(57)【要約】本発明は管路変形検出装置に関し、この管路変形検出装置は、管路内に走行するように設けられる走行システム及び走行システムに取り付けられる変形検出システム、測位システム及び制御システムを含み、前記変形検出システムは、管路の変形を検出し、検出結果を制御システムに送信するように設けられ、管路の変形が検出されると、制御システムは測位システムの測位情報を取得し、測位情報をホストコンピュータに送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行システム、変形検出システム、測位システム及び制御システムを含み、前記変形検出システム、前記測位システム及び前記制御システムは、前記走行システムに取り付けられ、
前記走行システムは、管路内を走行するように設けられ、
前記変形検出システムは、管路の変形を検出し、検出結果を前記制御システムに送信するように設けられ、
前記測位システムは、測位情報を取得するように設けられ、
前記制御システムは、検出結果が管路の変形が検出されたことである場合、前記測位情報を取得し、且つ前記測位情報をホストコンピュータに送信するように設けられる、管路変形検出装置。
【請求項２】
前記走行システムは、車体と、車体にそれぞれ接続された第１キャタピラ機構、第２キャタピラ機構及び第３キャタピラ機構を含み、前記第１キャタピラ機構、前記第２キャタピラ機構及び前記第３キャタピラ機構の間の夾角は１２０°である、請求項１に記載の管路変形検出装置。
【請求項３】
前記車体の一端には、ストラットが設けられ、前記ストラットに前記ストラットと摺動接続するスライダが設けられ、前記第１キャタピラ機構、前記第２キャタピラ機構及び前記第３キャタピラ機構は、それぞれ連結ロッドを含み、前記連結ロッドには、それぞれ弾性部材が設けられ、
前記連結ロッドの一端は、前記スライダに接続される、請求項２に記載の管路変形検出装置。
【請求項４】
前記変形検出システムは、前記制御システムにそれぞれ接続されたカメラ、レーザトランスミッタ及びリニアＣＣＤイメージセンサを含み、
前記レーザトランスミッタは、管路の内壁に照射されるレーザ光を発射するように設けられ、
前記カメラは、管路の内壁が前記レーザトランスミッタに照射されたイメージ情報を収集し、前記イメージ情報を前記リニアＣＣＤイメージセンサに送信するように設けられ、
前記リニアＣＣＤイメージセンサは、前記イメージ情報に基づいて管路の内壁が変形したか否かを判断し、判断結果を前記制御システムに送信する、請求項１に記載の管路変形検出装置。
【請求項５】
前記変形検出システムは、さらに、前記制御システムに接続されたＬＥＤライトを含み、前記ＬＥＤライトは、前記カメラによる管路のイメージ情報の収集に照明を提供する、請求項４に記載の管路変形検出装置。
【請求項６】
前記測位システムは、制御システムにそれぞれ接続されるＧＰＳ測位モジュール及び慣性ナビゲーションモジュールを含む、請求項５に記載の管路変形検出装置。
【請求項７】
制御システムに接続される落下検出システムをさらに含み、前記落下検出システムは、前記走行システムの第１端に設けられた第１赤外線センサと、前記走行システムの第２端に設けられた第２赤外線センサとを含み、前記第１赤外線センサ及び第２赤外線センサは、前記走行システムの走行方向と垂直な距離を測定するように設けられ、前記第１赤外線センサにより測定した距離が設定された閾値よりも大きい場合に、前記制御システムは前記走行システムを前記走行システムの第１端から前記走行システムの第２端に向かう方向へ走行させるように制御し、前記第２赤外線センサにより測定した距離が前記設定された閾値よりも大きい場合に、前記制御システムは、前記走行システムの走行を停止させるように制御する、請求項１から６のいずれか一項に記載の管路変形検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本発明は、２０１９年０５月３０日に中国特許庁に出願された、中国特許出願第２０１９１０４６２６８６．９号に対する優先権を主張するものであり、当該出願の全般的な内容は、引用により、本願に組み込まれる。
本発明は、検出分野に関するものであり、例えば、管路変形検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市公共施設の建設の急速な発展に伴い、各種類の大規模、高層ビルが増えており、これらの建物の下に埋設された各種類の管路の数も大幅に増加している。プレローディング、杭打ち、動的締固め、地下水位低下などの建物の基礎工事の期間においては、周辺環境と地形に一定の影響を与え、さらに地下管路の安全に影響を与えることがある。特に、ガス管、水道管及び通信管路等は、管路の変形により破壊されると、常に深刻な結果を招くことになる。地下管路の安全及び工事の順調な進行を確保するために、都市改修工事を行う際に、施工領域付近に埋設された管路の変形を監視する必要があり、特に、工事を有効に指導、管理し、管路の正常機能を確保し、深刻な事故の発生を回避するように、ガス管、水道管及び通信管路に対する監視を強化する必要がある。従来、監視方法としては観測井を掘削する方法が採用され、直接地下管路に対して沈降変位観測を行う。しかし、実際の工事の場合、大部分の施工領域は掘削要件を満たすものではなく、一部の施工領域が掘削要件を満たしていても、一度に観測井を設置する管路を正確に特定することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、管路変形の検出を実現する管路変形検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る管路変形検出装置は、走行システム、変形検出システム、測位システム及び制御システムを含み、前記変形検出システム、前記測位システム及び前記制御システムは、前記走行システムに取り付けられ、前記走行システムは、管路内を走行するように設けられ、前記変形検出システムは、管路の変形を検出し、検出結果を制御システムに送信するように設けられ、前記測位システムは、測位情報を取得するように設けられ、前記制御システムは、検出結果が管路の変形が検出されたことである場合、前記測位情報を取得し、且つ前記測位情報をホストコンピュータに送信するように設けられる。
【０００５】
一実施例において、前記走行システムは、車体と、車体にそれぞれ接続された第１キャタピラ機構、第２キャタピラ機構及び第３キャタピラ機構を含み、前記第１キャタピラ機構、第２キャタピラ機構及び第３キャタピラ機構の間の夾角は１２０°である。
【０００６】
一実施例において、前記車体の一端には、スライダが設けられ、前記ストラットにストラットと摺動接続するスライダが設けられ、前記第１キャタピラ機構、第２キャタピラ機構及び第３キャタピラ機構は、それぞれ連結ロッドを含み、前記連結ロッドには、それぞれ弾性部材が設けられ、前記連結ロッドの一端はスライダに接続される。
【０００７】
一実施例において、前記変形検出システムは、制御システムにそれぞれ接続されたカメラ、レーザエミッタ及びリニアＣＣＤイメージセンサを含み、前記レーザエミッタは、管路の内壁に照射されるレーザ光を発射するように設けられ、前記カメラは、管路の内壁がレーザトランスミッタに照射されたイメージ情報を収集し、イメージ情報をリニアＣＣＤイメージセンサに送信するように設けられ、前記リニアＣＣＤイメージセンサは、イメージ情報に基づいて管路の内壁が変形したか否かを判断し、判断結果を制御システムに送信する。
【０００８】
一実施例において、前記変形検出システムは、さらに、制御システムに接続されたＬＥＤライトを含み、前記ＬＥＤライトは、カメラによる管路のイメージ情報の収集に照明を提供する。
【０００９】
一実施例において、前記測位システムは、制御システムにそれぞれ接続されるＧＰＳ測位モジュール及び慣性ナビゲーションモジュールを含む。
【００１０】
一実施例において、さらに、制御システムに接続される落下検出システムを含み、前記落下検出システムは、前記走行システムの第１端に設けられた第１赤外線センサと、前記走行システムの第２端に設けられた第２赤外線センサとを含み、前記第１赤外線センサ及び第２赤外線センサは走行システムの走行方向と垂直な距離を測定するように設けられ、第１赤外線センサにより測定した距離が設定された閾値よりも大きい場合に、制御システムは走行システムを前記走行システムの第１端から前記走行システムの第２端に向かう方向へ走行させるように制御し、第２赤外線センサにより測定した距離が設定された閾値よりも大きい場合に、制御システムは走行システムの走行を停止させるように制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１におけるモジュールの接続を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施例１における全体構造を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施例１における変形検出システムのモジュールの接続を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施例１に例示された変形検出システムのモジュールの接続を概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施例１における測位システムのモジュールの接続を概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施例２におけるモジュールの接続を概略的に示す図である。
【図７】本発明の実施例２における落下検出システムのモジュールの接続を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の技術案についてさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１３】
実施例１
図１に示すように、本発明に係る管路変形検出装置は、管路内を走行するように設けられた走行システム１及び走行システム１に取り付けられた変形検出システム２、測位システム３及び制御システム４を含み、前記変形検出システム２は、管路の変形を検出して、検出結果を制御システム４に送信するように設けられ、管路の変形が検出されると、制御システム４は、測位システム３の測位情報を取得し、測位情報をホストコンピュータに送信する。
【００１４】
本実施例では、管路内を自動的に走行可能な走行システム１により管路を走査し、同時に、走行システム１には、変形検出システム２、測位システム３及び制御システム４が取り付けられる。ここで、変形検出システム２は、走行システム１が走行する過程で、管路の変形を検出するように設けられる。管路の変形が検出されると、制御システム４は、測位システム３の測位情報を取得し、測位情報をホストコンピュータに送信する。ホストコンピュータは、測位情報を取得した後、測位情報に基づいて管路のメンテナンス又は交換を容易に行う。
【００１５】
本実施例では、図２に示すように、走行システム１は、車体１１と、車体１１にそれぞれ接続された第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４を含み、車体１１には、駆動機構が取り付けられており、駆動機構は、第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４を駆動するように設けられる。第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４の間の夾角は１２０°となり、これにより、走行システム１が管路内で走行する際の安定性を向上させる。
【００１６】
本実施例では、車体１１の前端には、走行システム１の走行方向に沿って第１ストラット１５、第２ストラット、第３ストラットが設けられている。第１ストラット１５、第２ストラット、第３ストラットのそれぞれには、ストラットと摺動接続するスライダ１６が設けられ、前記第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４は、それぞれ連結ロッド１７を含み、前記連結ロッド１７には、それぞれ弾性部材１８が設けられ、前記連結ロッド１７の一端がスライダ１６に連結され、他端がキャタピラ機構とヒンジ接続される。
【００１７】
管路によって管径が異なるため、異なる管径の管路に適用するように、第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４の高さを調整する必要がある。管路の管径が第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４の元の高さよりも小さい場合、弾性部材１８の圧縮機能でスライダ１６を前方側へ押し、これにより、当該管径に適応するように第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４の高さを低くするとともに、弾性部材１８により、第１キャタピラ機構１２、第２キャタピラ機構１３、第３キャタピラ機構１３及び第３キャタピラ機構１４を管路の内壁に密着可能にし、走行システム１の走行がより安定になる。
【００１８】
本実施例では、図３に示すように、変形検出システム２は、制御システム４に接続されたカメラ２１と、レーザトランスミッタ２２と、リニア電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ，ＣＣＤ）イメージセンサ２３とを含み、前記レーザトランスミッタ２２は、管路の内壁に照射するレーザ光を発射するように設けられ、前記カメラ２１は、管路がレーザトランスミッタ２２に照射されたイメージ情報を収集し、イメージ情報をリニアＣＣＤイメージセンサ２３に送信するように設けられ、前記リニアＣＣＤイメージセンサ２３は、イメージ情報に基づいて、管路の内壁が変形したか否かを判断し、判断結果を制御システム４に送信する。
リニアＣＣＤイメージセンサ２３は、光により生じた信号電荷を蓄積することができる光電変換素子である。リニアＣＣＤイメージセンサ２３に特定のシーケンスのパルスを印加すると、蓄積された信号電荷がＣＣＤ内で特定方向に転送され、これにより、自己走査を実現する。リニアＣＣＤイメージセンサ２３は、イメージ情報を走査し、階調検出を行ってビームスポットの円の軌跡を取得し、そして、中心点から各輝点までの距離を測定することにより、管路が変形したか否かを判断する。
【００１９】
例として、図４に示すように、変形検出システム２は、さらに、制御システム４に接続された発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）ライト２４を含み、前記ＬＥＤライト２４は、カメラ２１によるイメージ情報の収集に照明を提供する。
【００２０】
変形検出システム２は、管路内で変形の検出を行う時に、ＬＥＤライト２４が消灯し、レーザトランスミッタ２２がオンされ、そして、変形検出システム２により管路変形が検出されると、ＬＥＤライト２４が点灯し、レーザトランスミッタ２２がオフされる。カメラ２１は、管路変形の画像を撮影してホストコンピュータに送信し、同時に、制御システム４は測位情報をホストコンピュータに送信する。
【００２１】
本実施例では、図５に示すように、測位システム３は、制御システム４に接続されるＧＰＳ測位モジュール３１及び慣性ナビゲーションモジュール３２を含む。
【００２２】
測位システム３は、ＧＰＳ測位モジュール３１とジャイロ及び加速度計で構成される慣性ナビゲーションモジュール３２とを組み合わせることにより、走行システム１の位置の三次元座標を判定する。走行システム１の管路変形検出システム２により管路変形が検出された後に、制御システム４を介して走行システム１の座標位置をホストコンピュータに送信し、変形した管路のメンテナンスや交換が便利になる。
【００２３】
実施例２
図６に示すように、実施例２は、実施例１にさらに制御システム４に接続された落下検出システム５を追加した。検出される管路の多くは、両端が開放しているものであるため、走行システム１が管路内を走行し続けると、管路の一端から落下し、装置全体が破壊されることになる。そのため、実施例２において、落下検出システム５を追加することにより、走行システム１が管路の一端から落下することを回避する。
【００２４】
図７に示すように、落下検出システム５は、走行システム１の前端及び後端のそれぞれに設けられた第１赤外線センサ５１、第２赤外線センサ５２を含み、第１赤外線センサ５１及び第２赤外線センサ５２は、走行システム１の走行方向と垂直な距離を測定するように設けられ、第１赤外線センサ５１により測定した距離が設定閾値よりも大きい場合、制御システム４は走行システム１を後方へ走行させるよう制御し、第２赤外線センサ５２により測定した距離が設定閾値よりも大きい場合、制御システム４は走行システム１の走行を停止させるよう制御する。
【００２５】
走行システム１が管路内を走行する時、第１赤外線センサ５１及び第２赤外線センサ５２により測定したのは管壁までの距離であり、走行システム１の前端又は後端が落下する直前に、第１赤外線センサ５１又は第２赤外線センサ５２により測定したのは地面や水面又は他の基準物との距離であるため、明らかなように、後者の場合、測定した距離は第１赤外線センサ５１又は第２赤外線センサ５２から管壁までの距離よりも大きい。そのため、第１赤外線センサ５１又は第２赤外線センサ５２から管壁までの距離よりもわずかに大きい閾値を設定するだけで、第１赤外線センサ５１により測定した距離が設定された閾値よりも大きい場合、走行システム１が落下する直前であることと判断し、制御システム４は走行システムを後方へ走行させるよう制御する。そして、第２赤外線センサ５２により測定した距離が設定閾値よりもより大きい場合、走行システム１が落下する直前であることと判定し、制御システム４は走行システムの走行を停止させるよう制御し、同時に、走行システム１が検出開始位置に着き、検出が終了し装置全体を取り出す。
【符号の説明】
【００２６】
１  走行システム、１１  車体、１２  第１キャタピラ機構、１３  第２キャタピラ機構、１４  第３キャタピラ機構、１５  第１ストラット、１６  スライダ、１７  連結ロッド、１８  弾性部材、２  変形検出システム、２１  カメラ、２２  レーザトランスミッタ、２３  リニアＣＣＤイメージセンサ、２４  ＬＥＤライト、３  測位システム、３１  ＧＰＳ測位モジュール、３２  慣性ナビゲーションモジュール、４  制御システム、５  落下検出システム、５１  第１赤外線センサ、５２  第２赤外線センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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