管线漏水无线侦测系统及其方法与流程

本发明涉及一种侦测系统及其方法，特别是管线漏水无线侦测系统及其方法。

背景技术：

自来水管线因管线连接错综复杂，加上长时间埋设于地表下，受到各种压力、地震及管线内部水压的影响，管线漏损随时随处都可能发生，若自来水公司不能及时发现漏水的情况，会造成水资源的浪费。因此，为了及时准确地测出漏水位置，人们就不断研究和探索各种侦测方法。

目前，漏水侦测仪器设备和技术大多数采用声波侦测的原理，通过侦测水从泄漏点喷出所产生的噪声来确定管线是否漏水和漏水点的位置。然而，受漏水点大小、水压、管线材质、管线长度、管径、土壤介质等因素影响，噪声衰减强度不同，使得有些漏水点所产生的噪声很难判别。

综上所述，可知现有技术中长期以来一直存在漏水侦测仪器设备受漏水点大小、水压、管线材质、管线长度、管径、土壤介质等因素影响使得有些漏水点难以判别的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此问题。

技术实现要素：

本发明披露一种管线漏水无线侦测系统及其方法。

首先，本发明披露一种管线漏水无线侦测系统，此系统包含：球型侦测装置与监控端。其中，球型侦测装置包含：外球壳、内球壳、陀螺仪、配重块、多个红外线热像仪与无线收发模块，内球壳与外球壳之间具有间距且相对外球壳转动，陀螺仪、配重块与无线收发模块设置于内球壳内且配重块配置于靠近内球壳的下方位置，该些红外线热像仪固定于内球壳，无线收发模块连接该些红外线热像仪。球型侦测装置于管线中工作且受外力移动；陀螺仪于感测内球壳的角速度，并维持内球壳的方向；每一红外线热像仪用于撷取管线周围的热影像信号，每一热影像信号包含时间信息与其对应的红外线热像仪的辨识信息；无线收发模块用于传输该些热影像信号；监控端用于将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息合成多个时间影像，并对该些时间影像进行影像分析，以判断出管线是否具有漏水处。

另外，本发明披露一种管线漏水无线侦测方法，其步骤包括：提供球型侦测装置与监控端，其中，球型侦测装置包含外球壳、内球壳、陀螺仪、配重块、多个红外线热像仪与无线收发模块，内球壳与外球壳之间具有间距且内球壳相对外球壳转动，陀螺仪、配重块与无线收发模块设置于内球壳内且配重块配置于靠近内球壳的下方位置，该些红外线热像仪固定于内球壳，无线收发模块连接该些红外线热像仪；球型侦测装置于管线中工作且受外力移动；陀螺仪感测内球壳的角速度，并维持内球壳的方向；每一红外线热像仪撷取管线周围的热影像信号，其中，每一热影像信号包含时间信息与其对应的红外线热像仪的辨识信息；无线收发模块传输该些热影像信号予监控端；以及监控端将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息合成多个时间影像，并对该些时间影像进行影像分析，以判断出管线是否具有漏水处。

本发明所披露的系统与方法如上，与现有技术的差异在于本发明是通过球型侦测装置于管线中工作且受外力移动时，内球壳相对外球壳转动，设置于内球壳内的陀螺仪感测内球壳的角速度，并维持内球壳的方向；无线收发模块传输多个红外线热像仪所撷取的管线周围的热影像信号予监控端；监控端将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息合成多个时间影像，并对该些时间影像进行影像分析。

通过上述的技术手段，本发明可以判断出管线是否具有漏水处的技术功效。

附图说明

图1为本发明管线漏水无线侦测系统的一实施例系统框图。

图2为图1的管线漏水无线侦测系统的一实施例剖面结构示意图。

图3为图1的管线漏水无线侦测系统执行管线漏水无线侦测方法的一实施例方法流程图。

符号说明

10旋转轴

20转子

30平衡环架

31内环架

32外环架

40外框

50内表面

60外表面

100管线漏水无线侦测系统

110球型侦测装置

111外球壳

112内球壳

113陀螺仪

114配重块

115红外线热像仪

116无线收发模块

117储存模块

118读取模块

120监控端

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

在说明本发明所披露的管线漏水无线侦测系统及其方法之前，先对本发明所自行定义的名词作说明，本发明所述的管线漏水无线侦测系统所包含的球型侦测装置与监控端可以利用各种方式来实现，包括软件、硬件、固件或其任意组合。在实施中提出的技术使用软件或固件可以被储存在机器可读储存媒体上，例如：只读存储器(rom)、随机存取内存(ram)、磁盘储存媒体、光储存媒体、闪存装置等等，并且可以由一个或多个通用或专用的可程序化微处理器执行。本发明所述的管线漏水无线侦测系统所包含的球型侦测装置与监控端可通过网络，例如：移动通信网络、因特网、局域网络、广域网和/或无线网络相互连通。

以下配合附图对本发明管线漏水无线侦测系统及其方法做进一步说明，请先参阅图1与图2，图1为本发明管线漏水无线侦测系统的一实施例系统框图，图2为图1的管线漏水无线侦测系统的一实施例剖面结构示意图。管线漏水无线侦测系统100包含：球型侦测装置110与监控端120。其中，球型侦测装置110的数量可为但不限于一个，监控端120的数量可为但不限于一个，实际球型侦测装置110与监控端120的数量可依据需求进行调整。举例而言，可借由一个监控端120与多个球型侦测装置110链接通信，以同时侦测多个管线是否具有漏水处。

在本实施中，球型侦测装置110包含：外球壳111、内球壳112、陀螺仪113、配重块114、多个红外线热像仪115与无线收发模块116，内球壳112与外球壳111之间具有间距且可相对外球壳111转动，陀螺仪113、配重块114与无线收发模块116设置于内球壳112内且配重块114配置于靠近内球壳112的下方位置，该些红外线热像仪115固定于内球壳112，无线收发模块116连接该些红外线热像仪115。

其中，外球壳111的内表面50与内球壳112的外表面60分别具有相同的磁极，使得内球壳112与外球壳111之间可因相同磁极相互排斥的原理而具有间距，进而使得内球壳112不会受到外球壳111干涉而能够相对转动；陀螺仪113包含旋转轴10、转子20、平衡环架(gimbal)30与外框40，转子20以旋转轴10为轴心旋转，平衡环架30包括内环架31与外环架32，内环架31连接于沿第一方向延伸的旋转轴10而随着旋转轴10转动而转动，内环架31以第二方向枢接外环架32，外环架32以第三方向枢接外框40，第一方向、第二方向与第三方向之间相互垂直且第一方向为重力方向，使平衡环架30与外框40可环绕对旋转轴10旋转的转子20。由于转子20以高速度旋转而产生惯性，使得旋转轴10的轴心在空间中保持固定的方向，让陀螺仪113基于角动量守恒，反抗任何改变转子20的轴向的力量，而可以维持内球壳112的方向。

由于陀螺仪113可让内球壳112保持在特定角度，使得外球壳111因受外力转动时，内球壳112仍可保持在特定角度，如此一来，固定在内球壳112的该些红外线热像仪115即可稳定地撷取管线周围的热影像信号。配重块114设置于内球壳112内且靠近内球壳112的下方位置，以降低整体重心，而使得内球壳112在常态下也能够如不倒翁一样，倾向回到特定的角度。

红外线热像仪115用以汇聚其视场内目标物的红外辐射能量转换为温度值，视场的大小由其所具有的光学零件及其位置决定，由于任何物质只要有温度就会辐射红外线，而温度不同，其辐射的红外线就会有所差异，在本实施例中，红外线热像仪115的数量以两个为例，可分别借由嵌设的方式固定于内球壳112的相对两端(若将两个红外线热像仪115以线段连接起来，可以发现固定于内球壳112内的两个红外线热像仪115分别会位于内球壳112直径的两个端点上)，用以撷取外球壳111外部管线周围的热影像信号，各红外线热像仪115至少需要能够拍摄到广角范围为180度的热影像信号(即汇聚180度视场的红外辐射能量)，如此一来，这些红外线热像仪115便能够拍摄到全角度的热影像信号，但本实施例并非用以限定本发明，实际红外线热像仪115的数量与配置位置可依据红外线热像仪115的视场大小与使用者需求进行调整。

球型侦测装置110于管线中工作且受外力移动时，陀螺仪113于感测内球壳112的角速度，并维持内球壳112的方向；每一红外线热像仪115用于撷取管线周围的热影像信号，每一热影像信号包含时间信息与其对应的红外线热像仪115的辨识信息；无线收发模块116用于传输该些热影像信号；监控端120用于将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪115的辨识信息合成多个时间影像，并对该些时间影像进行影像分析，以判断出管线的漏水处。其中，红外线热像仪115的辨识信息用以辨别每一红外线热像仪115的信息。

更详细地说，当球型侦测装置110于管线中工作时，虽然外球壳111会因外力而转动，但内球壳112因设置有陀螺仪113而可维持其原有的角度(即原有的方向)，进而提高固定于内球壳112的多个红外线热像仪115撷取热影像信号的稳定性。此外，由于多个红外线热像仪115的配置可拍摄到全角度的热影像信号，且每一热影像信号包含时间信息与其对应的红外线热像仪115的辨识信息(即每一热影像信号纪录其为哪个红外线热像仪115于哪个时间点所撷取)，使得监控端120可将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息合成多个时间影像(即每一时间影像为球型侦测装置110于管线内移动的每一时间点该些红外线热像仪115所撷取到的管线周围的热影像信号所组合而成的影像)，并对该些时间影像进行影像分析。由于可从球型侦测装置110于管线内移动的时间长度与移动距离往回推算估计球型侦测装置110每一时间点于管线内的哪一个位置，一旦发现某一时间影像中管线周围环境的温度发生变化时，即可对应该时间影像所依据的时间信息判断出管线漏损的位置。因此，监控端120可藉由分析该些时间影像而判断出管线漏损的位置。

在本实施例中，球型侦测装置110还可包含储存模块117，用于将该些热影像信号依其所包含的时间信息的顺序或位置信息与其对应的红外线热像仪的辨识信息进行储存，以供相关数据的备份保存。

此外，为了更精准地判断出管线泄漏的位置，球型侦测装置110还可包含读取模块118，可借由嵌设的方式固定于内球壳112，管线中任意两个水管之间的连接处配置有射频卷标(未绘制)，当球型侦测装置110于管线中移动且经过任意两个水管之间的连接处时，读取模块118可读取任意两个水管之间的连接处所配置的射频卷标，并记录读取到射频卷标时的当前时间而产生位置信息，无线收发模块116可传输位置信息予监控端120，监控端120可依据对该些时间影像进行影像分析的结果与位置信息定位管线的漏水处的位置。其中，射频标签可用于辨别不同水管之间的位置。更详细地说，由于读取模块118读取到射频卷标的同时可记录的当前时间而产生位置信息，因此，通过位置信息可明确知道哪一个时间点球型侦测装置110经过哪一个管线位置(即哪两水管之间的位置)，当监控端120对该些时间影像进行影像分析后发现某一时间影像中管线周围环境的温度发生变化时，即可对应该时间影像所依据的时间信息与无线收发模块116所传输的该些位置信息较为精准地判断出管线漏损的位置。

接着，请参阅图3，图3为图1的管线漏水无线侦测系统执行管线漏水无线侦测方法的一实施例方法流程图，其步骤包括：提供球型侦测装置与监控端，其中，球型侦测装置包含外球壳、内球壳、陀螺仪、配重块、多个红外线热像仪与无线收发模块，内球壳与外球壳之间具有间距且内球壳相对外球壳转动，陀螺仪、配重块与无线收发模块设置于内球壳内且配重块配置于靠近内球壳的下方位置，该些红外线热像仪固定于内球壳，无线收发模块连接该些红外线热像仪(步骤210)；球型侦测装置于管线中工作且受外力移动(步骤220)；陀螺仪感测内球壳的角速度，并维持内球壳的方向(步骤230)；每一红外线热像仪撷取该管线周围的热影像信号，每一热影像信号包含时间信息与其对应的红外线热像仪的辨识信息(步骤240)；无线收发模块传输该些热影像信号予监控端(步骤250)；以及监控端将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息合成多个时间影像，并对该些时间影像进行影像分析，以判断出管线的漏水处(步骤260)。

通过上述步骤，即可通过球型侦测装置于管线中工作且受外力移动时，内球壳相对外球壳转动，设置于内球壳内的陀螺仪感测内球壳的角速度，并维持内球壳的方向；无线收发模块传输多个红外线热像仪所撷取的管线周围的热影像信号予监控端；监控端将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息合成多个时间影像，并对该些时间影像进行影像分析，以判断出管线是否具有漏水处。详细描述已于上述段落加以说明，于此不再赘述。

其中，为了备份保存数据，球型侦测装置还可包含储存模块，管线漏水无线侦测方法还可包含以下步骤：储存模块将该些热影像信号依其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息进行储存(步骤270)。详细描述已于上述段落加以说明，于此不再赘述。

此外，为了更精准地判断出管线漏水的位置，球型侦测装置还包含读取模块，管线的任意两个水管之间的连接处配置有射频卷标，管线漏水侦测方法还包含以下步骤：当球型侦测装置于管线中移动且经过任意两个水管之间的连接处时，读取模块读取任意两个水管之间的连接处所配置的射频卷标，并记录当前的时间而产生位置信息(步骤280)；无线收发模块传输该些位置信息予监控端(步骤290)；以及监控端依据对该些时间影像进行影像分析的结果与该些位置信息定位管线的漏水处的位置(步骤300)。详细描述已于上述段落加以说明，于此不再赘述。

综上所述，可知本发明与现有技术之间的差异在于通过球型侦测装置于管线中工作且受外力移动时，内球壳相对外球壳转动，设置于内球壳内的陀螺仪感测内球壳的角速度，并维持内球壳的方向；无线收发模块传输多个红外线热像仪所撷取的管线周围的热影像信号予监控端；监控端将该些热影像信号依据其所包含的时间信息的顺序与其对应的红外线热像仪的辨识信息合成多个时间影像，并对该些时间影像进行影像分析，以判断出管线是否具有漏水处。

虽然本发明以前述的实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定的范围为准。