一种管道内缺陷检测方法、系统及设备与流程

1.本发明属于管道检测技术领域，具体涉及一种管道内缺陷检测方法、系统及设备。


背景技术：

2.管道内检测是指通过驱动检测器在管道内运行，实时检测和记录管道的变形、腐蚀等损伤情况，并准确定位的作业。通过管道内检测可事先发现各种缺陷和损伤，了解各管段的危险程度，可预防和有效减少事故并节约管道维修资金，是保证管道安全的重要措施。
3.在现有的管道内检测技术中，最常规的方案是通过管道机器人搭载摄像头对管道内进行视频拍摄，从而获得管道内的状态信息。然而，在检测过程中，管道环境存在较多变化，管道内部光线不足，使得摄像头在管道内成像效果较差，无法准备获得管道内的状态信息，同时通过摄像头拍摄的图片，仅能够提供图片进行修复参考，无法对管道内的沉积，破损进行量化。
4.目前一些常规的解决方案往往是使用红外摄像头或者采用照明设备辅助进行拍摄，以获取更好的成像结果；亦或者是在检测设备上搭载声呐，来加强含水管道中检测效果。
5.现有的管道内检测中，针对排水管道内部有水时，若采用传统潜望镜方式进行观测，则镜头拍摄会因受到水体影响而不能正常工作或拍摄效果较差。而采用cctv的检测方式则需要进行堵水、停水等手段确保管内水位在管径的1/3以下。堵水、停水等手段既加大了检测的工作量及工作时间，也会给正常的生产工作带来影响。同时针对无水管道，难以通过摄像头或者声呐有效获得管道底部的淤积量信息。在这类条件下，利用排水管道机器人携带摄像装置进入排水管道进行检测具有一定的局限性。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：提供一种管道内缺陷检测方法、系统及设备，能够对管道内缺陷进行量化。
7.本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种管道内缺陷检测方法，本方法包括：获取任一时间点上，管道探测器在管道中的位置，以及该时间点管道探测器的姿态信息；获取任一时间点上，管道探测器上搭载的激光雷达扫描获取的管道内横截面信息；将同一时间点上所述的位置、姿态信息和管道内横截面信息相对应，得到管道内任意位置的横截面信息；通过对管道内所有位置的横截面信息进行分析，获取管道内状态信息；其中，所述管道内状态信息至少包括：变形量、沉积量和缺口信息中一种或多种信息的组合。
8.按上述方法，所述获取任一时间点上，管道探测器在管道中的位置的步骤，具体包
括，通过计米器计算管道探测器在管道中行驶的距离，获取所述的管道探测器在管道中的位置。
9.按上述方法，所述的管道探测器的姿态信息通过惯性测量单元获取，其中，所述管道探测器的姿态信息至少包括管道探测器的仰角、翻转角和航向角。
10.按上述方法，本方法还包括：将管道内所有位置的横截面信息进行组合，得到整个管道内的三维图像信息。
11.按上述方法，所述的管道内横截面信息具体获取步骤如下：激光雷达通过向管道内壁以一定的发射频率发送脉冲激光，接收脉冲激光被管道内壁反射的回波信号，根据脉冲激光和回波信号的时间差获取激光雷达与管道内壁的距离，从而获得管道内横截面信息。
12.按上述方法，激光雷达的脉冲激光发射频率大于或等于5hz，每一横截面扫描点至少为600个。
13.按上述方法，所述的管道变形量具体步骤为：根据所述管道内横截面信息，获取所述管道的实际管径，根据所述管道的实际管径和所述管道的原始管径数据，获得所述管道的变形量；所述的管道沉积量具体获取步骤为，根据所述管道内横截面信息，获取所述管道圆心到管道底部的距离，根据所述管道圆心到管道底部的距离与所述管道的原始管径数据，获得所述管道的沉积量；所述的缺口信息具体获取步骤为：根据所述管道内横截面信息与所述管道的理想横截面信息，根据所述管道内横截面信息与所述管道的理想横截面信息的差值，获取所述管道的缺口信息。
14.一种管道内缺陷检测系统，本系统包括：数据获取模块，用于获取任一时间点上，管道探测器在管道中的位置，以及该时间点管道探测器的姿态信息；以及获取任一时间点上，管道探测器上搭载的激光雷达扫描获取的管道内横截面信息；数据处理模块，用于将同一时间点上所述的位置、姿态信息和管道内横截面信息相对应，得到管道内任意位置的横截面信息；通过对管道内所有位置的横截面信息进行分析，获取管道内状态信息；其中，所述管道内状态信息至少包括：变形量、沉积量和缺口信息中一种或多种信息的组合。
15.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述管道内激光雷达检测方法的步骤。
16.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述基于管道内激光雷达检测方法的步骤。
17.本发明的有益效果为：通过在管道探测器上搭载激光雷达，获取管道内的横截面信息，拼接后形成整个管道内的横截面信息；由于采用的是激光雷达，对周围光线是否充足无要求，所以得到的管道内的横截面信息比摄像头更加精确；此外，再根据所得到的横截面信息，获取管道变形量、沉积量和缺口信息的量化信息，为管道修复提供数据支持。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明一实施例提供的管道内缺陷检测方法的流程图；图2为本发明一实施例提供的管道内缺陷检测系统的结构示意图；图3为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
21.本发明一实施例提供一种管道内缺陷检测方法，如图1所示，本方法包括以下步骤：s1、获取任一时间点上，管道探测器在管道中的位置，以及该时间点管道探测器的姿态信息。
22.本实施例中，所述的管道探测器在管道中的位置，通过计算管道探测器在管道中行驶的距离来获取。具体的，本实施例中采用电子计米器来获取管道探测器在管道中行驶的距离。所述的管道探测器的姿态信息至少包括管道探测器的仰角、翻转角和航向角。本实施例采用惯性测量单元（imu）获取。
23.s2、获取任一时间点上，管道探测器上搭载的激光雷达扫描获取的管道内横截面信息。
24.所述的管道内横截面信息具体获取步骤如下：激光雷达通过向管道内壁以一定的发射频率发送脉冲激光，接收脉冲激光被管道内壁反射的回波信号，根据脉冲激光和回波信号的时间差获取激光雷达与管道内壁的距离，从而获得管道内横截面信息。
25.所述的脉冲激光的发射频率根据管道探测器的行驶速度进行调节，以保证获取到足够的管道横截面数据来构建管道的内部三维图像。
26.进一步的，激光雷达的脉冲激光发射频率大于或等于5hz，每一横截面扫描点至少为600个。
27.激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。
28.激光雷达的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到
精确的三维立体图像。
29.激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。
30.s3、将同一时间点上所述的位置、姿态信息和管道内横截面信息相对应，得到管道内任意位置的横截面信息。可选的，本方法还包括：将管道内所有位置的横截面信息进行组合，得到整个管道内的三维图像信息。
31.s4、通过对管道内所有位置的横截面信息进行分析，获取管道内状态信息；其中，所述管道内状态信息至少包括：变形量、沉积量和缺口信息中一种或多种信息的组合。
32.具体的，变形量、沉积量和缺口信息通过以下方式计算得到：根据所述管道内横截面信息，获取所述管道的实际管径，根据所述管道的实际管径和所述管道的原始管径数据，获得所述管道的变形量。
33.根据所述管道内横截面信息，获取所述管道圆心到管道底部的距离，根据所述管道圆心到管道底部的距离与所述管道的原始管径数据，获得所述管道的沉积量。
34.根据所述管道内横截面信息与所述管道的理想横截面信息，根据所述管道内横截面信息与所述管道的理想横截面信息的差值，获取所述管道的缺口信息。
35.需要说明的是，上述s1、s2、s3和s4并非时间上的顺序。
36.本发明还提供一种管道内缺陷检测系统，如图2所示，包括：数据获取模块201，用于获取任一时间点上，管道探测器在管道中的位置，以及该时间点管道探测器的姿态信息；以及获取任一时间点上，管道探测器上搭载的激光雷达扫描获取的管道内横截面信息。数据处理模块202，用于将同一时间点上所述的位置、姿态信息和管道内横截面信息相对应，得到管道内任意位置的横截面信息，通过对管道内所有位置的横截面信息进行分析，获取管道内状态信息；其中，所述管道内状态信息至少包括：变形量、沉积量和缺口信息中一种或多种信息的组合。
37.优选的，所述的数据处理模块还用于将管道内所有位置的横截面信息进行组合，得到整个管道内的三维图像信息。
38.一种用于实现所述的管道内缺陷检测方法的装置，本装置包括管道探测器，搭载在管道探测器上的激光雷达、位置传感器、姿态传感器和微处理器，以及与管道探测器中的微处理器信号连接的分析仪；其中，激光雷达、位置传感器和姿态传感器分别与微处理器连接，分析仪设置在管道外；微处理器将激光雷达、位置传感器和姿态传感器采集的数据传输给分析仪，由分析仪进行数据处理。
39.进一步细化的，所述的位置传感器为电子计米器，通过测量管道探测器的行驶距离来获得管道探测器在管道中的位置。分析仪为手持终端。
40.图3示例了一种电子设备的结构示意图，如图3所示，该服务器可以包括：处理器(processor)310、通信接口(communications interface)320、存储器(memory)330和总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过总线340完成相互间的通信。通信接口340可以用于服务器与智能电视之间的信息传输。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行如下方法：获取任一时间点上，管道探测器在管道中的位置，以及该时间点管道探测器的姿态信息；获取任一时间点上，管道探测器上搭载的激光雷达扫描获取的管道内横截面信息；将同一时间点上所述的位置、姿态信息和管道内横截面信息相对应，得到管
道内任意位置的横截面信息；通过对管道内所有位置的横截面信息进行分析，获取管道内状态信息；其中，所述管道内状态信息至少包括：变形量、沉积量和缺口信息中一种或多种信息的组合。
41.本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取任一时间点上，管道探测器在管道中的位置，以及该时间点管道探测器的姿态信息；获取任一时间点上，管道探测器上搭载的激光雷达扫描获取的管道内横截面信息；将同一时间点上所述的位置、姿态信息和管道内横截面信息相对应，得到管道内任意位置的横截面信息；通过对管道内所有位置的横截面信息进行分析，获取管道内状态信息；其中，所述管道内状态信息至少包括：变形量、沉积量和缺口信息中一种或多种信息的组合。
42.以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。