用于地下管网的数据采集系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于地下管网的数据采集系统，包括：声纳探测器，该声纳探测器用于发射声波信号并接收回波声波信号；漂浮阀，该声纳探测器安置在该漂浮阀的朝下的一侧上；线缆盘，该线缆盘上缠绕有线缆；以及主控机，该声纳探测器以及该线缆盘通过该线缆连接至该主控机。
【专利说明】用于地下管网的数据采集系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种数据采集系统，尤其涉及用于地下管网的数据采集系统。
【背景技术】
[0002]城市地下管网数据采集系统主要用于管网内部的数据采集、管理与数据分析，针对排水管道遭遇结构性、功能性或特殊结构等缺陷后的应急检测抢修及常规检测维护，对地下管网的内部状况、使用状态及管网中管道的相关数据信息进行管理等。
[0003]现有技术的管道检测系统存在诸多问题。首先，传统的电视检测不应带水作业，当现场条件无法满足时需采取降低水位措施，确保管道内水位不大于管道直径的20%，这极大地提高了管道检测的成本。因此，当管道积水较多时无法采用传统的电视检测手段在工程现场采集数据。另外，现有技术的管道检测系统无法在工程现场对采集到的数据信息进行即时处理和分析以及上传数据库。
[0004]因此如果能够改进这两方面的功能将极大提高管道检修人员进行维修时的工作效率、节约市政维护的成本。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的之一是旨在提供一种能够带水作业城市地下管网的数据采集系统。
[0006]为实现该目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种用于地下管网的数据采集系统，包括:声纳探测器，该声纳探测器用于发射声波信号并接收回波声波信号；漂浮阀，该声纳探测器安置在该漂浮阀的朝下的一侧上；线缆盘，该线缆盘上缠绕有线缆；以及主控机，该声纳探测器以及该线缆盘通过该线缆连接至该主控机。
[0007]在一实例中，该线缆包括多芯合成电缆以用于传递数据、电力和控制信号。
[0008]在一实例中，该线缆盘还包括线缆测距模块，该线缆测距模块用于测算该漂浮阀在管道中行进的距离。
[0009]在一实例中，该声纳探测器、该线缆盘、以及该主控机分别包括CAN总线收发器，该声纳探测器、该线缆盘、以及该主控机分别通过各自的CAN总线收发器耦接该线缆以进行通信。
[0010]在一实例中，该系统还包括:视频探测器，该视频探测器用于检测视频信号；以及爬行器，该爬行器用于携带该视频探测器，其中，该视频探测器和该爬行器分别通过该线缆连接至该主控机。
[0011 ] 在一实例中，该爬行器包括三轴陀螺仪。
[0012]在一实例中，该主控机包括电机驱动模块和微处理器，该电机驱动模块用于在该微处理器的控制下对该爬行器进行动力控制。
[0013]在一实例中，该视频探测器包括环境感测模块。
[0014]在一实例中，该爬行器包括外设控制电路以用于控制该爬行器的外围设备。[0015]根据本实用新型的数据采集系统，可以用于对积水管道进行截面成像信息采集。相比于现有在管道水位较高情况下需要采取降低水位措施、甚至无法作业的传统数据采集技术，本实用新型的方案能够成功地带水作业进行数据采集，使用方便，并且极大地降低了采集成本。。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。
[0017]图1是示出了根据本实用新型的一方面的数据采集系统的框图；
[0018]图2是示出了根据本实用新型的一方面的数据采集系统的各组件的框图；
[0019]图3是示出了根据本实用新型的一方面的数据采集系统的操作流程的流程图；以及
[0020]图4是示出了可与本实用新型的一方面的数据采集系统结合使用的软件的用户界面。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。
[0022]数据采集系统100还可包括主控机110和线缆盘120。线缆盘120上可缠绕有线缆。例如，线缆可缠绕在线缆盘120的线鼓上并架在线缆架上。线缆可以连接声纳探测器140和主控机110。当声纳探测器140随漂浮阀130在管道中行进时，线缆从线缆盘120中解绕开向管道深处行进。线缆可以是例如约150米长的多芯合成电缆，以用于传递数据和控制信号。主控机110可通过线缆向声纳探测器140传递控制信号和输送电力，并且可通过线缆从声纳探测器140接收所采集的数据。
[0023]数据采集系统100还可包括视频探测器160以用于检测视频信号和爬行器150。爬行器150可以是半自动爬行器，并且可用于携带视频探测器160。爬行器150可以在管道内无水的情况下携带视频探测器160进行管道的视频数据采集。在此情形中，视频探测器160和爬行器150皆通过线缆连接至主控机210。主控机110可通过线缆向视频探测器160传递控制信号和输送电力，并且可通过线缆从视频探测器160接收所采集的数据。
[0024]图2是示出了根据本实用新型的一方面的数据采集系统200的各组件的框图。数据采集系统200可包括主控机210、线缆盘220、漂浮阀230以及声纳探测器240。线缆盘220上可缠绕有线缆224，以用于连接声纳探测器240和主控机210。例如线缆224可以是多芯合成电缆，可用于传递数据、电力和控制信号。声纳探测器240可包括超声波探头241、换能器242和CAN总线收发器243。超声波探头241能够发射超声波信号并接收回波超声波信号，该回波超声波信号可通过换能器242被转换成电信号。声纳探测器240经由CAN总线收发器243连接至线缆224，同时主控机210也可包括CAN总线收发器219并经由该CAN总线收发器219耦接至线缆224。由此，声纳探测器240可通过线缆224向主控机210传送所采集的数据，而主控机210可向声纳探测器240输送电力和传达控制信号。[0025]声纳探测器240可由漂浮阀230携带，例如可以安置在漂浮阀230的朝下的一侧，使得声纳探测器240被沉浸在水中。漂浮阀230在管道内可以随水流的流动而漂浮行进，从而声纳探测器240可以在行进的过程中完成水下管道数据采集。线缆盘220可包括线缆测距模块221、微处理器222以及CAN总线收发器223，并通过总线收发器223耦接至线缆224。在声纳探测器240随漂浮阀240向前行进时，线缆224从线缆盘220中解绕开向管道深处行进。此时，线缆测距模块221可以根据线缆224从线缆盘220上所解绕开的长度来测算声纳探测器240在管道中行进的距离。线缆测距模块221将该测距信息发送到至微处理器222，后者将测距信息打包后通过CAN总线收发器将此测距信息发送到后端的主控机210，例如主控机210的微控制器213，以用于对前端探头进行定位。
[0026]主机210还可包括专用数据处理单元211。在一实例中，该专用数据处理单元211可以是集成有数据管理系统软件的固件，从而可以对前端探头采集到的数据进行现场分析和处理。例如，主机210通过CAN总线收发器219接收到声纳探测器240采集的超声成像信息，并由微控制器213传给工控计算机212。工控计算机212利用专用数据处理单元211对该超声成像信息进行处理分析得到管道的超声波截面图像，并可通过显示屏214，例如液晶显示屏显示该超声波图像、和数据管理系统软件的用户界面以实现对管道检测数据的管理。
[0027]在一实例中，数据采集系统200还可包括爬行器250和视频探测器260，以用于在管道内无积水的情况下采集视频数据。视频探测器260和爬行器250可各自包括CAN总线收发器261和251以耦接至线缆224，进而可与主控机210通信。视频探测器260还可包括摄像头263以用于采集管道的视频信息，并且采集到的视频信息被传送至主控机210。例如，主机210通过CAN总线收发器219接收到视频探测器260采集的图像信息，并由微控制器213传给工控计算机212。工控计算机212利用专用数据处理单元211对该图像信息进行处理分析得到管道截面的视频图像，并可通过显示屏214，例如液晶显示屏显示该视频图像、和数据管理系统软件的用户界面以实现对管道检测数据的管理。在一实例中，视频探测器260还可包括环境感测模块262以感测环境参数，例如湿度、温度等等。
[0028]视频探测器260可由爬行器250携带。爬行器250还可包括微处理器252和外设控制电路253。爬行器250通过CAN总线收发器251接收来自主控机210的控制指令，将该控制指令传给微处理器252，后者依据该控制指令来控制爬行器250的外设，例如爬行器250的机械臂的升降。爬行器250还可包括三轴陀螺仪253。该三轴陀螺仪253可以测量管道内的坡度信息并将该坡度信息传递给主控机210。
[0029]主控机210可负责整个数据采集系统200的操作。例如，主控机210可包括显示屏214，以用于显示数据管理软件界面和所采集到的图像数据。该显示屏214可以是液晶显示器并且可以是设置在工控计算机212上的。工控计算机212可包括串行接口以耦接专用数据处理单元211和微控制器213。主控机210还可包括电流控制模块215以用于控制系统的电流输出，以及电机驱动模块216(例如，PWM电机驱动模块)以用于对爬行器250进行动力控制。另外，主控机210还可包括灯光控制与保护模块218和键盘217。
[0030]根据本实用新型的数据采集系统200可在地下管道有水和无水的情况下皆能进行有效地管道数据检测，并进行现场分析和处理。以下结合图3简要描述数据采集系统200的工作流程。工作流程301始于框301。启动后，首先在框302检测是否成功启动数据处理单元和初始化音视频采集卡。当管道内不积水或水位不大于管道直径的20%时在框304采用视频探测器进行视频数据采集，而当管道内积水深大于300mm时在框303采用声纳探测器进行超声图像数据采集。然后在框305对采集到的数据进行数据管理并在框306以报表的形式呈现，完成需求后在框308退出程序即可。根据需要，也可在框307将数据上传至数据库，以便于用户查询和调用。然后，在框309，结束整个工作流程。
[0031]图4示出了可与本实用新型的一方面的数据采集系统结合使用的软件的用户界面。该数据管理软件可集成在上文所述的专用数据处理单元中。如图所示，该软件的界面包括软件功能区41和工作区42两大部分。软件功能区41包括开始菜单430、检测检索431、报告生成432、用户管理433、设备维护434、系统管理435。开始菜单430可用于新建工单(即，报告)的基本信息、道路信息并上传视频、声纳截图、人工检测图像文件等到固定位置。检测检索431可用于查看和修复，即对已经生成的缺陷报告进行适当的修改并可重新生成缺陷报告，还可以将所需的表格以Word形式进行保存。报告生成432可用于生成Word格式的缺陷报告，以开始菜单中创建的工单报告信息为提取对象，新增管道编号、管道类型、管道材质、缺陷名称及代码等信息，同时还可以上传视频和图像信息至数据库中进行保存。用户管理433可包括用户注册和密码修改两大功能。设备维护434可包括对设备信息进行修改、添加及删除等功能。系统管理435可包括单位管理、检测评估技术规章介绍、帮助手册以及本软件的版本介绍。工作区42可用于查询各工单的详细信息，也可通过条件精确查询，结果以列表的形式呈现，如图4所示。
[0032]结合本实用新型的数据采集系统工作时，工作人员可启动主控机中的管理软件。上述软件界面在显示屏上显示，通过操作软件界面上的软件按钮进行管道内部图像信息的采集、录制、截图，采集到的数据保存在主控机硬盘中或上传至远程数据库。例如，操作人员可通过操作主控机的输入设备(例如，键盘)向主控机的微控制器发送命令，微控制器进而通过线缆将控制信号和电力输送至探测设备。探测设备采集到的数据(例如，视频图象或声纳图像)可回传给主控机，并由专用数据处理单元进行处理。操作人员可通过上述软件界面对采集的数据进行分析和处理，并可以标准报表的形式存储，通过网络上传到远端服务器，便于用户查询和调用。
[0033]已结合各种装置和方法描述了若干微处理器或微控制器。这些微处理器或微控制器可使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来实现。此类处理器是实现为硬件还是软件将取决于具体应用和加诸于系统的整体设计约束。作为示例，本公开中呈现的微处理器和微控制器、其任何部分、或其任何组合可用数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立的硬件电路、以及配置成执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适的处理组件来实现。
[0034]软件应当被宽泛地解释成意味着指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行件、执行的线程、规程、函数等，无论其是用软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、还是其它术语来述及皆是如此。
[0035]提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本实用新型的保护范围应当以所附权利要求为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本实用新型的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于地下管网的数据采集系统，其特征在于，包括: 声纳探测器，所述声纳探测器用于发射声波信号并接收回波声波信号； 漂浮阀，所述声纳探测器安置在所述漂浮阀的朝下的一侧上； 线缆盘，所述线缆盘上缠绕有线缆；以及 主控机，所述声纳探测器以及所述线缆盘通过所述线缆连接至所述主控机。
2.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述线缆包括多芯合成电缆以用于传递数据、电力和控制信号。
3.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述线缆盘还包括线缆测距模块，所述线缆测距模块用于测算所述漂浮阀在管道中行进的距离。
4.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述声纳探测器、所述线缆盘、以及所述主控机分别包括CAN总线收发器，所述声纳探测器、所述线缆盘、以及所述主控机分别通过各自的CAN总线收发器耦接所述线缆以进行通信。
5.如权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，还包括: 视频探测器，所述视频探测器用于检测视频信号；以及 爬行器，所述爬行器用于携带所述视频探测器， 其中，所述视频探测器和所述爬行器分别通过所述线缆连接至所述主控机。
6.如权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述爬行器包括三轴陀螺仪。
7.如权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述主控机包括电机驱动模块和微处理器，所述电机驱动模块用于在所述微处理器的控制下对所述爬行器进行动力控制。
8.如权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述视频探测器包括环境感测模块。
9.如权利要求5所述的数据采集系统，其特征在于，所述爬行器包括外设控制电路以用于控制所述爬行器的外围设备。
【文档编号】F17D5/06GK203732719SQ201320690129
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】曾婷婷, 丁旭伟, 胡仁昱 申请人:中国电子科技集团公司第五十研究所