[發明專利]埋地輸水管道檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201810238758.7
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108413180A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 黃濤;李江;楊輝琴;徐燕;梁建文;馬軍;張國新;朱新民;商峰;聶鼎;楊璐菲;呂航;王恒
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;新疆水利水電規劃設計管理局
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F17D5/02;G01B11/16;F16L101/30
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 陳治位

本發明涉及工程測量技術領域，尤其是涉及一種埋地輸水管道檢測裝置及方法。該埋地輸水管道檢測裝置包括：管道檢測行走裝置以及設置于管道檢測行走裝置上的檢測主機、激光掃描儀、行程記錄儀和傾角測量儀；所述檢測主機分別與激光掃描儀、行程記錄儀和傾角測量儀通訊連接。本發明利用裝置可完成管道內部斷面形狀測繪，與管道斷面設計曲線進行差運算，可獲得管道斷面變形曲線圖，并通過行程記錄儀精確定位該斷面檢測位置。

技術領域

本發明涉及工程測量技術領域，尤其是涉及一種埋地輸水管道檢測裝置及方法。

背景技術

管道運輸是繼傳統的公路、鐵路、空運、水運方式之后出現的第五種運輸方式。管道長距離引調水需要采用有壓管道，管道在竣工、運行和停水檢修時，需要對管道斷面變形進行檢測。《給水排水管道工程施工及驗收規范(GB50268-2008)》規定管道在工程施工和運行過程中會產生一定的變形，但這種變形必須不影響管道的使用安全，其變形指的是管體在垂直方向直徑的變化，又稱為“管道徑向撓曲值”或“管道徑向直徑變形率”。管道變形率可分為“安裝(初始)變形”和“使用(長期)變形”。無論對玻璃鋼夾砂管等柔性管道，還是對金屬管道和化學建材管道設計等剛性管道的變形都有嚴格的控制。雖然管道在鋪設施工階段就對其可能的變形進行了控制，但在承受上填土荷載、車輛荷載以及收到其他外部環境因素影響時，變形仍然不可避免，當這些變形積累到一定的程度時，就可能引起管道的破裂，導致漏水事故發生，導致財產損失，嚴重會危及社會公共安全。

最先用于管道幾何形狀檢測的儀器是通徑內檢測器，隨著科學技術的發展，國內外比較常用的變形檢測技術還有超聲波檢測法、管內攝像法、激光三角測量法、地面三維激光掃描等方法。

首臺檢測管內變形的儀器稱為TDW Kalipor清管器。設備帶有一圈傘狀感測臂和里程輪，這些感測臂裝在一個中心柱上，沿圓周分布，各自均貼靠在管壁上，在中心柱端部裝有一支記錄筆，停放在記錄紙帶上，其記錄紙帶在兩個里程輪之間走動，而里程輪由步進電機帶動，不同的里程對應記錄紙帶相應位置。若管壁有幾何變形，變形處的感測臂產生轉動，變形大轉動幅度就大，并使中心柱移動一定距離，記錄筆便會在紙帶上留下一些數據。當檢測器運行到管道終端后取出時，管道內徑變化的程度和位置可以從紙帶上看出來。這種早期應用的檢測器測量元件同管壁直接接觸，因此對管道清潔度要求較高，否則容易產生機械故障。

管內攝像法是一種基于CCTV(Closed-Circuit TV)攝像的管道變形檢測技術在應用上已經很成熟，在國外已使用40年。它通過不斷的對管壁四周進行攝像，然后對拍攝的圖像進行監視、分析從而得到管道的變形情況。這種方法檢測起來比較直觀，但由于受人眼分辨率的限制，若不對圖像進行處理，對變形量小于10％D的形變就很難辨識；若將拍攝的圖像制成錄像帶然后進行分析，其分辨率會更低，只能達到20％D左右。

超聲波檢測法主要是利用了超聲波的脈沖反射原理。超聲探頭既是信號發射器又是信號接收器，檢測時將探頭垂直向管道壁發射超聲脈沖基波P，探頭首先接收到由管壁內表面反射的脈沖F，然后超聲探頭又會接收到管壁外表面反射的脈沖B，根據基波P與內壁反射波F間的距離d的變化，就能夠檢測出管道內壁輪廓的變形情況。但這種檢測方法檢測原理簡單，檢測數據簡單，不足之處在于超聲波在空氣中衰減很快，因此，使用時一般需要在探頭和被測物體之間施加耦合劑。

激光三角測量法是一種高效準確、非接觸式的檢測方法，具有很多優點。但光電探測器一次只能對管道內表面某一個點進行成像，若要進行全方位的成像檢測，需要附加旋轉裝置，組成激光點掃描輪廓檢測系統。目前，激光三角測量系統的主要問題是受入射光束的焦深限制，大范圍測量效果不太好，使用高斯光束聚焦時會出現光斑尺寸隨測量范圍變大而離焦變大的情況，導致無法滿足系統的橫向分辨率，也無法滿足其縱向分辨率。