多的情况下，通过图像预处理和/或去除图像噪声处理，准确提取图像中所包含的特性信息；
采用基于低精度图像信息和有限空间的嵌入式处理能力的识别算法解决在空间受限的复杂管道条件下进行故障自主检测。
7.如权利要求6所述的管道故障自主定位检测的设备，其特征在于：所述自主定位方法是指通过惯性导航技术进行自主定位，实现管道位置三维位置的测量，自主定位是指当自主识别到所述故障点时，使用惯性技术自动计算所述故障点的三维坐标。
8.一种管道故障自主定位检测的方法，包括以下步骤：
步骤1：如权利要求1所述的管道故障自主定位检测的设备使用自主故障识别方法和自主定位方法对所述待测地下管线进行检测；
步骤2：对采集到的视频信息进行处理，获得所述待测地下管线中故障点的故障信息，并根据采集到的位置信息对故障点进行定位，获得故障位置。
9.如权利要求8所述的管道故障自主定位检测的方法，其特征在于：所述步骤2包括利用所述图像传感器的自动变焦方式，通过图像识别算法对管道进行自主无损检测，获得所述待测地下管线的故障信息。
10.一种管道故障自主定位检测的***，包括上位机，其特征在于，还包括：如权利要求1所述的管道故障自主定位检测的设备。
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Application publication date: 20181009

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