一种隧道供水管道用防漏检测装置及其检测方法与流程

1.本发明涉及管道检测技术领域，具体涉及一种隧道供水管道用防漏检测装置及其检测方法。


背景技术：

2.隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道等。为了便于隧道内的用水，通常会在隧道内铺设相应供水管道。为了避免密封性不好的管道容易对水资源造成浪费，通常会对供水管进行相应的防漏检测操作。
3.传统的防漏检测装置在进行管道的防漏检测时，无法实现水资源的循环使用，造成了水资源的浪费。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种隧道供水管道用防漏检测装置及其检测方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种隧道供水管道用防漏检测装置，包括顶板、底板以及设置于顶板与底板之间的管道，所述顶板与底板相对侧壁上分别转动连接有从动旋转圆锥台与主动旋转圆锥台，所述从动旋转圆锥台与主动旋转圆锥台的斜壁上均设置有橡胶层，所述管道的上下端分别与从动旋转圆锥台与主动旋转圆锥台相抵接，所述顶板与底板通过螺纹杆、固定螺母进行固定，所述主动旋转圆锥台顶部中央部位设置有第一连接管，所述第一连接管的下端分别贯穿主动旋转圆锥台与底板，所述第一连接管与主动旋转圆锥台固定连接，所述第一连接管与底板转动连接，所述第一连接管的下端设置有用于驱动其转动的驱动机构，所述第一连接管底部通过第一旋转接头与三通管相连接，所述三通管下端口通过连接管件与增压水泵出水口相连通，所述增压水泵的进水口通过连接管件与储液箱相连通，所述三通管的侧端口通过连接管件与储液箱相连通，所述三通管底端安装有进液电磁阀，所述三通管侧壁支管上安装有排液电磁阀；
7.所述从动旋转圆锥台的底部中央部位设置有第二连接管，所述第二连接管的上端分别贯穿从动旋转圆锥台与顶板，所述第二连接管与从动旋转圆锥台固定连接，所述第二连接管与顶板为转动连接；所述第二连接管的上端通过第二旋转接头连接四通管，所述四通管其余的三支管上分别安装有恒压电磁阀、出气电磁阀与出液电磁阀，所述四通管安装有出气电磁阀的支管与真空泵进气端相连，所述四通管安装有出液电磁阀的支管通过连接管件与储液箱相连通，所述管道的侧部位设置有可调式图像获取机构，所述可调式图像获取机构安装于螺纹杆上。
8.进一步的，所述驱动机构包括固定安装于第一连接管下端侧壁上的从动齿轮、与从动齿轮相啮合的传动齿轮、固定框以及用于驱动传动齿轮转动的电机，所述固定框固定
于底板的底部，且设置于从动齿轮及传动齿轮的外侧，所述电机安装于固定框上且其输出轴与传动齿轮固定连接，所述三通管贯穿固定框并与固定框固定连接。
9.进一步的，所述螺纹杆设置三组，且所述螺纹杆沿圆周均匀分布。
10.进一步的，所述四通管安装有出液电磁阀的支管上还安装有流量计。
11.进一步的，所述第二连接管通过防水密封轴承与顶板转动连接；所述第一连接管通过防水密封轴承与底板转动连接。
12.进一步的，所述可调式图像获取机构包括导向件、载物台、摄像头、轴承与内螺纹套，所述导向件固定于其中一组螺纹杆上，固定有导向件的螺纹杆上螺纹连接有内螺纹套，所述内螺纹套的外侧固定有轴承，所述载物台固定于轴承上且与导向件上的导杆滑动配合，所述摄像头安装于载物台顶部。
13.进一步的，所述导向件包括导向杆、固定于导向杆两端的固定板以及固定螺栓，所述固定板通过固定螺栓固定于螺纹杆的两端。
14.进一步的，所述载物台包括载物板与开合板，载物板与开合板一端相铰接，另一端通过螺栓、螺母进行固定，所述载物板与开合板的拼接处分别开设有与导向杆及轴承相配合的开口，与轴承相配合的开口内壁上设置有防滑橡胶层。
15.本发明进一步提供了一种隧道供水管道用防漏检测方法，包括以下步骤：
16.1)将待测管道安装于顶板与底板之间，使管道两端与从动旋转圆锥台、主动旋转圆锥台卡接牢固，接着通过螺纹杆、固定螺母对顶板、底板进行锁紧固定；
17.2)通过驱动机构带动管道旋转一周，同时通过可调式图像获取机构获取管道的外侧壁图像；
18.3)开启进液电磁阀与出液电磁阀并向管道中注水，待流量计上有水体流量读数时关闭出液电磁阀，通过水压传感器检测管道内部的水压，当水压传感器检测到管道内部达到预设压力值时，关闭增压水泵与进液电磁阀，等待预设时长后观察水压传感器检测的水压的压力降是否大于预设的压力降阈值；若是，则判定管道防漏性能ng；若否，则进入步骤4)；
19.4)通过驱动机构带动管道旋转一周，同时通过可调式图像获取机构获取管道的外侧壁图像；
20.5)将同一角度下步骤2)与步骤4)中拍摄的管道进行关联，并将步骤2)及步骤4)获取的图像进行灰度处理，再将灰度图进行二值化处理，通过canny算子识别管道二值化图像中侧壁边界；
21.6)计算步骤2)各角度下管道二值化图像中两侧壁边界间的平均间距l1，接着获取步骤4)各角度下管道二值化图像中两侧壁边界的最大水平间距l2；
22.7)根据步骤2)、步骤4)各关联图像中的l1、l2尺寸计算出不同角度下管道在预设压力值下的膨胀量，膨胀量计算公式为：
△
l＝(l
2-l1)/l1；
23.8)判断步骤7)各角度下算得的膨胀量中是否存在大于预设阈值的膨胀量；若是，则判定管道防漏性能ng，若否，则判定管道防漏性能ok。
24.优选的，步骤1)还包括：
25.开启出气电磁阀并启动真空泵，待真空泵上压力表示数不变后，再调试锁紧固定螺母，接着关闭真空泵与出气电磁阀并开启恒压电磁阀，使管道内部压力与大气压相同，接
着再关闭恒压电磁阀。
26.本发明的有益效果在于：
27.本发明提供的隧道供水管道用防漏检测装置能够对管道的防漏性能进行有效测试，而且还能实现检测用水的循环利用，避免了水资源的浪费，适宜进一步推广应用。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图；
29.图2为本发明的正视图；
30.图3为导向件的连接示意图；
31.图4为本发明的俯视图；
32.图5为载物台的结构示意图；
33.图6为载物板与开合板的配合示意图；
34.图7为同一角度下未注水及注水保压状态下管道的示意图。
35.附图中标号名称如下：
36.顶板-1；底板-2；从动旋转圆锥台-3；主动旋转圆锥台-4；管道-5；螺纹杆-6；固定螺母-7；第一连接管-8；真空泵-9；水压传感器-10；从动齿轮-11；传动齿轮-12；固定框-13；电机-14；第一旋转接头-15；三通管-16；增压水泵-17；储液箱-18；排液电磁阀-19；进液电磁阀-20；四通管-21；第二旋转接头-22；第二连接管-23；恒压电磁阀-24；出气电磁阀-25；出液电磁阀-26；流量计-27；可调式图像获取机构-28；导向件-281；载物台-282；摄像头-283；轴承-284；内螺纹套-285；导向杆-2811；固定板-2812；固定螺栓-2813；载物板-2821；开合板-2822；防滑橡胶层-2823。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.参照附图1-2所示，一种隧道供水管道用防漏检测装置，包括顶板1、底板2以及设置于顶板1与底板2之间的管道5，顶板1与底板2相对侧壁上分别转动连接有从动旋转圆锥台3与主动旋转圆锥台4，从动旋转圆锥台3与主动旋转圆锥台4的斜壁上均设置有橡胶层，圆锥台的设计使上、下圆锥台4在一定程度上能够适用于不同管径的管道。其中，橡胶层的设置能够管道5上下端与圆锥台抵接时的密封度；管道5的上下端分别与从动旋转圆锥台3与主动旋转圆锥台4相抵接。使用时，将管道5放置于顶板1与底板2之间，使管道5上下端分别与从动旋转圆锥台3、主动旋转圆锥台4抵接，接着顶板1与底板2通过螺纹杆6、固定螺母7进行固定。本实施例中，螺纹杆6设置三组，且螺纹杆6沿圆周均匀分布(如附图4所示)。
39.主动旋转圆锥台4顶部中央部位设置有第一连接管8，第一连接管8的下端分别贯穿主动旋转圆锥台4与底板2，第一连接管8与主动旋转圆锥台4固定连接，第一连接管8通过防水密封轴承与底板2转动连接，第一连接管8的下端设置有用于驱动其转动的驱动机构，当驱动机构驱动第一连接管8转动时可带动主动旋转圆锥台4进行转动。本实施例中第一连
接管8高于主动旋转圆锥台4顶面2-5mm。
40.第一连接管8底部通过第一旋转接头15与三通管16相连接，第一旋转接头15的设置可实现第一连接管8与三通管16的相对转动。三通管16下端口通过连接管件与增压水泵17出水口相连通，增压水泵17的进水口通过连接管件与储液箱18相连通，三通管16的侧端口通过连接管件与储液箱18相连通，三通管16底端安装有进液电磁阀20，三通管16侧壁支管上安装有排液电磁阀19。
41.从动旋转圆锥台3的底部中央部位设置有第二连接管23，第二连接管23的上端分别贯穿从动旋转圆锥台3与顶板1，第二连接管23与从动旋转圆锥台3固定连接，第二连接管23与顶板1通过防水密封轴承转动连接；第二连接管23的上端通过第二旋转接头22连接四通管21，四通管21其余的三支管上分别安装有恒压电磁阀24、出气电磁阀25与出液电磁阀26，四通管21安装有出气电磁阀25的支管与真空泵9进气端相连，四通管21安装有出液电磁阀26的支管通过连接管件与储液箱18相连通，其中四通管21安装有出液电磁阀26的支管上还安装有流量计27。储液箱18顶部开设有恒压排气通孔，且储液箱18位于底板2下方。管道5的侧部位设置有可调式图像获取机构28，可调式图像获取机构28安装于螺纹杆6上。
42.当需要向管道5中注水时，开启进液电磁阀20与出液电磁阀26并启动增压水泵17，增压水泵17将储液箱18中的水注入到管道5中；当流量计27有读数时表示管道5内水已经充满，从四通管21上端溢出的水可通过管道回流至储液箱18中。当管道5内水充满后关闭出液电磁阀26，接着通过水压传感器10检测管道5内部压力，当管道5内部压力达到设定预设压力值时，关闭增压水泵17与进液电磁阀20进行保压，检测管道5在预设压力下是否发生漏水，以测试其防漏性能。
43.当需进行排水时，先开启排液电磁阀19，再开启恒压电磁阀24，管道5中的水从第一连接管8流入到储液箱18中进行循环使用。
44.参照附图1与3所示，驱动机构包括固定安装于第一连接管8下端侧壁上的从动齿轮11、与从动齿轮11相啮合的传动齿轮12、固定框13以及用于驱动传动齿轮12转动的电机14，固定框13固定于底板2的底部，且设置于从动齿轮11及传动齿轮12的外侧，电机14安装于固定框13上且其输出轴与传动齿轮12固定连接，三通管16贯穿固定框13并与固定框13固定连接。电机14运转时通过传动齿轮12带动从动齿轮11进行转动，从动齿轮11转动带动第一连接管8进行转动，由于第一连接管8与主动旋转圆锥台4固定连接，因此第一连接管8转动会带动主动旋转圆锥台4转动，主动旋转圆锥台4转动则会带动主动旋转圆锥台4与从动旋转圆锥台3间的管件5进行转动。
45.参照附图1与4所示，可调式图像获取机构28包括导向件281、载物台282、摄像头283、轴承284与内螺纹套285，导向件281固定于其中一组螺纹杆6上，固定有导向件281的螺纹杆6上螺纹连接有内螺纹套285，内螺纹套285的外侧固定有轴承284，载物台282固定于轴承284外侧壁上且与导向件281上的导向杆滑动配合，摄像头283可拆卸安装于载物台282顶部。
46.当需进行摄像头283的位置调节时转动内螺纹套285，内螺纹套285转动驱动载物台282沿导向件281进行升降，进而实现摄像头283的设置调节。使用时，客户可根据实际使用需求调整摄像头283的位置。
47.参照附图3所示，导向件281包括导向杆2811、固定于导向杆2811两端的固定板
2812以及固定螺栓2813，固定板2812通过固定螺栓2813固定于螺纹杆6的两端。其中，导向杆2811与其相连的螺纹杆6相平行。该种设置便于导向件281的安装拆卸。
48.参照附图5与6所示，载物台282包括载物板2821与开合板2822，载物板2821与开合板2822一端相铰接，另一端通过螺栓、螺母进行固定，载物板2821与开合板2822的拼接处分别开设有与导向杆2811及轴承284相配合的开口，与轴承284相配合的开口内壁上设置有防滑橡胶层2823，防滑橡胶层2823的设置能够实现载物台282对轴承284外壁的有效夹紧固定。
49.当需拆卸载物台282时，拧开用于锁紧固定的螺栓、螺母即可将载物台282拆下。当需安装载物台282时，将载物板2821与开合板2822扣至导向杆2811及轴承284上，其中载物台282与导向杆2811为间隙配合，导向杆2811对载物台282起到导向作用；载物台282通过防滑橡胶层2823夹紧轴承284，实现载物台282与轴承284的稳固连接。
50.本实施例进一步提供了一种隧道供水管道用防漏检测方法，包括以下步骤：
51.1)将待测管道5安装于顶板1与底板2之间，使管道5两端与从动旋转圆锥台3、主动旋转圆锥台4卡接牢固，接着通过螺纹杆6、固定螺母7对顶板1、底板2进行锁紧固定。
52.2)通过驱动机构带动管道5旋转一周，同时通过可调式图像获取机构28获取管道5的外侧壁图像；此时拍摄的是管道未注水原始状态下的图像。
53.3)开启进液电磁阀20与出液电磁阀26并向管道5中注水，待流量计27上有水体流量读数时关闭出液电磁阀26，通过水压传感器10检测管道5内部的水压，当水压传感器10检测到管道5内部达到预设压力值(该压力值为管道检测防漏时的测压力值)时，关闭增压水泵17与进液电磁阀20，等待预设时长(通常为3-5min)后观察水压传感器10检测的水压的压力降是否大于预设的压力降阈值；若是，则判定管道5防漏性能ng(ng表示不合格)；若否，则进入步骤4)。
54.4)通过驱动机构带动管道5旋转一周，同时通过可调式图像获取机构28获取管道5的外侧壁图像；此时拍摄的是管道注水保压状态下的图像。
55.其中，步骤2)与步骤4)中通常为旋转预设角度后拍摄该角度下的管道图像。例如以初始状态为0
°
，每转动1
°
拍摄一次图像，并将拍摄的图像与该角度进行对应。
56.5)将同一角度下步骤2)与步骤4)中拍摄的管道5进行关联(即将步骤2)x
°
角度下拍摄的图像与步骤4)x
°
角度下拍摄的图像进行一一关联，其中x＝y)，并将步骤2)及步骤4)获取的图像进行灰度处理，再将灰度图进行二值化处理，通过canny算子识别管道5二值化图像中侧壁边界。
57.6)计算步骤2)各角度下管道5二值化图像中两侧壁边界间的平均间距l1，接着获取步骤4)各角度下管道5二值化图像中两侧壁边界的最大水平间距l2。(如图7所示)
58.7)根据步骤2)、步骤4)各关联图像(关联图像即步骤2)、步骤4)拍摄角度相同的图像)中的l1、l2尺寸，计算出不同角度下管道5在预设压力值下的膨胀量，膨胀量计算公式为：
△
l＝l
2-l1/l1。
59.8)判断步骤7)各角度下算得的膨胀量中是否存在大于预设阈值的膨胀量；若是，则判定管道5防漏性能ng(不合格)，若否，则判定管道5防漏性能ok(合格)。管道长期处于高膨胀量状态下进行使用时，也容易导致管道的破裂，故通过检测其保压状态下的膨胀量来判定其是否合格。
60.其中，步骤1)还包括：
61.开启出气电磁阀25并启动真空泵9，其中真空泵9为带有压力表的真空泵；真空泵9以设定功率运转，待真空泵9上压力表示数不变后，再调试锁紧固定螺母7，接着关闭真空泵9与出气电磁阀25并开启恒压电磁阀24，使管道5内部压力与大气压相同，接着再关闭恒压电磁阀24。通过真空泵9预先对管道5内部抽真空可使管道5与从动旋转圆锥台3、主动旋转圆锥台4抵接更加紧密，利于管道5两端的密封。
62.作为进一步改进的，启动真空泵9(真空泵9选用带有压力表的真空泵)以设定功率运转，待压力表稳定数值后，判断压力表上的压力读数是否小于预设阈值(该阈值通过实验可获得，即真空泵在设定功率下运转时，两端充分密封的管道其内部的压力值)，若大于预设阈值则重新调整管道位置，使管道上下端抵接充分。通过该方式可以检测管道两端是否充分密封。
63.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。