一种用于城市地下管廊线路的智能巡检设备及其工作方法与流程

1.本发明涉及地下管廊巡检技术领域，尤其涉及一种用于城市地下管廊线路的智能巡检设备及其工作方法。


背景技术：

2.城市地下市政管线是城市运行重要的基础设施，影响着城市的健康运行。近年来，我国城市地下综合管廊的建设有较大规模的增长，提高综合管廊设施设备的技术水平，增强综合管廊运营管理能力，成为管廊建设、运营过程中亟待解决的问题；公开号为cn113850925a的一种城市地下综合管廊智能巡检系统，虽然能够对城市地下管廊进行智能化多参数的检测，减轻人工劳动强度、提高巡检的频率并保证巡检人员的人身安全，但是其还存在一些不足之处，其无法准确高效地对老化线缆进行感应、检测、处理和提醒，无法实现老化线缆的精准判断，其运作的效率较低；针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：在通过硬件扫描生成管廊线缆立体图序图形对线缆标记序号的基础上，然后通过软硬结合的方式，实现管廊线缆立体图序图形中线缆的远程在线感应温度并分析处理，从而对管廊线路温度异常区域进行判定，然后对出现的单个或多个管廊线路温度异常区域中的单个或多个电缆进行感应，并对应生成多组表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图，然后通过对每组的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图进行解析计算、分析、对比、处理、逐步构建黄色显示或红色显示线缆线段和整个闪烁显示线缆的管廊线缆的线路更换闪烁立体图，然后将管廊线缆的线路更换闪烁立体图发送给工作人员查看，从而将管廊线缆的老化节点和老化程度较高的管廊线缆直接呈现在工作人员眼前，从而实现了城市地下管廊线路中老化线缆的精准定位功能和人机互动的功能，从而辅助工作人员对老化线缆进行整体或局部的精准化确定和更换，从而使整个巡检过程效率更高，使本发明的智能程度更高。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于城市地下管廊线路的智能巡检设备，包括管廊线路云巡检平台，管廊线路云巡检平台用于控制自走巡检单元工作和储存数据，还包括：自走巡检单元，用于感应生成管廊线缆立体图序图形、管廊线路区域范围的实时温度分布图、管廊线缆的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图并将其发送到管廊线路云巡检平台储存；远程温度监控单元，通过管廊线路云巡检平台获取管廊线路区域范围的实时温度分布图并经线路的远程分析处理生成复检控制信号和温度异常区域标记图，且将其发送给管廊线路云巡检平台储存；管廊线路异常评测单元，通过管廊线路云巡检平台获取管廊线缆的表面线性环状
温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图，并经线缆的异常评测处理生成管廊线缆的线路更换闪烁立体图，且将管廊线缆的线路更换闪烁立体图发送到管廊线路云巡检平台储存；人机交互显示屏，用于工作人员调取管廊线路云巡检平台中储存的管廊线缆的线路更换闪烁立体图并查看。
5.进一步的，线路的远程分析处理的具体工作步骤如下：实时获取管廊线路区域范围的实时温度分布图和管廊中的实时环境温度值，然后将管廊线路区域范围的实时温度分布图的温度值与管廊中的实时环境温度值相减得到第一管廊内线路处的实时差异温度图，然后通过管廊线路云巡检平台获取线路区域处的预辐射散热温度值，然后将管廊内线路处的实时差异温度图的温度值与线路区域处的预辐射散热温度值进行二次相减并计算得到第二管廊内线路处的差异温度图；然后获取管廊线路云巡检平台内储存的线缆温度阈值，当第二管廊内线路处的差异温度图的温度不在线缆温度阈值范围内时，则获取管廊线路云巡检平台储存的管廊线缆立体图序图形并标记此处区域为温度异常区域，反之，则获取管廊线路云巡检平台储存的管廊线缆立体图序图形并标记此处区域为温度正常区域；当自走巡检单元走完管廊后，此时完成对管廊线路中线缆的远程温度监控；然后获取管廊线缆立体图序图形中的温度异常区域的数量，当温度异常区域的数量小于1时，则不产生复检控制信号，当温度异常区域的数量不小于1时，则产生复检控制信号和标记生成温度异常区域标记图。
6.进一步的，线缆的异常评测处理的具体工作步骤：获取管廊线缆的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图，然后分别量化得到与之对应的管廊线缆平均温度和管廊线缆的损伤总值，并将管廊线缆平均温度和管廊线缆的平均损伤值标定为gw和gs，然后处理得到管廊线缆的老化程度值；还将管廊线缆的老化程度值与老化程度阈值进行比较，当管廊线缆的老化程度值小于老化程度阈值的最小值时，则不产生老化信号，当管廊线缆的老化程度值不小于老化程度阈值的最小值且小于老化程度阈值的最大值时，则产生黄色预警标记，并将温度异常区域覆盖的线缆标记为黄色显示；当管廊线缆的老化程度值不小于老化程度阈值的最大值时，则产生红色更换标记，将温度异常区域覆盖的线缆标记为红色显示；当线缆和温度异常区多个时，则重复上述步骤形成管廊线缆的立体老化程度显示图；获取管廊线缆的立体老化程度显示图中同根线缆对应的黄色显示个数和红色显示个数，然后将黄色显示个数和红色显示个数分别标定为hg1和hg2，经处理得到单线缆的老化更换因子；然后将单线缆的老化更换因子分别与线缆更换预设值比较，当单线缆的老化更换因子不小于线缆更换预设值时，则产生更换显示信号，并将此管廊线缆在管廊线缆的立体老化程度显示图中闪烁显示，表明此管廊线缆均需要更换；反之，则不产生更换显示信号，然后重复上述步骤，将多个管廊线缆进行逐步异常评测并生成管廊线缆的线路更换闪烁立体图。
7.进一步的，自走巡检单元包括三角箱，所述三角箱的顶端转动设有多级电动升降杆，所述三角箱的顶壁内设有转向电机，所述转向电机的输出轴与多级电动升降杆的底端固定连接，所述多级电动升降杆的输出端固定安装有连接分块，所述连接分块的两侧对称安装有多级限位滑杆，所述多级限位滑杆远离连接分块的一端与多级电动升降杆的底部连接，且多级限位滑杆与多级电动升降杆平行设置，所述连接分块的两侧设有多级电动伸缩杆，所述多级电动伸缩杆与多级限位滑杆垂直设置，且多级电动伸缩杆的输出端固定安装有凸形铰接块，所述凸形铰接块铰接有u形限位箱，且凸形铰接块的侧面固定安装有转角电机，且转角电机的输出轴与u形限位箱中心处的铰接凸出固定连接，所述凸形铰接块的端面固定对称设有回位弹簧，所述回位弹簧远离凸形铰接块的一端与u形限位箱的侧面固定连接；所述u形限位箱内对称设有弧形机械抓手，两个对称设置的弧形机械抓手为一组，其中一组所述弧形机械抓手的相对端安装有弧形温度传感器，另一组所述弧形机械抓手的相对端安装有弧形损伤感应头，两个所述弧形损伤感应头相对设置，所述u形限位箱对称安装有热成像传感器和超声波传感器。
8.进一步的，所述三角箱的底端安装有电动轮，所述三角箱的外侧安装有充电插口和输入面板和所述三角箱内设有电池组。
9.进一步的，所述u形限位箱内安装有驱动两个弧形机械抓手闭合的闭合驱动组件，所述闭合驱动组件包括电动转杆，所述电动转杆转动设于u形限位箱内，且电动转杆的外端固定套设有主动齿轮，所述主动齿轮的外端对称啮合连接有从动齿轮，所述从动齿轮的内端固定套设有从动转杆，所述从动转杆转动设于u形限位箱内，且从动转杆的外端与弧形机械抓手固定套接。
10.该种用于城市地下管廊线路的智能巡检设备的工作方法，具体工作方法如下：步骤一：廊线路云巡检平台定时段的控制自走巡检单元在管廊中心处向前移动，并通过超声波传感器扫描生成管廊线缆立体图序图形和热成像传感器感应并生成管廊线路区域范围的实时温度分布图，并实时发送到廊线路云巡检平台储存；步骤二：远程温度监控单元通过管廊线路云巡检平台获取管廊线路区域范围的实时温度分布图和管廊中的实时环境温度值进行线路的远程分析处理并生成则产生复检控制信号和标记生成温度异常区域标记图，且将其发送到管廊线路云巡检平台；步骤三：管廊线路云巡检平台接收到复检控制信号和标记生成温度异常区域标记图后，立即控制对温度异常区域内的线缆进行表面感应其温度和损伤值，然后通过管廊线路异常评测单元对其进行再次线缆的异常评测处理工作，然后生成显示老化节点和老化线缆的管廊线缆的线路更换闪烁立体图。
11.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明在通过硬件扫描生成管廊线缆立体图序图形对线缆标记序号的基础上，然后通过软硬结合的方式，实现管廊线缆立体图序图形中线缆的远程在线感应温度并分析处理，从而对管廊线路温度异常区域进行判定，然后对出现的单个或多个管廊线路温度异常区域中的单个或多个电缆进行感应，并对应生成多组表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图，然后通过对每组的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图进行解析计算、分析、对比、处理、逐步构建黄色显示或红
色显示线缆线段和整个闪烁显示线缆的管廊线缆的线路更换闪烁立体图，实现老化节点或老化线缆的显示；然后将管廊线缆的线路更换闪烁立体图发送给工作人员查看，从而将管廊线缆的老化节点和老化程度较高的管廊线缆直接呈现在工作人员眼前，从而实现了城市地下管廊线路中老化线缆的精准定位功能和人机互动的功能，从而辅助工作人员对老化线缆进行整体或局部的精准化确定和更换，从而使整个巡检过程效率更高，使本发明的智能程度更高，解决了传统城市地下管廊巡检设备虽然功能较多，但是其精准度较低，无法准确高效地对老化线缆进行感应、检测、处理和提醒的问题。
附图说明
12.图1示出了本发明的结构框图；图2示出了自走巡检单元的主视图；图3示出了图2的a处局部放大剖面图；图4示出了电动转杆处的局部放大图；图例说明：1、三角箱；2、多级电动升降杆；3、连接分块；4、多级限位滑杆；5、多级电动伸缩杆；6、凸形铰接块；7、转角电机；8、u形限位箱；9、弧形机械抓手；10、弧形温度传感器；11、弧形损伤度感应头；12、热成像传感器；13、超声波传感器；14、回位弹簧；101、充电插口；102、输入面板；103、电动轮；104、转向电机；901、电动转杆；902、主动齿轮；903、从动齿轮；904、从动转杆。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
14.实施例1：如图1-4所示，一种用于城市地下管廊线路的智能巡检设备，包括管廊线路云巡检平台，管廊线路云巡检平台信号连接有自走巡检单元、远程温度监控单元、管廊线路异常评测单元和人机交互显示屏；自走巡检单元包括三角箱1，三角箱1的顶端转动设有多级电动升降杆2，三角箱1的顶壁内设有转向电机104，转向电机104的输出轴与多级电动升降杆2的底端固定连接，转向电机104用于驱动多级电动升降杆2180度旋转，多级电动升降杆2的输出端固定安装有连接分块3，连接分块3的两侧对称安装有多级限位滑杆4，多级限位滑杆4远离连接分块3的一端与多级电动升降杆2的底部连接，且多级限位滑杆4与多级电动升降杆2平行设置，连接分块3的两侧设有多级电动伸缩杆5，多级电动伸缩杆5与多级限位滑杆4垂直设置，且多级电动伸缩杆5的输出端固定安装有凸形铰接块6，凸形铰接块6铰接有u形限位箱8，且凸形铰接块6的侧面固定安装有转角电机7，且转角电机7的输出轴与u形限位箱8中心处的铰接凸出固定连接，转角电机7的输出轴旋转，从而带动旋转，凸形铰接块6的端面固定对称设有回位弹簧14，回位弹簧14远离凸形铰接块6的一端与u形限位箱8的侧面固定连接；
u形限位箱8内对称设有弧形机械抓手9，两个对称设置的弧形机械抓手9为一组，其中一组弧形机械抓手9的相对端安装有弧形温度传感器10，两个弧形温度传感器10闭合后构成环形温度传感器，从而贴合在管廊线缆的圆形表面，检测管廊线缆的表面环状温度分布图，通过表面环状温度分布图检测管廊线缆的均温，另一组弧形机械抓手9的相对端安装有弧形损伤感应头，两个弧形损伤感应头相对设置，且弧形损伤感应头闭合后用于感应管廊线缆的圆形表面老化损伤的程度，例如管廊线缆被老鼠咬伤和破损，管廊线缆表面由于老化产生的裂纹、造成漏电等，弧形损伤感应头通常采用湿海绵针孔检测仪的湿海绵感应头，当电缆表面漏电，湿海绵感应头内是导电液与电缆内电芯形成闭路，从而感应到电压变化，电压变化越大，说明裂纹越大，从而感应到管廊线缆的损伤程度，此过程中使用低压不会对涂层产生伤害；u形限位箱8对称安装有热成像传感器12和超声波传感器13，热成像传感器12用于远距离感应管廊线路中多个线缆的温度成像，超声波传感器13用于感应管廊及管廊线路中多个线缆的位置；三角箱1的底端安装有电动轮103，三角箱1的外侧安装有充电插口101和输入面板102，三角箱1内设有电池组，从而保证检测过程中供电；u形限位箱8内安装有驱动两个弧形机械抓手9闭合的闭合驱动组件，闭合驱动组件包括电动转杆901，电动转杆901转动设于u形限位箱8内，且电动转杆901的外端固定套设有主动齿轮902，主动齿轮902的外端对称啮合连接有从动齿轮903，从动齿轮903的内端固定套设有从动转杆904，从动转杆904转动设于u形限位箱8内，且从动转杆904的外端与弧形机械抓手9固定套接；当需要对管廊线缆的表面温度或者表面损失度进行检测时，启动电动转杆901工作并控制其带动与其固定套接的主动齿轮902正向旋转，主动齿轮902正向旋转后带动与其啮合的两个从动齿轮903正旋向相反旋转，两个从动齿轮903正旋向相反运动后带动与其固定套接的两个从动转杆904正旋向相反旋转，两个从动转杆904正旋向相反旋转后带动与其固定套接的两个弧形机械抓手9以从动转杆904的圆心为中心，且弧形机械抓手9远离从动转杆904的一端相背运动，从而使两个弧形机械抓手9打开，两个弧形机械抓手9打开后带动安装其相对端的弧形温度传感器10或弧形损伤度感应头11相背运动，当弧形温度传感器10或弧形损伤度感应头11相背运动，然后使管廊线缆插入到两个弧形温度传感器10或弧形损伤度感应头11之间，然后控制电动转杆901工作并控制主动齿轮902反向旋转，主动齿轮902反向旋转后经上述部件传动，从而使从动转杆904反旋向相反旋转，从而带动两个弧形温度传感器10或弧形损伤度感应头11闭合套设于管廊线缆的外端，从而对表面温度或者表面损失度进行检测；工作原理：步骤一、实时记录：当工作人员安装新的管廊线路的线缆或者拆除旧的管廊线路的线缆后，自走巡检单元通过超声波传感器13感应管廊内立体图像后将其内的管廊线缆进行标定，从而生成管廊线缆立体图序图形gx，其中管廊线缆立体图序图形gx中线缆具体标定为{gx1、gx2、
……
gxi}，gx1、gx2、
……
gxi均为管廊线缆立体图序图形的线缆序号子集，每个线缆序号子集对应管廊线路的一条线缆，i为正整数并为线缆总数；当工作人员安装新的管廊线缆或者拆除旧的管廊线缆，其对应的线缆序号子集也会对应的增加或者减少，i也
会相应地增加或者减少；然后将管廊线缆立体图序图形gx发送到管廊线路云巡检平台储存；步骤二、管廊线路云巡检平台定时段的控制自走巡检单元在管廊中心处向前移动，并通过热成像传感器12感应并生成管廊线路区域范围的实时温度分布图，且将实时生成的管廊线路区域范围的实时温度分布图发送到管廊线路云巡检平台储存；步骤三、远程温度监控单元通过管廊线路云巡检平台实时获取管廊线路区域范围的实时温度分布图和管廊中的实时环境温度值，然后将管廊线路区域范围的实时温度分布图的温度值与管廊中的实时环境温度值相减得到第一管廊内线路处的实时差异温度图，然后通过管廊线路云巡检平台获取线路区域处的预辐射散热温度值，然后将管廊内线路处的实时差异温度图的温度值与线路区域处的预辐射散热温度值进行二次相减并计算得到第二管廊内线路处的差异温度图；然后获取管廊线路云巡检平台内储存的线缆温度阈值，当第二管廊内线路处的差异温度图的温度不在线缆温度阈值范围内时，则获取管廊线路云巡检平台储存的管廊线缆立体图序图形gx并标记此处区域为温度异常区域，反之，则获取管廊线路云巡检平台储存的管廊线缆立体图序图形gx并标记此处区域为温度正常区域；其中预辐射散热温度值根据电路中线缆的材料性质得到，由于线缆的金属心本身具有一定的阻尼，其本身就会向外辐射散热；线缆温度阈值范围内则说明线缆正常工作，而不在线缆温度阈值范围内则说明线缆本身的温度较高或者较低，当线缆本身的温度较高或较低时，说明线缆阻值由于一些原因发生改变，极限的如断路，线缆击穿绝缘层等；当自走巡检单元走完管廊后，此时完成对管廊线路中线缆的远程温度监控；然后获取管廊线缆立体图序图形gx中的温度异常区域的数量，当温度异常区域的数量小于1时，则不产生复检控制信号，当温度异常区域的数量不小于1时，则产生复检控制信号和标记生成温度异常区域标记图，且将复检控制信号和温度异常区域标记图发送到管廊线路云巡检平台储存；步骤四、管廊线路云巡检平台接收到具有温度异常区域标记图和复检控制信号后，将温度异常区域标记图中的温度异常区域进行依次标定序号并生成温度异常检测集合，然后控制自走巡检单元到达温度异常区域标记图的温度异常区域处并根据标定序号对单个或多个温度异常区域进行复检；此时自走巡检单元对温度异常区的管廊线缆的温度和损伤程度进行感应并生成管廊线缆的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图，并将管廊线缆的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图发送给管廊线路云巡检平台并储存；因为温度异常区的长度为管廊线缆的长度，因此感应的是管廊线缆线性，而管廊线缆的横截面为圆形，所以感应的是管廊线缆的环状；步骤五、管廊线路异常评测单元通过管廊线路云巡检平台获取管廊线缆的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图，然后分别获取管廊线缆的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图的管廊线缆平均温度和管廊线缆的损伤总值，然后将管廊线缆平均温度和管廊线缆的平均损伤值标定为gw和gs，然后依据公式ga=（k1*gw k2*gs）/2，得到管廊线缆的老化程度值ga；其中k1、k2模拟修正系数，模拟修正系数使模拟计算的结果更加的接近真实值；
然后获取管廊线路云巡检平台内储存与管廊线缆的老化程度值ga对应的老化程度阈值ga，然后将管廊线缆的老化程度值ga与老化程度阈值ga进行比较，当管廊线缆的老化程度值ga小于老化程度阈值ga的最小值时，则不产生老化信号，当管廊线缆的老化程度值ga不小于老化程度阈值ga的最小值且小于老化程度阈值ga的最大值时，则产生黄色预警标记，将温度异常区域覆盖的线缆标记为黄色显示；当管廊线缆的老化程度值不小于老化程度阈值ga的最大值时，则产生红色更换标记，将温度异常区域覆盖的线缆标记为红色显示；当线缆和温度异常区多个时，则重复上述步骤形成管廊线缆的立体老化程度显示图；获取管廊线缆的立体老化程度显示图中同根线缆对应的黄色显示个数和红色显示个数，然后将黄色显示个数和红色显示个数分别标定为hg1和hg2，然后经依据公式gb=e1（hg1 e2*hg2），得到单线缆的老化更换因子gb;其中e2为红色显示个数的权重倍数，显然红色显示越多，此线缆老化程度越高，越需要更换，e1为量化修正因子，量化修正因子使计算的结果更加真实，然后通过管廊线路云巡检平台获取线缆更换预设值gb，然后将单线缆的老化更换因子gb分别与线缆更换预设值gb比较，当单线缆的老化更换因子gb不小于线缆更换预设值gb时，则产生更换显示信号，当产生更换显示信号后，将此管廊线缆在管廊线缆的立体老化程度显示图中闪烁显示，表明此管廊线缆均需要更换；反之，则不产生更换显示信号，从而完成管廊线缆异常评测，达到更换老化管廊线缆的目的，然后重复上述步骤，将多个管廊线缆进行逐步异常评测并生成管廊线缆的线路更换闪烁立体图；还将成管廊线缆的线路更换闪烁立体图的发送给管廊线路云巡检平台储存；步骤六、管廊线路云巡检平台接收到管廊线缆的线路更换闪烁立体图后发送到人机交互显示屏显示，工作人员通过人机交互显示屏显示查看管廊线缆的线路更换闪烁立体图；工作人员通过闪烁的电缆，可看到此线缆完全老化，需要更换，还通过此线缆的黄色和红色显示，直观看到线缆老化的节点，实现老化节点的精准定位，而不闪烁的电缆但是有黄色或红色显示，则告诉工作人员，需要对红色显示的区域进行截断更换，需要对黄色显示的区域进行预处理，例如喷洒涂层，增强线缆的绝缘能力或者喷洒干燥剂，降低此处湿度，从而影响温度，降低此处温度等；综合上述技术方案，本发明在通过硬件扫描生成管廊线缆立体图序图形对线缆标记序号的基础上，然后通过软硬结合的方式，实现管廊线缆立体图序图形中线缆的远程在线感应温度并分析处理，从而对管廊线路温度异常区域进行判定，然后对出现的单个或多个管廊线路温度异常区域中的单个或多个电缆进行感应，并对应生成多组表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图，然后通过对每组的表面线性环状温度值分布图和管廊线缆的表面线性环状损伤值分布图进行解析计算、分析、对比、处理、逐步构建黄色显示或红色显示线缆线段和整个闪烁显示线缆的管廊线缆的线路更换闪烁立体图；然后将管廊线缆的线路更换闪烁立体图发送给工作人员查看，从而将管廊线缆的
老化节点和老化程度较高的管廊线缆直接呈现在工作人员眼前，从而实现了城市地下管廊线路中老化线缆的精准定位功能和人机互动的功能，从而辅助工作人员对老化线缆进行整体或局部的精准化确定和更换，从而使整个巡检过程效率更高，使本发明的智能程度更高，解决了传统城市地下管廊巡检设备虽然功能较多，但是其精准度较低，无法准确高效地对老化线缆进行感应、检测、处理和提醒的问题。
15.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。