[发明专利]埋地输水管道检测装置及方法

说明书

本发明涉及工程测量技术领域，尤其是涉及一种埋地输水管道检测装置及方法。该埋地输水管道检测装置包括：管道检测行走装置以及设置于管道检测行走装置上的检测主机、激光扫描仪、行程记录仪和倾角测量仪；所述检测主机分别与激光扫描仪、行程记录仪和倾角测量仪通讯连接。本发明利用装置可完成管道内部断面形状测绘，与管道断面设计曲线进行差运算，可获得管道断面变形曲线图，并通过行程记录仪精确定位该断面检测位置。

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，尤其是涉及一种埋地输水管道检测装置及方法。

背景技术

管道运输是继传统的公路、铁路、空运、水运方式之后出现的第五种运输方式。管道长距离引调水需要采用有压管道，管道在竣工、运行和停水检修时，需要对管道断面变形进行检测。《给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-2008)》规定管道在工程施工和运行过程中会产生一定的变形，但这种变形必须不影响管道的使用安全，其变形指的是管体在垂直方向直径的变化，又称为“管道径向挠曲值”或“管道径向直径变形率”。管道变形率可分为“安装(初始)变形”和“使用(长期)变形”。无论对玻璃钢夹砂管等柔性管道，还是对金属管道和化学建材管道设计等刚性管道的变形都有严格的控制。虽然管道在铺设施工阶段就对其可能的变形进行了控制，但在承受上填土荷载、车辆荷载以及收到其他外部环境因素影响时，变形仍然不可避免，当这些变形积累到一定的程度时，就可能引起管道的破裂，导致漏水事故发生，导致财产损失，严重会危及社会公共安全。

最先用于管道几何形状检测的仪器是通径内检测器，随着科学技术的发展，国内外比较常用的变形检测技术还有超声波检测法、管内摄像法、激光三角测量法、地面三维激光扫描等方法。

首台检测管内变形的仪器称为TDW Kalipor清管器。设备带有一圈伞状感测臂和里程轮，这些感测臂装在一个中心柱上，沿圆周分布，各自均贴靠在管壁上，在中心柱端部装有一支记录笔，停放在记录纸带上，其记录纸带在两个里程轮之间走动，而里程轮由步进电机带动，不同的里程对应记录纸带相应位置。若管壁有几何变形，变形处的感测臂产生转动，变形大转动幅度就大，并使中心柱移动一定距离，记录笔便会在纸带上留下一些数据。当检测器运行到管道终端后取出时，管道内径变化的程度和位置可以从纸带上看出来。这种早期应用的检测器测量元件同管壁直接接触，因此对管道清洁度要求较高，否则容易产生机械故障。

管内摄像法是一种基于CCTV(Closed-Circuit TV)摄像的管道变形检测技术在应用上已经很成熟，在国外已使用40年。它通过不断的对管壁四周进行摄像，然后对拍摄的图像进行监视、分析从而得到管道的变形情况。这种方法检测起来比较直观，但由于受人眼分辨率的限制，若不对图像进行处理，对变形量小于10％D的形变就很难辨识；若将拍摄的图像制成录像带然后进行分析，其分辨率会更低，只能达到20％D左右。

超声波检测法主要是利用了超声波的脉冲反射原理。超声探头既是信号发射器又是信号接收器，检测时将探头垂直向管道壁发射超声脉冲基波P，探头首先接收到由管壁内表面反射的脉冲F，然后超声探头又会接收到管壁外表面反射的脉冲B，根据基波P与内壁反射波F间的距离d的变化，就能够检测出管道内壁轮廓的变形情况。但这种检测方法检测原理简单，检测数据简单，不足之处在于超声波在空气中衰减很快，因此，使用时一般需要在探头和被测物体之间施加耦合剂。

激光三角测量法是一种高效准确、非接触式的检测方法，具有很多优点。但光电探测器一次只能对管道内表面某一个点进行成像，若要进行全方位的成像检测，需要附加旋转装置，组成激光点扫描轮廓检测系统。目前，激光三角测量系统的主要问题是受入射光束的焦深限制，大范围测量效果不太好，使用高斯光束聚焦时会出现光斑尺寸随测量范围变大而离焦变大的情况，导致无法满足系统的横向分辨率，也无法满足其纵向分辨率。