一种管道渗漏检测装置的制作方法

本实用新型涉及管道渗漏检测领域，尤其涉及一种管道渗漏检测装置。

背景技术：

地下输水管道的渗漏方式主要有管道中雨污水外渗、地下水内渗、内渗外渗反复发生，渗漏不仅会对大自然生态环境产生破坏，而且会对人的社会行为产生严重的阻碍。

目前，管道渗漏检测技术按原理不同可以分为红外线测漏、雷达测漏、气体测漏等几种，其中，红外线成像、雷达测漏、气体测漏这些方法只能在特定的情况下使用，且操作繁杂，经验性强、成本高，通过空气取样法以及利用引起的管道流量，压力等输送条件的检测技术其铺设面积广、实施难度大、经济投入多。

技术实现要素：

本实用新型实施例公开了一种管道渗漏检测装置，解决了红外线成像、雷达测漏、气体测漏这些方法只能在特定的情况下使用，且操作繁杂，经验性强、成本高，通过空气取样法以及利用引起的管道流量，压力等输送条件的检测技术其铺设面积广、实施难度大、经济投入多的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种管道渗漏检测装置，包括：中央处理器、供电模块、声波采集模块、存储模块、蓝牙模块、定位模块、球形外壳；

其中所述球形外壳封装所述供电模块、所述声波采集模块、所述存储模块、所述蓝牙模块、所述定位模块、所述中央处理器；

所述供电模块、所述声波采集模块、所述存储模块、所述蓝牙模块、所述定位模块均与所述中央处理器连接；

所述供电模块与所述声波采集模块、所述中央处理器、所述定位模块连接；

所述定位模块位于所述管道渗漏检测装置的中心；

所述定位模块为MPU6050传感器；

所述中央处理器，用于分析所述声波采集模块、所述定位模块数据并把所述数据存储在所述存储模块中。

优选地，

所述声波采集模块包括声波信号采集传感器和信号处理子模块；

所述声波信号采集传感器和所述信号处理子模块通过电信号连接；

所述信号处理子模块，具体用于将所述电信号放大后发送给所述中央处理器。

优选地，

所述蓝牙模块内置FLASH程序存储器。

优选地，

所述存储模块为SD卡。

优选地，

所述声波信号采集传感器为驻极体式传声器。

优选地，

所述信号处理子模块为集成电路子模块。

优选地，

所述中央处理器为32位微处理器。

优选地，

所述蓝牙模块为BK3231模块。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型实施例提供了一种管道渗漏检测装置，包括：中央处理器、供电模块、声波采集模块、存储模块、蓝牙模块、定位模块、球形外壳；其中所述球形外壳封装所述供电模块、所述声波采集模块、所述存储模块、所述蓝牙模块、所述定位模块、所述中央处理器；所述供电模块、所述声波采集模块、所述存储模块、所述蓝牙模块、所述定位模块均与所述中央处理器连接；所述供电模块与所述声波采集模块、所述中央处理器、所述定位模块连接；所述定位模块位于所述管道渗漏检测装置的中心；所述定位模块为MPU6050传感器；所述中央处理器，用于分析所述声波采集模块、所述定位模块数据并把所述数据存储在所述存储模块中。本实施例中，通过中央处理器、供电模块、声波采集模块、存储模块、蓝牙模块、定位模块、球形外壳，解决了红外线成像、雷达测漏、气体测漏这些方法只能在特定的情况下使用，且操作繁杂，经验性强、成本高，通过空气取样法以及利用引起的管道流量，压力等输送条件的检测技术其铺设面积广、实施难度大、经济投入多的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测装置一个实施例的结构示意图；

图2本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测方法的一个实施例的流程示意图；

图3本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测方法的另一个实施例的流程示意图；

图4本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测装置的中央处理器的一个实施例的结构示意图；

图5本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测装置的中央处理器的另一个实施例的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测装置的MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种管道渗漏检测装置，解决了红外线成像、雷达测漏、气体测漏这些方法只能在特定的情况下使用，且操作繁杂，经验性强、成本高，通过空气取样法以及利用引起的管道流量，压力等输送条件的检测技术其铺设面积广、实施难度大、经济投入多的技术问题。

请参阅图1，本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测装置的一个实施例，包括：中央处理器1、供电模块2、声波采集模块3、存储模块4、蓝牙模块5、定位模块6、球形外壳；

其中所述球形外壳封装所述供电模块2、所述声波采集模块3、所述存储模块4、所述蓝牙模块5、所述定位模块6、所述中央处理器1；

所述供电模块2、所述声波采集模块3、所述存储模块4、所述蓝牙模块5、所述定位模块6均与所述中央处理器1连接；

所述供电模块2与所述声波采集模块3、所述中央处理器1、所述定位模块6连接；

所述定位模块6位于所述管道渗漏检测装置的中心；

所述定位模块6为MPU6050传感器；

所述中央处理器1，用于分析所述声波采集模块3、所述定位模块6数据并把所述数据存储在所述存储模块4中。

进一步地，

所述声波采集模块3包括声波信号采集传感器和信号处理子模块；

所述声波信号采集传感器和所述信号处理子模块通过电信号连接；

所述信号处理子模块，具体用于将所述电信号放大后发送给所述中央处理器1。

进一步地，

所述蓝牙模块5内置FLASH程序存储器。

进一步地，

所述存储模块4为SD卡。

进一步地，

所述声波信号采集传感器为驻极体式传声器。

进一步地，

所述信号处理子模块为集成电路子模块。

进一步地，

所述中央处理器1为32位微处理器。

进一步地，

所述蓝牙模块5为BK3231模块。

本实用新型提供一种基于MPU6050定位技术的管道渗漏检测球形系统，包括供电模块2、声波采集模块3、存储模块4、蓝牙模块5、定位模块6、中央处理单元、球形外壳，所述供电模块2、声波采集模块3、存储模块4、蓝牙模块5、定位模块6均与所述中央处理单元连接，各模块工作相对独立。

进一步地，

所述供电模块2选用大容量可充电锂电池；所述供电模块2为所述声波采集模块3、中央处理单元、定位模块6供电；通过所述中央处理单元控制信号，产生各模块所需的工作电压。

进一步地，

所述声波采集模块3包括声波信号采集传感器和信号处理模块；所述声波信号采集传感器选用驻极体式传声器；所述信号处理模块为MAX9814集成电路模块；所述声波信号采集传感器采集声波信号，产生电信号，连接着所述信号处理模块，所述信号处理模块处理所述电信号，并将电信号放大后发送给所述中央处理单元。

进一步地，

所述存储模块4选用SD卡；所述中央处理器1处理所述声波采集模块3、所述定位模块6数据，分析后存储至所述SD卡。

进一步地，

所述定位模块6选用MPU6050传感器，所述定位模块6设于球形系统中心位置，通过所述MPU6050读取系统俯仰角、翻滚角、偏航角，通过算法得到球形系统实时运动姿态。

进一步地，

所述蓝牙模块5选用BK3231模块，具备内置FLASH程序存储器，适合对于定制的应用程序，更好地保护应用程序安全；当系统工作完成时，打开所述蓝牙模块5工作按钮，将所述SD卡中数据上传至上位机；通过多次实验，建立声波信号分析数据库，将不同程度的管道进行等级化，所述上位机收到所述蓝牙模块5上传所得数据与所述声波信号分析数据库进行比对，得出管道渗漏严重程度。SD卡中数据通过蓝牙模块5上传到上位机。所述上位机为基于Windows系统开发的。

进一步地，

所述中央处理器1选用32位微处理器。

进一步地，

所述系统置于所述球形外壳内；所述球形外壳选用抗腐蚀的塑料材料。

请参阅图2，本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测方法的一个实施例包括：

101、管道渗漏检测装置在跟踪管道时，对管道渗漏检测装置的MPU6050传感器输出的在MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和加速度数据进行收集和保存；

管道渗漏检测装置在跟踪管道时，管道渗漏检测装置的中央处理器1对管道渗漏检测装置的定位模块6的MPU6050传感器输出的在MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和加速度数据进行读取，并通过TXT文件形式存储至管道渗漏检测装置的存储模块4。

102、通过相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和管道渗漏检测装置在跟踪管道时空间运动所在的绝对坐标系OXYZ和所述管道渗漏检测装置的MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置的重力加速度在相对坐标系OXbYbZb各轴方向上的分量；

管道渗漏检测装置跟踪定位过程中会出现空间翻转，系统通过MPU6050传感器识别空间姿态，通过坐标变换滤除重力加速度，由几何关系可得管道渗漏检测装置在跟踪管道时所在的绝对坐标系OXYZ与所述管道渗漏检测装置的MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标OXbYbZb之间的变换关系，通过变换关系，计算管道渗漏检测装置的重力加速度在相对坐标系OXbYbZb中X、Y、Z轴的分量。

103、对在相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的加速度数据与重力加速度数据的差值进行积分，通过绝对坐标系OXYZ和相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置在绝对坐标系OXYZ中的瞬时速度和位移，并通过小波分析对管道渗漏检测装置的加速度数据进行除噪，获取除噪后管道渗漏检测装置的加速度数据的峰值个数，通过所述峰值个数，获取管道渗漏检测装置的加速度数据周期，计算管道渗漏检测装置运动距离。

将系统实际加速度与系统重力加速度作差，对差值求取积分，当所述检测系统存在空间翻转时，需用实际测得的加速度减去重力加速度在该轴上的分量，然后在通过积分运算求得目标物体(管道渗漏检测装置)在相对空间中的运动瞬时速度和位移。当积分运算完成后，再通过坐标变换得到管道渗漏检测装置在绝对空间中的瞬时运动速度与位移。通过分解、重构、逆变换后对型号加速度信号进行除噪，读取除噪后信号的峰值个数。根据加速度计的测量原理，系统每翻转一次，加速度呈现一个周期，系统的运动距离为加速度信号周期与系统直径所在圆的周长的乘积。

上面是对一种管道渗漏检测方法进行详细的描述，下面将对一种管道渗漏检测方法的过程进行详细的描述，请参阅图3，本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测方法的另一个实施例包括：

201、管道渗漏检测装置在跟踪管道时，对管道渗漏检测装置的MPU6050传感器输出的在MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和加速度数据进行收集和保存；

管道渗漏检测装置在跟踪管道时，管道渗漏检测装置的中央处理器1对管道渗漏检测装置的定位模块6的MPU6050传感器输出的在MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和加速度数据进行读取，并通过TXT文件形式存储至管道渗漏检测装置的存储模块4。

202、通过相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和管道渗漏检测装置在跟踪管道时空间运动所在的绝对坐标系OXYZ和所述管道渗漏检测装置的MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置的重力加速度在相对坐标系OXbYbZb各轴方向上的分量；

由于在对于一种基于MPU6050定位技术的管道渗漏检测装置跟踪定位过程中会出现空间翻转，管道渗漏检测装置通过MPU6050传感器识别空间姿态，通过坐标变换滤除重力加速度；由几何关系可得管道渗漏检测装置在跟踪管道时所在的绝对坐标系OXYZ与所述管道渗漏检测装置的MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb(如图6所示)之间的变换关系：(其中ψ、θ和γ为绝对坐标系OXYZ与相对坐标OXbYbZb的X、Y、Z轴之间夹角；xb为相对坐标OXbYbZb的X坐标，yb为相对坐标OXbYbZb的Y坐标，zb为相对坐标OXbYbZb的Z坐标；x为绝对坐标OXYZ的X坐标；y绝对坐标OXYZ的Y坐标；z为绝对坐标OXYZ的Z坐标)

通过欧拉法求取旋转矩阵

中的参数ψ、θ和γ：

其中ω_x、ω_y、ω_z为MPU6050输出的管道渗漏检测装置的角速度分量。管道渗漏检测装置的重力加速度在相对坐标系OXbYbZb中X、Y、Z轴的分量为：

203、对在相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的加速度数据与重力加速度数据的差值进行积分，计算管道渗漏检测装置在相对坐标系OXbYbZb中的瞬时速度和位移，通过绝对坐标系OXYZ和相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置在绝对坐标系OXYZ中的瞬时速度和位移，并通过小波分析对管道渗漏检测装置的加速度数据进行除噪，获取除噪后管道渗漏检测装置的加速度数据的峰值个数，通过所述峰值个数，获取管道渗漏检测装置的加速度数据周期，通过所述加速度数据周期和管道渗漏检测装置直径所在圆的周长的乘积，计算管道渗漏检测装置运动距离。

当所述检测系统存在空间翻转时，需用实际测得的加速度减去重力加速度在该轴上的分量，然后在通过积分运算求得目标物体在相对空间中的运动瞬时速度和位移。当积分运算完成后，再通过坐标变换得到系统在绝对空间中的瞬时运动速度与位移。然后通过分解、重构、逆变换后(小波分析)对信号加速度信号进行除噪，读取除噪后信号的峰值个数。再根据加速度计的测量原理，系统每翻转一次，加速度呈现一个周期，计算系统的运动距离即为加速度信号周期与系统直径所在圆的周长的乘积。

204、管道渗漏检测装置跟踪完全程后，将管道渗漏检测装置在绝对坐标系OXYZ中的瞬时速度、位移、管道渗漏检测装置运动距离、管道渗漏检测装置的声波采集模块采集的声波信号和管道渗漏检测装置的管道渗漏检测装置内置时钟计算的时间信息，与预置的声波信号分析数据库进行对比，获得管道渗漏程度和管道渗漏位置。

在管道渗漏检测装置走完全程后，从管道中拿出，打开管道渗漏检测装置的蓝牙模块5工作按钮，将管道渗漏检测装置的存储模块4中的声波信息、轨迹信息、时间信息传送至上位机，通过多次实验，建立声波信号分析数据库，将不同程度的管道进行等级化，所述上位机收到所述蓝牙模块5上传的数据与预置的声波信号分析数据库进行比对，得出地下输水管道渗漏程度，并用航迹推算原理进行管道三维信息记录得到渗漏位置。

如果不是纯滚动，则测量的距离与实际管道的尺寸有误差。

本实施例中，通过对数据进行收集和保存，利用坐标变换求出重力加速度在各轴方向上的分量，将实际加速度与重力加速度作差，对差值求取积分，利用小波对信号去噪，取出波形峰值个数，根据信号周期得到系统运动距离，当系统工作完成时，上位机收到蓝牙模块5上传所得数据与所述声波信号分析数据库进行比对，得出管道渗漏严重程度，解决了红外线成像、雷达测漏、气体测漏这些方法只能在特定的情况下使用，且操作繁杂，经验性强、成本高，通过空气取样法以及利用引起的管道流量，压力等输送条件的检测技术其铺设面积广、实施难度大、经济投入多的技术问题。

请参阅图4，本实用新型实施例提供的管道渗漏检测装置的一种中央处理器的一个实施例包括：

收集保存单元301，用于管道渗漏检测装置在跟踪管道时，对管道渗漏检测装置的MPU6050传感器输出的在MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和加速度数据进行收集和保存；

第一计算单元302，用于通过相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和管道渗漏检测装置在跟踪管道时所在的绝对坐标系OXYZ和所述管道渗漏检测装置的MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置的重力加速度在相对坐标系OXbYbZb各轴方向上的分量；

第二计算单元303，用于对在相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的加速度数据与重力加速度数据的差值进行积分，通过绝对坐标系OXYZ和相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置在绝对坐标系OXYZ中的瞬时速度和位移，并通过小波分析对管道渗漏检测装置的加速度数据进行除噪，获取除噪后管道渗漏检测装置的加速度数据的峰值个数，通过所述峰值个数，获取管道渗漏检测装置的加速度数据周期，计算管道渗漏检测装置运动距离。

上面是对一种管道渗漏检测装置的中央处理器的各单元进行详细的描述，下面将对一种管道渗漏检测装置的中央处理器的各附加单元进行详细的描述，请参阅图5，本实用新型实施例中提供的一种管道渗漏检测装置的中央处理器的另一个实施例包括：

收集保存单元401，用于管道渗漏检测装置在跟踪管道时，对管道渗漏检测装置的MPU6050传感器输出的在MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和加速度数据进行收集和保存；

第一计算单元402，用于通过相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的角速度数据和管道渗漏检测装置在跟踪管道时所在的绝对坐标系OXYZ和所述管道渗漏检测装置的MPU6050传感器检测轴形成的相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置的重力加速度在相对坐标系OXbYbZb各轴方向上的分量；

第二计算单元403，用于对在相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的加速度数据与重力加速度数据的差值进行积分，通过绝对坐标系OXYZ和相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置在绝对坐标系OXYZ中的瞬时速度和位移，并通过小波分析对管道渗漏检测装置的加速度数据进行除噪，获取除噪后管道渗漏检测装置的加速度数据的峰值个数，通过所述峰值个数，获取管道渗漏检测装置的加速度数据周期，计算管道渗漏检测装置运动距离；

所述第二计算单元403具体包括：

积分子单元4031，具体用于对在相对坐标系OXbYbZb中的管道渗漏检测装置的加速度数据与重力加速度数据的差值进行积分；

第一计算子单元4032，具体用于计算管道渗漏检测装置在相对坐标系OXbYbZb中的瞬时速度和位移；

第二计算子单元4033，具体用于通过绝对坐标系OXYZ和相对坐标系OXbYbZb的坐标变换，计算管道渗漏检测装置在绝对坐标系OXYZ中的瞬时速度和位移；

除噪子单元4034，具体用于通过小波分析对管道渗漏检测装置的加速度数据进行除噪；

第一获取子单元4035，具体用于获取除噪子单元4034除噪后管道渗漏检测装置的加速度数据的峰值个数；

第二获取子单元4036，具体用于通过第一获取子单元4035获取的所述峰值个数，获取管道渗漏检测装置的加速度数据周期；

第三计算子单元4037，具体用于通过第二获取子单元4036获取的所述加速度数据周期和管道渗漏检测装置直径所在圆的周长的乘积，计算管道渗漏检测装置运动距离。

对比单元404，用于管道渗漏检测装置跟踪完全程后，将管道渗漏检测装置在绝对坐标系OXYZ中的瞬时速度、位移、管道渗漏检测装置运动距离、管道渗漏检测装置的声波采集模块3采集的声波信号和管道渗漏检测装置的管道渗漏检测装置内置时钟计算的时间信息，与预置的声波信号分析数据库进行对比，获得管道渗漏程度和管道渗漏位置。

本实施例中，通过收集保存单元401对数据进行收集和保存、第一计算单元402利用坐标变换求出重力加速度在各轴方向上的分量，将实际加速度与重力加速度作差，对差值求取积分、第二计算单元403利用小波对信号去噪，取出波形峰值个数，根据信号周期得到系统运动距离、对比单元404收到蓝牙模块5上传所得数据与所述声波信号分析数据库进行比对，得出管道渗漏严重程度，解决了红外线成像、雷达测漏、气体测漏这些方法只能在特定的情况下使用，且操作繁杂，经验性强、成本高，通过空气取样法以及利用引起的管道流量，压力等输送条件的检测技术其铺设面积广、实施难度大、经济投入多的技术问题。

以上对本实用新型所提供的一种管道渗漏检测装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。