管道内部声纳数据采集传输系统的制作方法
【专利摘要】一种管道内部声纳数据采集传输系统包括：探头，用于采集管道内部的图像数据；线缆架，用于按预定的数据传输协议传输所述图像数据；主控机，用于接收所述线缆架传输的图像数据，并将接收到的所述图像数据按预定的数据传输协议打包成打包数据；终端机，用于接收所述打包数据，解析所述打包数据后显示；所述线缆架进行所述探头和主控机之间的通信。本发明的技术方案提供了一种液体环境中的管道内部声纳数据采集传输手段，提高了管道的检测效率和精确度。
【专利说明】管道内部声纳数据采集传输系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市地下空间的开发利用和维护【技术领域】，特别涉及一种管道内部声 纳数据采集传输系统。
【背景技术】
[0002] 管道系统是城市重要的基础设施，由于以前排水设施建设的相对滞后和现有设施 的落后管理，使得城市在台风和大暴雨中事故频发，严重威胁了城市的正常运维，给城市带 来巨大损失。针对城市市政领域地下管网检测、修复的需求在不断增加，但目前使用的管道 探测也存在一些问题，主要包括：
[0003] (1)检测、修复前期准备工作时间长，检测效率不高
[0004]目前管道检测修复主要通过视频探测方式进行，视频探测对光源、环境要求较高， 携带时对管道内部沉积物要求较高，视频探测前需要花大量时间对管道内部进行疏通，堵 漏，因此前期准备工作时间长，检测效率低下；
[0005] (2)探测手段过于单一，缺少辅助探测方式
[0006] 针对城市市政领域地下管网检测、修复的需求在不断增加，传统闭路电视（Closed CircuitTelevision，简称CCTV)探测技术已不能完全满足市政检测的需求，管道充有液体 或液体浑浊的情况下不能进行探测，缺少辅助探测手段。
[0007] 因此如何提高管道的检测效率和精确度成为目前亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提高管道的检测效率和精确度。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种管道内部声纳数据采集传输 系统，包括：
[0010] 探头，用于采集管道内部的图像数据；
[0011] 线缆架，用于按预定的数据传输协议传输所述图像数据；
[0012] 主控机，用于接收所述线缆架传输的图像数据，并将接收到的所述图像数据按预 定的数据传输协议打包成打包数据；
[0013] 终端机，用于接收所述打包数据，解析所述打包数据后显示；
[0014] 所述线缆架进行所述探头和主控机之间的通信。
[0015] 可选的，所述探头包括：超声换能器模块、电机模块、霍尔传感器，加速度传感器、 温度传感器、发射电路、接收电路、微控制器模块、信号收发器和收发控制器。
[0016] 可选的，所述线缆架包括测距模块，所述测距模块测量线缆收放的距离信息，所述 线缆架将所述距离信息发送至所述主控机。
[0017] 可选的，所述主控机设有USB通信模块、缓冲器模块、现场可编程门阵列模块、信 号收发器模块、采样模块和微控制器模块。
[0018] 可选的，所述主控机通过所述USB通信模块向所述终端机发送所述打包数据。
[0019] 可选的，所述终端机包括工控机模块和液晶显示模块，所述工控机模块具有USB 接口，所述工控机模块通过所述USB接口接收所述打包数据并解析成探测结果，所述液晶 显示模块显示所述探测结果。
[0020] 可选的，所述探头和所述线缆架位于所述管道的内部。
[0021] 可选的，所述探头和所述线缆架具有防水保护。
[0022] 可选的，所述探头为声纳探头。
[0023] 本发明采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
[0024] 在液体环境（主要是水）的管道中检测管道内部的图像数据，并传回主控机，最终 在终端机上显示。这不仅提高了管道的检测效率，而且还可以更加精准全面的获取管道的 内部情况。通过传回的管道内部的图像数据，可以简化检测操作、便于准确地判断管道内部 的破损、淤积状态并对有问题管段进行定位，制定维护方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例提供的管道内部声纳数据采集传输系统的结构示意图；
[0026] 图2为本发明实施例提供的解析打包数据的流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合具体的实例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多 的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以更多的新技术、新功能来充实这个 设计，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似的推广 和演绎，因此不应以此具体实例的内容限制本发明的保护范围。
[0028]图1为本发明实施例提供的管道内部声纳数据采集传输系统的结构示意图，下面 结合图1详细说明。
[0029] 所述管道内部声纳数据采集传输系统200包括：
[0030] 探头20,用于采集管道内部的图像数据；
[0031] 线缆架30,用于按预定的数据传输协议传输所述图像数据；
[0032] 主控机40,用于接收所述线缆架30传输的图像数据，并将接收到的所述图像数据 按预定的数据传输协议打包成打包数据；
[0033] 终端机50,用于接收所述打包数据，解析所述打包数据后显示；
[0034] 所述线缆架30进行所述探头20和主控机40之间的通信。
[0035] 所述探头20和所述线缆架30位于所述管道的内部。所述探头20和所述线缆架 30具有防水保护。
[0036] 所述探头20包括（下述模块或装置未在图1中标号）：超声换能器模块、电机模 块（也称步进电机模块）、霍尔传感器，加速度传感器、温度传感器、发射电路、接收电路、微 控制器模块、信号收发器和收发控制器。所述探头20可以是声纳探头20。所述探头20用 于将前场采集到的管道内部的数据信息按指定的数据传输协议格式通过线缆架30向主控 机40发送。按照数据传输协议传输数据（传输的数据可以是图像数据，打包数据，解析之 后的数据等），便于管道内部声纳数据采集传输系统中各模块进行数据传输或交换，提高数 据传输或交换的效率。
[0037] 所述线缆架30包括测距模块（也称为线缆测距模块，未在图1中标号），所述测距 模块测量线缆收放的距离信息，所述线缆架30将所述距离信息发送至所述主控机40。所 述线缆架30将线缆收放的距离信息发送至主控机40并进行探头20和主控机40之间的通 信。所述距离信息包括线缆被释放出的长度，由线缆架30上的测距传感器模块测量后将该 数据发送给主控机40。
[0038] 所述主控机40具有USB通信模块（简称USB接口）、缓冲器模块、现场可编程门 阵列模块（即FPGA模块）、信号收发器模块（与探头20中的信号收发器的结构和功能类 似）、采样模块和微控制器模块（上述模块或装置未在图1中标号）。所述主控机40通过 所述USB通信模块向所述终端机50发送所述打包数据。
[0039]所述终端机50包括（下述模块或装置未在图1中标号）工控机模块（简称工控 机）和液晶显示模块，所述工控机模块具有USB接口，所述工控机模块通过所述USB接口接 收所述打包数据并解析成探测结果，所述液晶显示模块显示所述探测结果。所述终端机50 设置有数据处理模块（图1中未显示，具体可以是集成数据处理软件的芯片或者直接安装 数据处理软件），所述数据处理模块对探头20传回的打包数据进行处理，还原管道内部的 图像，显示图像数据的真实含义，进行绘图，记录管道内部图像声纳探测过程采集到的图像 信息。所述液晶显示模块可以是液晶显示屏，用于显示数据处理模块处理后的记录的管道 内部图像声纳探测过程采集到的图像信息。
[0040] 如图1所示，该管道内部声纳数据采集传输系统200包括：探头20、线缆架30、主 控机40和终端机50。
[0041] 上述各模块之间的连接关系以及各自的简略作用描述如下（下述探头以声纳探 头为例说明）：管道内部声纳数据采集传输系统工作的时候，声纳探头进入充满液体的管 道内部，主控机控制声纳探头的工作状态，声纳探头开始扫描时，声纳探头内部的扫描结构 每隔一个角度向管壁发射一个声纳脉冲，收到回波信号后，再旋转同样角度，声纳探头不断 重复上述过程。声纳探头完成单圈检测所需时间大于1秒（完成单圈检测所需时间大概是 1. 5秒），回波信号经过声纳探头简单信号采集后以数据帧1的格式（也就是预定的数据传 输协议，数据帧1的格式如表1所示）打包，打包后的打包数据通过线缆架发送到主控机。
[0042] 主控机具有USB通信模块、FPGA模块，缓冲器模块、采样模块、微控制器模块和信 号收发器模块接收到线缆架传回的数据信息后，将上述数据打包成指定的数据传输协议格 式2 (数据传输协议格式2的格式如表2所示），通过USB接口向终端机发送。
[0043] 终端机具有工控机模块和液晶显示模块，通过工控机模块的USB接口接收数据， 进行数据的软件绘图处理将探测结果在液晶显示模块上显示。
[0044] 为了便于理解，下面详细的描述本发明管道内部声纳数据采集传输系统中的各构 成模块和工作原理。
[0045] (1)探头；
[0046] 探头由ARM核心控制芯片控制，探头具有超声换能器模块和电机模块、霍尔传感 器模块，加速度传感器模块、温度传感器模块、发射电路、接收电路、微控制器模块、信号收 发器和收发控制器用于将前场采集到的数据信息按指定的数据传输协议通信帧1 (数据帧 1)通过线缆架向主控机发送。
[0047] (2)线缆架；
[0048] 线缆架具有测距模块，能够将线缆收放的距离信息向主控机发送和进行探头和主 控机之间的通信。
[0049] (3)主控机；
[0050] 主控机具有USB通信模块、FPGA模块，缓冲器模块、采样模块、微控制器模块和信 号收发器模块用于将探头通过线缆架传回的数据信息进行处理，打包成制定的打包数据传 输协议格式，通过USB接口按数据帧2向工控机发送。
[0051] (4)终端机；
[0052] 终端机由研扬EPIC(显式并行指令计算模式）系列工控机构成，具有工控机模块 和液晶显示模块，通过工控机的USB接口接收数据，进行数据的软件处理将探测结果在液 晶显示模块上显示。终端机还配备键盘和鼠标等配件，具有人机交互功能。
[0053] (5)数据传输协议；
[0054] 数据传输协议（包括数据帧1和数据帧2)通过统一的规定有效地使管道内部声 纳数据采集传输系统中各模块之间建立联系，完成信息的传递；本发明有两种数据传输协 议其中协议1 (前述的数据帧1)为探头通过线缆架向主控机发送的数据格式，协议2 (前述 的数据传输协议格式2)为主控机向终端机发送的数据格式，协议各项数据具体含义解析 如下表1和表2 :
[0055] 表1协议1各项数据具体含义解析
【权利要求】
1. 一种管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，包括： 探头，用于采集管道内部的图像数据； 线缆架，用于按预定的数据传输协议传输所述图像数据； 主控机，用于接收所述线缆架传输的图像数据，并将接收到的所述图像数据按预定的 数据传输协议打包成打包数据； 终端机，用于接收所述打包数据，解析所述打包数据后显示； 所述线缆架进行所述探头和主控机之间的通信。
2. 如权利要求1所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述探头包括： 超声换能器模块、电机模块、霍尔传感器，加速度传感器、温度传感器、发射电路、接收电路、 微控制器模块、信号收发器和收发控制器。
3. 如权利要求1所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述线缆架包 括测距模块，所述测距模块测量线缆收放的距离信息，所述线缆架将所述距离信息发送至 所述主控机。
4. 如权利要求1所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述主控机设 有USB通信模块、缓冲器模块、现场可编程门阵列模块、信号收发器模块、采样模块和微控 制器t旲块。
5. 如权利要求4所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述主控机通 过所述USB通信模块向所述终端机发送所述打包数据。
6. 如权利要求1所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述终端机包 括工控机模块和液晶显示模块，所述工控机模块具有USB接口，所述工控机模块通过所述 USB接口接收所述打包数据并解析成探测结果，所述液晶显示模块显示所述探测结果。
7. 如权利要求1所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述探头和所 述线缆架位于所述管道的内部。
8. 如权利要求1所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述探头和所 述线缆架具有防水保护。
9. 如权利要求1所述的管道内部声纳数据采集传输系统，其特征在于，所述探头为声 纳探头。
【文档编号】H04N7/18GK104506816SQ201410854046
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】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