申请/专利权人：中国市政工程华北设计研究总院有限公司

申请日：2024-04-07

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN117990184B

主分类号：G01F23/292

分类号：G01F23/292;G01F23/296;G01B11/06;B08B3/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2024.05.24#实质审查的生效;2024.05.07#公开

摘要：本发明公开了一种具有多点位监测功能的高精度激光泥位计，该泥位计包括挂架及泥位计枪机，该挂架上水平扭转并倾角调节支撑泥位计枪机；泥位计枪机包括壳体，以及布设在壳体内部的多普勒光学测距单元和气液烘干冲洗单元，其中壳体固设在挂架上，壳体内部的多普勒光学测距单元通过透镜调节激光焦点以识别管道内的泥水分界面，且多普勒光学测距单元的光输出端由气液烘干冲洗单元进行烘干冲洗。该泥位计通过调整激光焦距测量泥水分界面位置，即测量管道内流速为N的水与流速为0的泥面的交汇面位置，最后通过焦距调整量比例计算管道内泥位厚度，以避免现有泥位计无法测量流动状态液面下泥位厚度的问题。

主权项：1.一种具有多点位监测功能的高精度激光泥位计，其特征在于：该泥位计包括挂架及泥位计枪机，其中挂架固设在检查井内部，该挂架上水平扭转并倾角调节支撑泥位计枪机；所述泥位计枪机包括壳体，以及布设在壳体内部的多普勒光学测距单元和气液烘干冲洗单元，其中壳体固设在挂架上，壳体内部的多普勒光学测距单元通过透镜调节激光焦点以识别管道内的泥水分界面，且多普勒光学测距单元的光输出端由气液烘干冲洗单元进行烘干冲洗；所述多普勒光学测距单元包括光筒，该光筒内部由光输入端向光输出端依次设置有激光发射接收装置、固定凸透镜、活动凸透镜及泥位计外置镜片，且光筒的内部设有调焦电机、调焦齿轮、调焦齿条杆、固定座及活动座；所述调焦电机固设在光筒的光输入端内部，该调焦电机的动力输出端通过调焦齿轮啮合连接调焦齿条杆；所述调焦齿条杆轴向滑动贴合在光筒的弧面内壁上，该调焦齿条杆的中段滑动穿透固定座，且调焦齿条杆的端部固定连接活动座；所述固定座上固接固定凸透镜；所述活动座上固接活动凸透镜；所述气液烘干冲洗单元包括水冲洗系统及空气烘干系统；所述水冲洗系统及空气烘干系统的介质输出端分别通过独立的连管向泥位计外置镜片喷淋气液；所述水冲洗系统的介质输入端设有加压水泵，该加压水泵固设在壳体内部，且加压水泵上连通有穿透壳体的加水孔；所述空气烘干系统吸取壳体内部的用电设备散热，并将热空气喷至泥位计外置镜片以进行烘干除雾，该空气烘干系统包括空气泵，该空气泵固设在泥位计枪机的壳体内部，且空气泵的进气端连通有环绕型抽气管，空气泵的排气端连通连管；所述环绕型抽气管的进气端布设在壳体内部的用电设备外周并抽取带有设备运行热量的空气；所述连管内设有加压组件，该加压组件包括内管、外管及弹簧活塞，其中内管一端连通加压水泵或空气泵，外管一端连通有喷头；所述内管的介质输出端轴向延伸至外管内部并径向开设有多个轴向间隔设置的管道通孔，该内管的内部轴向弹性顶撑连接有弹性封堵多个管道通孔的弹簧活塞；所述挂架包括井壁架及枪机架，其中井壁架的一端固设在检查井的内壁上，井壁架的另一端在水平面上旋转挂接枪机架，且枪机架的底部在竖直方向上仰角调节挂载泥位计枪机；所述井壁架包括固定板、支撑杆及固定盘，其中固定板通过膨胀螺栓固定在检查井的井壁上，固定板的一侧沿检查井内径向固设有多根支撑杆；所述支撑杆的末端以水平姿态固接固定盘；所述枪机架包括连接盘、转盘、侧向挂杆及翻转挂板，其中连接盘螺栓固接井壁架的固定盘，连接盘的中部轴向穿透并周向旋转连接转盘；所述转盘的底面上对称固设有多根侧向挂杆，该侧向挂杆的底部旋转挂接翻转挂板；所述侧向挂杆的上部固设有水平转向电机，侧向挂杆的下部转动连接有仰角调整齿轮；所述连接盘的底面上同轴固设有固定齿，该固定齿中部的光轴段周向旋转并轴向限位挂接转盘，且固定齿底部的齿牙段与水平转向电机的动力输出端啮合连接；所述翻转挂板的两侧设有翻转云台，该翻转云台与仰角调整齿轮啮合连接；本发明的监测方法为：步骤一：标定，先以泥位计监测标准管道，该标准管道管径与待测实际管道相同，且管道内充水但无积泥；焦点路径沿管道内壁轴向延伸，以扫描不同轴向位置管壁与管内水的分界面，定义此面为标准的0积泥面；监测过程中激光焦点落在管壁与管内流体交汇面的位置，并以此定位活动凸透镜的焦距调整量，以该调整量作为0厚度管道积泥的初始标定值；步骤二：单点位监测，以激光发射接收装置发射激光，依次经固定凸透镜、移动凸透镜及泥位计外置镜片发射聚焦激光，通过激光发射接收装置收集该聚焦激光的焦点反射回的光信号，以此判定该焦点位置的流体流速，当流体流速为N，且N≠0时，判定该激光焦点位于管内流体中部位置；而当流体流速为0时，判定该激光焦点位于管道积泥的泥面位置；通过判定管道流速由N转0的瞬态，定位活动凸透镜的焦距调整量，并与焦距标定值进行对比，以此推算出管道积泥的厚度；步骤三：监测时，由泥位计枪机水平扭转、竖直翻转并配合活动凸透镜的焦距调节，以轴向分布的螺旋状激光焦点路径监测整体管道内壁多点位的管道积泥、管道破损、管道内陷及管道锈蚀的管道内壁侵限故障。

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