Wangyong Tao 1, 1,2 Jun Zhu, Li Dongming 1, Hu Yabin 1
(1. Université chinoise de géosciences (Wuhan) School of Automation, Wuhan 430074, Chine; 2. Hubei Radio et University School TV de télécommunications, Wuhan 430074)
Technologie d'imagerie de détection sonar est une technologie importante de la détection de l'état du canal de drainage municipal. Le développement du canal de drainage du système d'imagerie par écho d'impulsion de sonar sur la base du principe introduit en rotation continue balayage paroi d'imagerie sonar, compte tenu de la conception globale d'imageurs de sonar, élaboré pour atteindre le dispositif de commande principal et la sonde méthode, et enfin testé des expériences de simulation à l'intérieur des tuyaux et des drains du site du projet. Les expériences montrent que le développement du système d'imagerie sonar peut afficher la mesure en temps réel du profil du tuyau de vidange et un positionnement précis de la conduite avec quantifiée, possède d'excellentes propriétés et une bonne faible taux d'erreur de perspective du marché, une consommation et de la stabilité d'énergie portable, faible.
drains municipaux; imagerie sonar; transducteur focalisé, la paroi de balayage; condition de détection
CLC: TH762
Code de document: A
DOI: 10,16157 / j.issn.0258-7998.2017.01.029
format de citation chinois: Wangyong Tao, Jun Zhu, Li Dongming, etc. drains municipaux sonar de détection de système d'imagerie Technologie électronique, 2017,43 (1): 111-113,117.
Anglais format de citation: Wang Yongtao, Zhu Jun, Li Dongming, et al. La conception du système d'imagerie sonar pour la détection de la canalisation de drainage municipaux .Application Technique électronique, 2017,43 (1): 111-113,117.
0 introduction
la construction et l'entretien du réseau de drainage souterrain urbain sont les grands projets de nouvelle urbanisation « Treize Cinq » période, il est une partie importante de la « éponge City » . Le drainage système de réseau est le « système de drainage » de la ville, responsable de la collecte des eaux usées urbaines, les eaux usées industrielles, l'eau de pluie et d'autres liquides, le transport et les fonctions de traitement. Une fois que les dommages se fissure drains, l'effondrement, les problèmes de blocage des sédiments de troubles, va inévitablement conduire à des drains d'eau à travers l'écosystème de la région sont détruites, les sols contaminés, et d'autres conséquences graves urbaine engorgement des sols .
Drainage système de détection de canal peut détecter le pipeline de la maladie, les départements concernés pour assurer la canalisation endommagée réparation en temps opportun. Drainage système de détection de canal actuellement principalement trois types: système d'inspection de canalisation CCTV (télévision en circuit fermé, CCTV), système de détection sonar périscope et le système de détection. inspection CCTV est d'utiliser une méthode de détection de la plus longue, plus de 30 ans d'histoire d'utilisation en Europe, son utilisation principale de la technologie vidéo, se déplaçant dans la canalisation en utilisant une voiture de détection et d'enregistrer la vidéo de paroi de la conduite de la vidéo est analysée par un technicien pour évaluer pipeline état . Bien que la technologie CCTV est mature, mais l'opération proprement dite est très compliquée. Nécessaire avant que le bloc de contrôle de télévision en circuit fermé de canalisation, aspiration des boues, le nettoyage, le pompage et d'autres pré-traitement, et sont soumis à un grand temps d'impact, comme la pluie pas la construction, les coûts élevés de tests. Technologie d'imagerie sonar au cours des dernières années, la montée de la technologie d'inspection de canalisation, n'a pas besoin de le faire avant qu'il ne draine une pré-construction, une fois le dispositif sonar se déplace dans un état de conduit de tuyau peut être affiché en temps réel, la construction peut aussi être la pluie normale, détecter avec de simples, à faible coût, les avantages d'un bon effet. À l'heure actuelle, l'utilisation de l'équipement de détection du sonar de pipeline d'équipement tout importé, la conception d'un système pour réaliser une imagerie drains de localisation des équipements de détection du sonar.
Une ligne de drain principe imagerie sonar
Le principe de drains sont basées sur des techniques d'imagerie en fonction des impulsions d'écho . Instrument muni d'un moteur pas à pas et les transducteurs de sonar de focalisation interne, moteur pas à pas pour entraîner le transducteur autour de son rotation de 360 ° dans le canal de drainage et l'émission continue de signaux sonar, le temps de propagation et de l'amplitude du signal réfléchi est mesuré et enregistré vers le bas dans un tuyau montrent une vue en coupe transversale à travers une condition de détection de l'intégrité du pipeline observation vue en coupe du tuyau.
La distance entre le transducteur et la paroi du tuyau peut être réfléchi le temps de propagation du signal calculé . Il est calculé comme suit:
Où: v est le sonar de la vitesse de propagation dans les eaux usées, les échantillons d'eau avant la détection de dimensions connues de chargement des conteneurs à partir de l'objet dans le pipeline Trouvé obtenu; t provient du temps de propagation du signal réfléchi; mur de D et le transducteur la distance entre les deux.
Diverses propriétés de l'amplitude de l'onde réfléchie de la paroi du tube peuvent être mis à réagir . La taille de l'énergie d'onde réfléchie par le coefficient de réflexion R peut être exprimé, l'expression du coefficient de réflexion de la manière suivante:
Où: 1, v1 sont la densité et de la vitesse acoustique dans le tuyau des eaux usées, 2, v2 sont drains vitesse acoustique et la densité de la paroi, qui est appelé le produit des deux graines v impédance acoustique, les propriétés acoustiques des tubes de réaction ?.
2 Le système de détection de formation d'image de drains
2.1 Architecture du système
Drainage système d'imagerie sonar de canal est une commande complexe, le système d'acquisition de données, un contrôleur principal (avec un logiciel d'acquisition particulière), la sonde (également connu sous le nom de l'unité sous-marine, engin flottant de transport) et un chemin de câbles constitué de trois parties . Configuration analogique et le fonctionnement de l'ensemble du système représenté sur la figure 1.
2.2 conception du contrôleur hôte
Le contrôleur de système est le centre de commande maître, l'ordre de commande via l'interface USB de la réception de l'ordinateur , la composition selon l'encodeur de format de protocole « paquet de commande » à la sonde. Le dispositif de commande principal reçoit la sonde sur long câble de transmission haut, le paquet de données « paquet » comprend des signaux analogiques et numériques par l'intermédiaire du circuit de commutation analogique est déterminée, un signal numérique en conformité avec la puce CPLD XC95144XL décodé format de protocole, le signal analogique est soumis après conditionnement du signal par l'analogue de puce AD7760 convertisseur numérique convertit les données transmises au microcontrôleur, par des algorithmes dédiés analyser les données après le tampon mémoire IS61WV25616AL, éliminer les interférences de l'encombrement, de fournir des données utiles, et enfin affiché à l'ordinateur via l'interface USB. La figure 2 est un dispositif de commande avant et un bloc-diagramme du circuit de commande de l'acquisition de données.
le signal Drains détection d'écho sonar appartenant à la catégorie de détection de signal faible , et à des degrés divers des différences d'amplitude des dommages ou de la corrosion du diamètre de la paroi du tube de taille différente, un grand signal d'écho à partir du microvolt à V niveau, le système d'acquisition de données, en particulier le convertisseur analogique-numérique d'échantillonnage de vitesse, la précision et la plage dynamique ont des exigences plus élevées. Le système utilise une sortie de données de 2,5 MHz, la précision de 24 bits, une plage de dynamique étendue de l'analogique au convertisseur numérique AD7760, son schéma de circuit du matériel représenté sur la figure 3.
2.3 Conception de la sonde
Un assemblage de l'ensemble du système sonde de détection, y compris capteur sonar, un capteur de pression, un capteur de température, un capteur de posture. Après réception de la sonde à l'unité de commande maître envoie le « paquet de commande », exécuter la commande de décodage de format de protocole, les données collectées (y compris les signaux sonar codés, la température, la valeur de tension, la valeur de l'inclinaison, de la valeur d'angle de rotation analogue) " paquet de données « est envoyé à l'unité de commande maître. La figure 4 est une acquisition de données et de la sonde de signal schéma synoptique de circuit d'attaque.
Drainage des systèmes de sonar d'imagerie sonar de qualité de canal, en plus des signaux d'écho en relation avec les caractéristiques intrinsèques de la sonde, l'excitation principaux et des circuits de réception en fonction du transducteur de sonar. La figure 5 est un schéma de circuit d'excitation de transducteur de sonar à haute tension, le circuit de l'impulsion haute tension secondaire du transformateur 600 V crête. La figure 6 est un schéma de circuit de transducteur de sonar d'un circuit amplificateur à gain commandé en tension recevant potentiomètre AD603, 10 kQ sur le connecteur du tableau de bord J7 est connecté, en ajustant le potentiomètre, le gain de signal entre 0 dB ~ 40 dB variation, D5 D8 ~ 4 diodes IN4148 si l'écrêtage d'entrée AD603 à -1,4 V ~ + 1,4 V.
3 résultats et analyse expérimentale
Expérimentale divisé en deux parties, l'une est l'utilisation des expériences de simulation dans la tuyauterie à l'intérieur, dans le cas de l'analogue connu et un diamètre de tuyau de la position du défaut, des signaux d'écho sonar collectés pour vérifier la situation réelle peut être défauts de pipeline simulés de la réaction, tandis que la conception du système de vérification raisonnable, deux expériences sur le terrain est le véritable canal de drainage, vérifier si les exigences de performance de la conception, et de vérifier la stabilité de l'ensemble du système de détection dans l'environnement hostile. La figure 7 est une carte physique canal de drainage système d'imagerie sonar, la gauche est le contrôleur principal, le câble se trouve à droite, et la face avant est flottant moyen de sondes connectées au câble principal de commande tandis que l'autre côté est sonde connectée.
conduit circulaire analogique en utilisant une cuve en plastique peint en béton autour de la paroi intérieure, le diamètre réel de 238 mm. La sonde est placée dans un seau en plastique, les ondes de sonar plastique à l'intérieur du cylindre angle d'étape de balayage en rotation continue 0,9 °, 400 chaque balayage périphérique, tracé temps amplitude et la propagation sonar du signal d'écho, l'image réaction plastique transparent la paroi intérieure du canon de la situation, et peut localiser avec précision et marquer les objets. La figure 8 montre la cuve en quatre doigts, la figure 9 représente une chicane placée dans une cuve en matière plastique. Les résultats du test comparatif taille réelle et la taille des différents défauts et diamètre des fûts en plastique, comme indiqué dans le tableau 1. Les résultats montrent que le taux d'erreur du système est faible, la précision pour répondre aux applications pratiques.
Drainage système d'imagerie sonar de canal détecte plusieurs expériences d'ingénierie dans le domaine de la conduite de vidange. La Fig.. La figure 10 est une imagerie sonar à drains des boues de Hunan de recensement, les drains de diamètre 800 mm, épaisseur de la boue 122 mm, 15% de la surface en coupe transversale du conduit est bloqué, pour atteindre les exigences du dragage, vu à partir des figures et de la grande quantité de matières solides en suspension dans le conduit. Drains erreurs de mesure de diamètre, comme indiqué dans le tableau 1.
4 Conclusion
Technologie de détection d'imagerie sonar drains municipaux pour ce papier présente le pipeline sonar conception de l'architecture du système d'imagerie, pour réaliser les tests de simulation de laboratoire et de la tuyauterie sur le terrain des drains municipaux. Les résultats expérimentaux montrent que la conception de l'imageur sonar pipeline standard « inspection des égouts urbains et l'évaluation des règlements techniques (CJJ 181-2012) » nécessaire dans l'équipement de détection sonar, atteint le niveau du même type de matériel étranger, en temps réel drains détecter et afficher une variété de défauts, la portabilité, faible consommation d'énergie et d'autres défauts de pipeline de performance nettement supérieure et de bonnes perspectives de marché.
références
Questions voiture Wu, Zhang Kun, Zhao Yang. Notre drainage et de la saturation en eau éponge analyse de la construction urbaine . Construction Science et technologie, 2016 (1): 22-25.
Wang Dong. Ministère de l'eau à fond les ressources en eaux souterraines: très probablement pas potable contaminée Découvert . Nouvelles quotidiennes, 11/04/2016 (15).
Un pic de corrélation. « Urbain égout Détection et évaluation Spécification technique » CJJ181-2012 Guide de réalisation . Pékin: la Chine industrie du bâtiment Press, 2013.
XIAO déterminée, Zhang, San Wu, et l'enregistrement des motifs d'imagerie . Pékin: l'industrie pétrolière Press, 2010.
Pang Jufeng, Li Chang Xing, Shi Zhenfei, etc. principe de l'exploitation forestière et de l'équipement . Pékin: Science Press, 2008.
Fengqi Ning, Ju Xiaodong, ville offset, etc. matériel d'exploitation forestière principe . Pékin: l'industrie pétrolière Press, 2010.
PACE N G.Ultrasonic arpentage de canalisations d'eaux usées à pleine charge .Electronics et génie des communications Journal, 1994 (6): 87-92.
GHAZALI S N M, YAHYA N A M, SULAIMAN S.Charac-terization de réseaux de Bragg en tant que capteur de température optique pour l'inspection des fuites d'eau de pipeline .System ingénierie et de la technologie (ICSET), 2013 IEEE 3ème Conférence internationale sur 2013: 173-177.
GOMEZ F, ALTHOEFER K, L SENEVIRATNE D.Modeling de capteur ultrasons pour l'inspection de tuyau .Robotics et automatisation, 2003.Proceedings.ICRA'03.IEEE Conférence internationale sur, 20032 (2): 2555-2560.
M. Liu, Guo salaire seulement, Peng Xinwei, etc. configuration à base de FPGA CY7C68013A et conception de l'interface Technologie électronique, 2013,39 (2): 18-21.
Cai E, Li Dongming, Hu Yabin, etc. La conception du système de tension du câble de surveillance à distance pont (MEMS) sur la base Technologie électronique, 2015,41 (10): 68-70.
