本實(shí)用新型涉及壓力管道內(nèi)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是壓力管道內(nèi)檢測(cè)用的球形攝影攝像裝置。

背景技術(shù)：

管道作為五大運(yùn)輸方式之一，是輸送石油、天然氣等關(guān)鍵能源介質(zhì)的主要手段，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“生命線”。隨著“西氣東輸”、“川氣東送”等重大工程的實(shí)施和城市化的高速發(fā)展，管道運(yùn)輸以其高效率、低成本和安全可靠的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿Α９艿蓝氯透g是壓力管道使用過(guò)程中的常見狀況，影響了壓力管道的正常運(yùn)行和安全性。針對(duì)管道的無(wú)損檢測(cè)是保障管道安全性的重要手段。由于埋地、架空、帶包覆層等壓力管道廣泛分布于化工、電力等行業(yè)，常用的外檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)對(duì)不同環(huán)境下壓力管道的安全檢測(cè)已有些力不從心，相比之下，從管道內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)更能適應(yīng)當(dāng)前管道檢測(cè)的復(fù)雜工況，也是實(shí)現(xiàn)量多面廣的壓力管道定期檢驗(yàn)、保障正常運(yùn)行和本質(zhì)安全的有效手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可實(shí)現(xiàn)壓力管道內(nèi)檢測(cè)用的球形攝影攝像裝置，該裝置能夠滿足壓力管道內(nèi)腐蝕與堵塞等隱患的檢測(cè)要求，從而對(duì)壓力管道的安全與運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是：

一種壓力管道內(nèi)檢測(cè)用球形攝影攝像裝置，其特征在于該裝置包括由外層球殼和內(nèi)層球殼組成的雙層球殼、安裝在雙層球殼內(nèi)的攝像攝影裝置、照明裝置、控制單元、三軸加速度計(jì)、角速度傳感器、低頻發(fā)射器、高效能電池以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；所述攝影攝像裝置包含若干高分辨率攝像攝影探頭；所述雙層球殼上均勻布置有若干固定攝像攝影探頭用的攝影孔；攝像攝影探頭和攝影孔均勻分布在球面上，使視頻和圖像數(shù)據(jù)覆蓋整個(gè)管道；所述雙層球殼上均勻布置有若干個(gè)照明孔，所述照明裝置中的若干個(gè)照明燈分別一一布置在照明孔中，以往外發(fā)射照明燈光為攝像攝影探頭提供照明條件。

所述球形攝影攝像裝置外直徑小于所檢測(cè)壓力管道的內(nèi)直徑，其行動(dòng)動(dòng)力來(lái)源于管道內(nèi)部流體介質(zhì)的推力，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過(guò)流體介質(zhì)流量和流速調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)整。

所述外層球殼和內(nèi)層球殼均由兩個(gè)半球拼接形成。

所述內(nèi)層球殼的兩個(gè)半球用硬質(zhì)材料制成且通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)旋緊為一體，起到支撐結(jié)構(gòu)和保護(hù)內(nèi)部的作用，其中旋緊部位嵌有防水用的密封圈。

所述外層球殼的兩個(gè)半球采用彈性材料制成且通過(guò)粘合拼接密封為一體，避免內(nèi)層球殼直接與管道碰撞而受損。

所述雙層球殼上還設(shè)有用于安裝與取出數(shù)據(jù)卡的數(shù)據(jù)卡通孔。

所述攝影孔包括內(nèi)層球殼上固定攝像攝影探頭用的圓柱形通孔以及外層球殼上與柱形孔相對(duì)應(yīng)的倒圓臺(tái)形凹槽結(jié)構(gòu)，倒圓臺(tái)形凹槽結(jié)構(gòu)上裝有保護(hù)攝像攝影探頭用的透明罩殼。

所述硬質(zhì)材料為鋼材或硬質(zhì)塑料。

所述彈性材料為橡膠。

所述控制單元與所述攝影攝像裝置、照明裝置、三軸加速度傳感器、角速度傳感器、低頻發(fā)射器、高效能電池以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等相連，由所述控制單元控制其他部件獲取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；所述低頻發(fā)射器向外界發(fā)射低頻電磁波信號(hào)，由外界的電磁感應(yīng)器感應(yīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述球形攝影攝像裝置的追蹤；所述高效能電池為所述球形裝置內(nèi)攝像攝影裝置內(nèi)各部件供電。

本實(shí)用新型的工作原理是：該裝置在打開開關(guān)后放入待檢測(cè)管道，開始全管程的高頻率拍攝，管道內(nèi)充滿流體，通過(guò)檢測(cè)管道內(nèi)的流體壓力推動(dòng)該裝置行進(jìn)，并通過(guò)控制流量來(lái)調(diào)整該裝置速度。當(dāng)拍攝完成該裝置從管道內(nèi)取出后，可打開數(shù)據(jù)卡通孔的密封結(jié)構(gòu)，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中取出數(shù)據(jù)卡，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦專業(yè)軟件中進(jìn)行分析，獲取探頭及各類傳感器數(shù)據(jù)隨時(shí)間、里程的變化，進(jìn)而分析壓力管道內(nèi)安全狀況，例如同步時(shí)間、里程與視頻圖像信息可獲取缺陷定位，以及視頻圖像信息處理可獲得管道大體狀況等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1、由于探頭均勻分布在整個(gè)球殼上，可以實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)全部空間的攝影攝像，從而捕捉到管道內(nèi)腐蝕等方面的整體情況，漏檢率低；

2、整個(gè)裝置體積小，其直徑小于管道內(nèi)徑，在運(yùn)行過(guò)程中既能借助流體動(dòng)力行進(jìn)，同時(shí)不易卡管；

3、整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、合理，能實(shí)現(xiàn)圖像與視頻信息的全程采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)動(dòng)里程記錄和缺陷位置定位等功能。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中內(nèi)層球殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中內(nèi)層球殼的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3中A部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖3中B部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是實(shí)施例中攝影攝像裝置、控制單元與各傳感器相互關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)用新型所述的壓力管道內(nèi)檢測(cè)用球形攝影攝像裝置(如圖1所示)，包括雙層球殼(即外層球殼1、內(nèi)層球殼2)以及安裝在雙層球殼內(nèi)的攝像攝影裝置20、照明裝置、控制單元3、三軸加速度計(jì)9、角速度傳感器4、低頻發(fā)射器10、高效能電池8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力管道的內(nèi)檢測(cè)。

下面以DN220(單位mm，以下同)的壓力管道內(nèi)檢測(cè)為例，說(shuō)明球形攝影攝像裝置(以下簡(jiǎn)稱球形裝置)的具體實(shí)施方式。

制作1個(gè)Φ110×6外層球殼，球殼由2個(gè)半球殼組合而成，其上共開有26個(gè)均勻分布的倒圓臺(tái)形通孔，其上下直徑分別為36和24。通孔分布位置示意如圖2所示，即在球殼[0，π]的仰角間均布6層布點(diǎn)，依次均勻分布1、5、7、7、5和1個(gè)攝像攝影探頭6(以下簡(jiǎn)稱探頭)，其中球頂和球底各分布1個(gè)探頭，上三層每層均有一點(diǎn)的方位角相同，下三層同理，中間兩層布點(diǎn)數(shù)相同，均勻錯(cuò)開。內(nèi)外兩層球殼上的通孔均為26個(gè)，內(nèi)層球殼的通孔為安裝探頭的圓柱形通孔2-1，直徑為Φ20，位置對(duì)應(yīng)于外層球殼上的倒圓臺(tái)形凹槽結(jié)構(gòu)5(即倒圓臺(tái)形通孔)；探頭安裝在Φ20的圓柱形通孔中，并通過(guò)該通孔與內(nèi)部連接探頭的電路板7相連接。探頭安裝后，在外層球殼倒圓臺(tái)形凹槽結(jié)構(gòu)處蓋有透明保護(hù)殼，為探頭提供了密封和保護(hù)的作用。

內(nèi)層球殼優(yōu)選鋼制球殼，起到支撐結(jié)構(gòu)的作用；外層球殼為彈性材料，用于緩沖球與管道碰撞產(chǎn)生的沖擊力，同時(shí)為探頭提供攝影攝像視角。本實(shí)用新型中內(nèi)層球殼安裝和結(jié)構(gòu)密封示意圖見圖3、圖4、圖5，在2個(gè)半球殼(內(nèi)層球殼上半球2-2和內(nèi)層球殼下半球2-3)邊緣分別加工內(nèi)外螺紋，通過(guò)螺紋16和第一密封圈15實(shí)現(xiàn)球殼的對(duì)接和密封，其中1個(gè)半球殼的底端開有數(shù)據(jù)卡通孔12，用螺紋塞18和第二密封圈17實(shí)現(xiàn)密封，數(shù)據(jù)卡通孔對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器的位置，檢測(cè)結(jié)束時(shí)不需打開整個(gè)球殼，只需打開螺紋塞，取出儲(chǔ)存卡，導(dǎo)出數(shù)據(jù)分析即可。外層球殼同樣分為上下兩個(gè)半球，套在內(nèi)層球殼外，并通過(guò)將兩個(gè)球殼通孔布局一一對(duì)應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)安裝定位，外層球殼兩個(gè)半球合攏處采用粘結(jié)劑對(duì)接粘合，且在內(nèi)層球殼數(shù)據(jù)卡通孔處對(duì)應(yīng)留有通孔，便于取出儲(chǔ)存卡。

球形裝置外直徑小于壓力管道內(nèi)徑，約為管道內(nèi)徑的50％，利用液態(tài)流體推力在壓力管道中行進(jìn)，可有效避免由于壓力管道中障礙物造成的卡管。球形裝置在啟動(dòng)后，通過(guò)壓力管道發(fā)球筒進(jìn)入充滿流體的待檢測(cè)管道，開始全管程的高頻率拍攝，并通過(guò)控制流量來(lái)調(diào)整球形裝置速度。球形裝置在管道內(nèi)行進(jìn)時(shí)，其攝影攝像裝置、控制單元與各傳感器的相互關(guān)系如圖6所示。攝影攝像裝置中不同探頭被設(shè)置指向不同方向，以使拍攝到的圖像之間不會(huì)有空隙，且圖像能夠覆蓋管道內(nèi)所有空間，所獲得的視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)保存。照明裝置由眾多LED照明元件組成，布置在探頭周圍，負(fù)責(zé)為壓力管道內(nèi)的昏暗環(huán)境提供照明。當(dāng)球形裝置進(jìn)入管道后，低頻發(fā)射器發(fā)射低頻電頻電磁波，由外界電磁感應(yīng)器進(jìn)行感應(yīng)關(guān)聯(lián)，角速度與三軸加速度傳感器捕捉記錄球形裝置運(yùn)動(dòng)信息傳遞給控制單元；所獲得的視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)保存。低頻發(fā)射器用于向外界發(fā)射低頻電磁波信號(hào)；當(dāng)球形裝置進(jìn)入管道后，由外界的電磁感應(yīng)器感應(yīng)信號(hào)，跟蹤球形裝置的蹤跡，實(shí)現(xiàn)在地面上對(duì)管道內(nèi)運(yùn)行裝置的定位與跟蹤；并便于在卡管等情況下及時(shí)取出球形裝置。高效能電池為球形裝置內(nèi)攝像攝影裝置、照明裝置、控制單元及各傳感器等提供能源，使球形裝置能夠長(zhǎng)距離工作。

控制單元通過(guò)導(dǎo)線與攝影攝像裝置、照明裝置、角速度傳感器與三軸加速度傳感器、低頻發(fā)射器、高效能電池以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等相連，根據(jù)三軸加速度計(jì)與角速度傳感器獲取的球形裝置運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)距離等信息，控制所有探頭同時(shí)觸發(fā)曝光、攝影或攝像。

在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程完成之后，可將球形裝置中的儲(chǔ)存卡取出，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，通過(guò)專用軟件進(jìn)行解析。在具體處理時(shí)，通過(guò)將時(shí)間、運(yùn)動(dòng)里程、視頻圖像等信息一一對(duì)應(yīng)后，形成沿壓力管道管線方向連續(xù)的視頻與圖形信息，通過(guò)視頻與圖形信息的觀察分析，觀測(cè)是否存在表面的腐蝕、介質(zhì)沖刷造成的沖蝕、表面損傷、壁厚減薄等，判斷壓力管道內(nèi)部安全狀況。通過(guò)與時(shí)間、里程的同步分析，分析定位缺陷位置。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施案例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。