管道内窥摄像系统的研究

管道内窥摄像系统的研究

罗志丰,陈晟,肖凌杰,吴晨飞,郑天都,张博

（国网黄山供电公司安徽黄山245099）

摘要：在当今发展的今天，网络摄像头是我们常见的一种科技产品，本文针对管道内窥摄像技术进行研究，分析它的原理和工作方式。

关键词：摄像头；管道；控制器；智能影像系统

1、引言

电力系统在输送电力时，一般靠两种方式实现，高空架设电缆和地下埋入电缆，但是随着城市化进程的加快，城市建筑物等设施的密度不断扩大，高空架设电缆的输电线路在城市内并不适用；大多采用高压电缆埋入地下的铺设方式，保证城市环境不被破坏[1]。

但是在电缆排管敷设过程中，排管堵塞导致电缆无法穿过的情况是最严重、最头疼的问题。电力电缆通过电缆排管敷设，最难解决的是排管堵塞导致的电缆无法穿过。由于施工现场泥沙较多，下雨和积水会导致泥沙流入管道内，长时间阻塞管道，尤其在备用排管和过河、过马路顶管使用时这种现象尤为严重。同时一些运行时间较长的电缆排管可能因外力因素被异物堵塞，表面上很难被发现。如何在电缆敷设之前探查排管内是否堵塞也是一个大问题，传统的电缆排管内堵塞探查是通过人力往排管内伸直杆的方式实现的，现在设计一种基于可视化的管道内窥系统用于排管内堵塞情况的探查，提高工作效率，确保探查结果的准确性。

2、设备介绍

管道内窥摄像系统的组成：（1）高清摄像头：用于采集管道内的画面，可防水防尘；（2）彩色显示屏：将高清摄像头采集到的画面直接显示在屏幕上，显示屏还可以显示其他数据，如放线长度；（3）控制箱：可用于调节摄像头角度，亮度，文件等功能；（4）收放线装置：可探测长达100米的管道内部情况。

主要技术参数：(1)180度探测角度，可360度旋转；（2）8寸LCD彩色屏；（3）128G固态硬盘；（4）续航6小时；（6）探测长度100米。

3、设备工作原理

管道内窥摄像系统前端采用的是高清CMOS摄像头进行采集画面的，CMOS摄像头包括图像传感器和处理电路，图像传感器如EV76C560AR表面包含有几十万到几百万的光电二极管，当光电二极管受到光照射时，就是产生电荷[2]，从而就将投射到CMOS靶面上的光电信息转换成数字图像信号；图像信号再经由板间连接器输入到处理器上，最后通过线束传输到控制器上。

控制器收到图像数据后立即通过I2C协议将其投射到与控制器连接的LCD屏幕上，LCD屏的图像数据是实时更新的，并且高清摄像头采集的图像分辨率可达到1080P，所以数据量十分巨大，所以采用I2C协议传输数据，I2C协议传输速率在高速模式下，可达到3.4Mbit/s,完全可以满足图像数据传输的要求。

在设备使用过程中，还可以对摄像头进行调节，摄像头与控制器连接的线束是双向的，摄像头既可以传输数据给控制器，还可以接受来自控制器发送过来的命令数据；控制器通过控制操作杆可以转动管道内摄像头的方向，此是通过在摄像头上安装了一个电动小马达实现的，通过对马达的控制可以带动摄像头转动；在摄像头上面还带有6颗高亮度的LED灯珠，通过调节与它串联的电阻阻值大小可以改变LED灯珠的亮度，实现摄像头在管道内采集清晰的画面。

4、设备使用方式

管道内窥摄像系统是一套智能化检测设备，其主要流程如下：

设备在使用前并不是整体的，分为各个模块，有控制器、摄像头、显示屏、绕线架等；所以在每次使用时要将它们进行连接，因为每个模块接口都是不同的，按照一一对应连接，在连接过程中由于摄像头和控制器之间的线束有100米，在安装之前为了验证设备是否正常，可以先不连100米线束，用50厘米的调试线先验证设备是否可以正常工作，当正常工作时再换成100米的线束。

当验证设备可以正常使用时，接下来就进行管道探查工作，将摄像头缓慢伸进所要探查的管道内，在显示屏上查看管道内是否有堵塞部位，通过控制器操纵杆转动摄像头方向进行360度无死角查看，通过旋钮开关控制摄像头上的LED灯珠的亮度，调节到一个合适的亮度保证摄像头采集的画面最清楚；当探测完一段管道后，继续将摄像头往管道里面伸，摄像头进入管道内的距离通过绕线架上的计数器实时显示在显示屏上。

控制器是整套管道内窥摄像系统核心设备，前面介绍了它的控制功能，比如控制摄像头转动，控制摄像头上的LED灯珠亮度；它还具有强大的数据处理功能；

控制器在视频显示时有两种模式，实时显示模式和录像模式；在实时显示模式中只能观看管道内的画面，不能对画面进行操作；当切换到录像模式时，可以观看实时管道内的画面，并且可以对其进行录制，录制结束后可以对其命名操作，方便以后查看。控制器内自带128G固态硬盘，如果内存不够可以插入内存卡进行扩充内存，录制的文件还支持拷贝功能，可以从自带的固态硬盘拷贝到U盘里，也可以从U盘里拷贝文件到自带的固态硬盘里。

5.结语

管道内窥摄像系统是目前用于管道内窥检测评估最常用、有效的方法，该系统能迅速地检测管道内部情况并通过高清晰度显示器显示实时图像，同时也可将图像信息存储在系统硬盘上[3]。

管道内窥摄像系统是一套集成探测设备，实现了智能化管道检测，提高工作效率，加快电力系统输电线路敷设的进程，更推动了电力智能化发展趋势。

参考文献：

[1]王昱然、王静甫、潘飞飞，长距离电缆输电线路的架设和运行[A].电力设备，2017.

[2]田睿、陈春宁、邸男、孙海超，一种CMOS相机测量系统的设计[A].液晶与显示，2014.

[3]赵正，管道内窥摄像检测系统设计.西安电子科技大学,2007.