CN108764762A - 一种移动式城市排水管网健康管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式城市排水管网健康管理***，能够在排水管道中移动并且对排水管道进行质量检测的移动检测机器人、与移动检测机器人连接并且能够将质量检测信息无线发送的无线通信模块、接收并储存质量检测数据以及排水管网***中的GIS地理信息数据的储存模块、处理判断模块、人机交互功能模块，处理判断模块与数据储存模块连接以用于对质量检测数据与GIS地理信息分析处理；人机交互功能模块用于提供用户进行数据选择、查询并对分析结果进行可视化的显示，本设计采用移动式机器人进行检测，能够在管道此类狭小的空间获取质量检测数据，检测结果更加准确，同时便于用户及时获取管道的情况。
Description
技术领域
本发明涉及城市排水管理领域，特别是城市排水管网检测管理的***。
背景技术
随着地下排水管网使用年限的增加、车辆重压等原因，部分管道出现淤塞、破损、变形、异物侵入、塌陷等病害，造成管道功能性和结构性缺陷，影响排水***正常运行，降低管道过水断面，管道破损导致地下水大量进入污水管道，造成污水水质浓度偏低，同时加大下游污水处理厂的处理压力。
管道病害还会增加上部道路塌陷的风险，极大影响市民生命财产安全。城市内重型车辆通行较多，管网病害隐患较大，为保障管网安全高效运行，急需加强既有污水管网的详细摸查与检测，加强对病害污水管道的维护管养，确保与新建污水管网构成健康高效的污水收集***。
传统的城市排水管道网络健康检测管理***，是在各个管道关键点上设置检测部件，通过定点的方式检测，然后检测部件只能检测所在区域，然后通过各个区域的检测结果进行拼接，得出预估的分析结果，此方式始终存在误差，或者，工作人员也增加检测部件的数量，通过密集式安装来提高检测的准确性，但是存在着施工麻烦，资源浪费的问题，同时，现今城市中缺乏高效的管网健康度评估***，现有的***都是单纯实现数据检测与储存，无法及时实现检测数据的呈现。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种移动式检测的城市排水管网健康管理***。
本发明采用的技术方案是：
一种移动式城市排水管网健康管理***，包括：
移动检测机器人，能够在排水管道中移动并且对排水管道进行质量检测；
无线通信模块，与移动检测机器人连接并且能够将质量检测信息无线发送；
数据储存模块，接收并储存质量检测数据以及排水管网***中的GIS地理信息；
处理判断模块，与数据储存模块连接以用于对质量检测数据与GIS地理信息分析处理；
人机交互功能模块，与处理判断模块电性连接，人机交互功能模块用于提供用户进行数据选择、查询并对分析结果进行可视化的显示。
所述移动检测机器人包括移动基座、以及皆设置在移动基座上的摄像模块以及主控模块，摄像模块用于摄取管道中的图像信息，主控模块分别与摄像模块、无线通信模块连接以无线传输图像信息。
所述移动基座包括安装底盘、设置在安装底盘上的驱动电机组以及设置在安装底盘上以带动安装底盘移动的车轮组，所述摄像模块设置在安装底盘上，驱动电机组的驱动轴与车轮组连接以驱动车轮组转动，主控模块与驱动电机组连接以控制驱动电机组运行。
所述安装底盘上还设置有用于检测移动检测机器人运动姿态的运动姿态检测模块，主控模块与运动姿态检测模块连接以对运动姿态信息分析成质量检测信息。
所述运动姿态检测模块包括角度传感器和设置在驱动电机组的驱动轴上以检测车轮组编码值的编码器，该主控模块分别与角度传感器、编码器连接。
所述安装底盘上还设置有为摄像模块补光的照明光源。
所述主控模块通过传输线缆与无线通信模块连接，所述安装底盘上设置有能够卷动拉出或者卷动收纳线缆的线缆卷收装置。
所述人机交互功能模块包括输入外设单元以及显示发布单元，输入外设单元用于提供用户输入控制指令进行数据选择、查询，显示发布单元用于根据控制指令显示质量检测数据的分析结果。
所述人机交互功能模块还包括统计单元，统计单元用于对分析结果进行统计分类，并且制定出统计报表和/或统计图。
所述人机交互功能模块还包括报表导出单元，报表导出单元用于打印或导出统计报表和/或统计图。
本发明的有益效果：
本发明排水管网健康管理***，移动检测机器人能够在排水管道中移动，并且逐步检测排水管道中的缺陷、损坏情况等问题，获取质量检测信息，并且通过无线传输的方式发送到后台的数据储存模块，处理判断模块对质量检测数据与GIS地理信息分析处理，并通过人机交互功能模块提供查询以及进行呈现，本设计采用移动式机器人进行检测，能够在管道此类狭小的空间获取质量检测数据，检测结果更加准确，同时也减少了管道内布置检测部件的数量，后台的人机交互功能模块能够提供用户查询并呈现分析结果的功能，便于用户及时获取管道的情况。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明健康管理***的原理图。
图2是本发明健康管理***的处理流程图。
图3是移动检测机器人的结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本设计移动式城市排水管网健康管理***，前端部件包括：
移动检测机器人1，能够在排水管道中移动并且对排水管道进行质量检测；
无线通信模块2，与移动检测机器人1连接并且能够将质量检测信息无线发送；
后端部件(后台监控端)包括：
数据储存模块3，接收并储存质量检测数据以及排水管网***中的GIS地理信息；
处理判断模块4，与数据储存模块3连接以用于对质量检测数据与GIS地理信息分析处理；
人机交互功能模块5，与处理判断模块4电性连接，人机交互功能模块5用于提供用户进行数据选择、查询并对分析结果进行可视化的显示。
此处数据储存模块3内的GIS地理信息包括基础的地图数据，还包括管网连接的拓扑信息，无线通信模块2包括3G/4G/5G等移动通信模块，此处无线通信模块2可设置在管道入口处，便于信号传输，通过线缆与移动检测机器人1连接，实现供电和数据传输。
移动检测机器人1能够在排水管道中移动，并且逐步检测排水管道中的缺陷、损坏情况等问题，获取质量检测信息，并且通过无线传输的方式发送到后台的数据储存模块3，处理判断模块4对质量检测数据与GIS地理信息分析处理，并通过人机交互功能模块5提供查询以及进行呈现，本设计采用移动式机器人进行检测，能够在管道此类狭小的空间获取质量检测数据，检测结果更加准确，同时也减少了管道内布置检测部件的数量，后台的人机交互功能模块5能够提供用户查询并呈现分析结果的功能，便于用户及时获取管道的情况。
在移动检测机器人1的结构上，本设计的优选实施例中移动检测机器人1包括移动基座11、以及皆设置在移动基座11上的摄像模块12以及主控模块13，摄像模块12用于摄取管道中的图像信息，主控模块13分别与摄像模块12、无线通信模块2连接以无线传输图像信息，主控模块13可以是MCU或者CPU及其***电路，摄像模块12采用工业级高分辨率彩色摄像机。
移动基座11包括安装底盘111、设置在安装底盘111上的驱动电机组112以及设置在安装底盘111上以带动安装底盘移动的车轮组113，所述摄像模块12设置在安装底盘111上，驱动电机组112的驱动轴与车轮组113连接以驱动车轮组113转动，主控模块13与驱动电机组112连接以控制驱动电机组112运行，进一步地此处车轮组113包括前轮和后轮，驱动电机组112可包括控制前轮摆向的前置电机和驱动后轮前进、后退的后置电机。
安装底盘111上还设置有用于检测移动检测机器人1运动姿态的运动姿态检测模块14，主控模块13与运动姿态检测模块14连接以对运动姿态信息分析成质量检测信息。
运动姿态检测模块14包括角度传感器141和设置在驱动电机组112的驱动轴上以检测车轮组113编码值的编码器142，该主控模块分别与角度传感器141、编码器142连接，此处角度传感器可检测移动检测机器人的倾斜程度来判断移动检测机器人的移动方向，而编码器可获取移动检测机器人的行走距离，通过将移动方向和行走距离的结合，可得出移动检测机器人所在的位置，同时，角度传感器也能判断出管道的倾斜、颠簸情况，从而判断管道的损坏情况。
安装底盘111上还设置有为摄像模块12补光的照明光源15，照明光源15可以是强力的LED投射灯。
主控模块13通过传输线缆16与无线通信模块2连接，安装底盘111上设置有能够卷动拉出或者卷动收纳线缆的线缆卷收装置17，便于在移动检测机器人1移动式拉出线缆以及在返回时收纳线缆。
人机交互功能模块5包括输入外设单元51以及显示发布单元52，输入外设单元51用于提供用户输入控制指令进行数据选择、查询，显示发布单元52用于根据控制指令显示质量检测数据的分析结果。
人机交互功能模块5还包括统计单元53，统计单元53用于对分析结果进行统计分类，并且制定出统计报表和/或统计图。
所述人机交互功能模块5还包括报表导出单元54，报表导出单元54用于打印或导出统计报表和/或统计图。
本发明包括数据储存模块3中的城市排水***的GIS地理信息、管线基础数据和测量数据，通过管网移动检测模块1收集管网现状缺陷信息，利用GIS地理信息化技术，建立图文数据库，将排水设施的编号、坐标、地面高程、底部高程、淤积深度、所在道路(地址)等以及管段缺陷的编号、流向、管段损坏状况参数、结构缺陷距离、结构缺陷视频、功能缺陷距离、功能缺陷视频等基本信息录入数据库，实现城市管网***的可视化展示和查询编辑。
本发明根据在管道网络所检测的质量检测信息与数据库所储存的信息进行分析，并且对管道破裂、变形腐蚀、错口、起伏、脱节、接口材料脱落、支管暗接、异物穿入、渗漏等十类结构性缺陷问题，以及沉积、结垢、障碍物、残墙坝根、树根、浮渣等六类功能性缺陷问题与管段结构性缺陷等级、结构性缺陷密度、结构性修复指数、功能性缺陷等级、功能性缺陷密度、功能性养护指数等六类城市管网健康度评估参数进行逻辑判断。例如，当移动检测机器人收集的管网信息显示圆管或者渠箱的外部遭受的压力超过自身的承受力致使管子发生了破裂，处理判断则会根据以下判断标准来划分缺陷等级：当管道出现裂痕，在管壁上可见细裂痕；在管壁上由细裂缝处冒出少量沉积物；轻度剥落；上列一个或多个情况存在时，则判断为等级一。当管道出现裂口，破裂处已形成明显间隙，但管道的形状未受影响且破裂无脱落，则判断为等级二。当管道出现破碎，管壁破痕或脱落处所剩碎片的环向覆盖范围不大于弧长60°，则判断为等级三。当管道出现坍塌，管道材料裂痕、裂口或破碎处边缘环向覆盖范围大于弧长60°；管壁材料发生脱落的环向范围大于弧长60°；上列一个或者多个情况存在时，则判断为等级四。
同时，用户能够通过人机交互功能模块实现对城市管网健康度的查询、定位信息以及质量情况信息的发布显示、统计等。例如，在查询单元中，用户可以进行道路或者区域查询排水***病害，***会显示所查询道路或者区域内的病害名称、等级以及数量；同时，用户还可以选择某一类参数类型来进行查询，***会显示这一类参数类型所在的道路、等级以及数量，用户可以根据所显示的管网信息来对排水***进行修复规划，保障排水***的健康运行。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于,包括：
移动检测机器人，能够在排水管道中移动并且对排水管道进行质量检测；
无线通信模块，与移动检测机器人连接并且能够将质量检测信息无线发送；
数据储存模块，接收并储存质量检测数据以及排水管网***中的GIS地理信息；
处理判断模块，与数据储存模块连接以用于对质量检测数据与GIS地理信息分析处理；
人机交互功能模块，与处理判断模块电性连接，人机交互功能模块用于提供用户进行数据选择、查询并对分析结果进行可视化的显示。
2.根据权利要求1所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述移动检测机器人包括移动基座、以及皆设置在移动基座上的摄像模块以及主控模块，摄像模块用于摄取管道中的图像信息，主控模块分别与摄像模块、无线通信模块连接以无线传输图像信息。
3.根据权利要求2所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述移动基座包括安装底盘、设置在安装底盘上的驱动电机组以及设置在安装底盘上以带动安装底盘移动的车轮组，所述摄像模块设置在安装底盘上，驱动电机组的驱动轴与车轮组连接以驱动车轮组转动，主控模块与驱动电机组连接以控制驱动电机组运行。
4.根据权利要求3所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述安装底盘上还设置有用于检测移动检测机器人运动姿态的运动姿态检测模块，主控模块与运动姿态检测模块连接以对运动姿态信息分析成质量检测信息。
5.根据权利要求4所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述运动姿态检测模块包括角度传感器和设置在驱动电机组的驱动轴上以检测车轮组编码值的编码器，该主控模块分别与角度传感器、编码器连接。
6.根据权利要求4所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述安装底盘上还设置有为摄像模块补光的照明光源。
7.根据权利要求4所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述主控模块通过传输线缆与无线通信模块连接，所述安装底盘上设置有能够卷动拉出或者卷动收纳线缆的线缆卷收装置。
8.根据权利要求1所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述人机交互功能模块包括输入外设单元以及显示发布单元，输入外设单元用于提供用户输入控制指令进行数据选择、查询，显示发布单元用于根据控制指令显示质量检测数据的分析结果。
9.根据权利要求8所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述人机交互功能模块还包括统计单元，统计单元用于对分析结果进行统计分类，并且制定出统计报表和/或统计图。
10.根据权利要求9所述的一种移动式城市排水管网健康管理***，其特征在于：所述人机交互功能模块还包括报表导出单元，报表导出单元用于打印或导出统计报表和/或统计图。
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