本发明属于管道管理技术领域，涉及到一种基于大数据的管道缺陷检测系统。
背景技术：
排水管道指汇集和排放污水、废水和雨水的管渠及其附属设施所组成的系统，排水管道正常，便于进行污水、废水的排放，近年来，随着我国城镇化建设的快速发展，排水管道的构建得到迅速的发展，但是随着排水管道所在的环境参数以及路面车辆对管道的碾压，管道损坏严重，往往低于排管设计的规范使用年限要求，例如，目前管道常出现堵塞、断裂、渗水等严重问题，降低了管道的使用寿命，且增加了因管道问题而引发的损失和交通通行事故等。
目前，为了提高对管道堵塞等问题，工作人员会定期对管道进行检测，并根据检测情况对管道进行维修，以提高管道的排水能力和使用寿命，但是，通过人工对管道进行缺陷检测，不仅增加大量的人力、物力，而且检测效率低，由于存在主观意识，无法准确地判断管道的缺陷程度，且无法根据管道当前所处的环境状况提前预估管道的使用寿命，避免因管道使用寿命到而造成的管道堵塞以及排水不足等问题，进而无法及早地跟换缺陷管道，影响管道排水和通行等问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供的一种基于大数据的管道缺陷检测系统，通过管道调参分析模块、管道环境采集模块、管道调参分析模块、数据优化整理模块以及云服务器等，可分析管道在当前环境下的裂痕演变影响系数，并根据裂痕演变影响系数分析管道预期的使用寿命，解决了现有技术中存在的管道缺陷检测的准确性差、无法预估管道使用寿命等问题，进而无法实现对管道更换的预警提醒。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于大数据的管道缺陷检测系统，包括图像采集模块、图像筛选处理模块、管道调参分析模块、管理数据库、管道环境采集模块、数据优化整理模块、云服务器、预估测评模块和监管提示终端；
所述图像采集模块与图像筛选处理模块连接，图像筛选处理模块与管道调参分析模块连接，云服务器分别与管道调参分析模块、管理数据库、数据优化整理模块、预估测评模块连接，管道环境采集模块分别与数据优化整理模块和管理数据库连接，预估测评模块分别与监管提示终端和管理数据库连接；
所述图像采集模块用于采集管道内部的图像，并将采集的图像发送至图像筛选处理模块；
所述图像筛选处理模块用于接收图像采集模块发送的排水管道内部的图像，对采集的管道内的图像进行图像信噪比处理，筛选出图像信噪比大于设定信噪比阈值的图像，并将筛选出的信噪比大于设定信噪比阈值的图像发送至管道调参分析模块；
所述管道调参分析模块用于接收图像筛选处理模块发送的信噪比大于设定信噪比阈值的图像，对信噪比大于设定信噪比阈值的图像进行管道图像参数调节，以调整至设定的标准图像参数，并提取经图像参数调整后的管道图像中的裂痕，将提取的裂痕分别与管理数据库中存储的各裂痕长度等级对应的裂痕长度以及各裂痕宽度等级对应的裂痕宽度进行对比，获取经图像参数调整后的管道图像中裂痕长度等级和宽度等级，并将管道图像中裂痕长度等级和宽度等级分别发送至管理数据库和云服务器，同时，将经图像参数调整后的管道图像以及图像参数发送至管理数据库；
所述管理数据库用于存储管道调参分析模块发送的经图像参数调整后的管道图像、图像参数以及管道图像中裂痕长度等级、宽度等级，并存储各裂痕长度等级和裂痕宽度等级，各裂痕长度等级对应不同的裂痕长度范围，不同的裂痕宽度等级对应不同的裂痕宽度范围；且管理数据库存储各排水管道内的温度、湿度、水流速度以及管道内壁上端的压力环境参数，并存储各水流等级对应的水流速度范围以及各压力等级对应的管道内壁上端所受的压力范围，同时，接收预估测评模块反馈的管道按照先前环境因素下的预期跟换寿命；
所述管道环境采集模块包括若干管道环境采集单元，管道环境采集单元安装在管道内，用于实时检测管道内的温度、湿度、水流速度以及管道内壁上端所受的压力，并将检测的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力分别发送至管理数据库和数据优化整理模块；
所述数据优化整理模块用于接收管道环境采集模块发送的排水管道内的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力，对接收的排水管道内的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力进行优化处理，获得前后采集时间段内的平均温度集合、平均湿度集合，并将每天管道内的水流速度与设定的各水流等级对应的流速范围进行对比，以筛选出管道内水流速度在不同水流等级下的流淌时间集合，将每天管道内所受的压力与各压力等级对应的压力范围进行对比，以筛选出管道每天所受的压力时间集合，并将优化处理后的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合发送至云服务器；
所述云服务器用于接收管道调参分析模块发送的管道图像中裂痕长度等级和宽度等级，同时提取管理数据库中存储的上一采集时间段采集的管道图像中裂痕长度等级、宽度等级以及获取前后两次采集的图像参数，提取图像参数中的图像采集时间；
所述云服务器还用于接收经数据优化整理模块优化处理后的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合，云服务器根据前后两次采集的间隔天数m分别对应的管道图像中裂痕长度等级、宽度等级，以及前后两次采集的间隔天数m内对应的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合，统计管道受环境影响下的裂痕演变影响系数，云服务器将管道受当前环境影响下的裂痕演变影响系数发送至预估测评模块；
所述预估测评模块接收云服务器发送的管道在当前环境影响下的裂痕演变影响系数，并获取管道对应的裂痕长度等级阈值和裂痕宽度等级阈值，预估测评模块根据接收的管道裂痕演变影响系数、裂痕长度等级阈值、宽度等级阈值以及当前的裂痕长度等级和裂痕宽度等级，预估管道在当前环境影响因素下从当前到管道裂痕阈值的预期跟换寿命
所述监管提示终端用于接收预估测评模块发送的管道预期跟换寿命，并实时跟踪管道的使用时间是否达到预期跟换寿命，以提示道路管理人员对到达预期跟换寿命的管道进行更换。
进一步地，各裂痕长度等级分别为e1,e2,...,ei,...,en,各裂痕长度等级对应的裂痕长度范围分别为：l1-l2,l2-l3,...,li-l(i-1),...,ln-l(n-1)，各裂痕宽度等级分别为f1,f2,...,fj,...,fn，各裂痕宽度等级对应的裂痕宽度范围分别为：h1-h2,h2-h3,...,hj-h(j-1),...,hn-h(n-1)，ei表示为第i个裂痕长度等级，fj表示为第j个裂痕宽度等级，li-l(i-1)表示为第i个裂痕长度等级对应的裂痕长度范围，hj-h(j-1)表示为第j个裂痕宽度等级对应的最大裂痕宽度。
进一步地，各裂痕长度等级对应的比重系数分别为pe1,pe2,...,pei,...,pen，pe1＜pe2＜...＜pei＜...＜pen，pe1 pe2 ... pei ... pen＝1，各裂痕宽度等级对应的比重系数分别为pf1,pf2,...,pfj,...,pfn，pf1＜pf2＜...＜pfj＜...＜pfn，pf1 pf2 ... pfj ... pfn＝1，pei表示为第i个裂痕长度等级所占的比重，pfj表示为第j个裂痕宽度等级所占的比重。
进一步地，所述管道环境采集单元包括温度采集单元、湿度采集单元、水流速度采集单元和压力检测单元，温度采集单元为温度传感器，安装在管道内壁上端，用于实时采集检测管道内的温度，湿度采集单元为湿度传感器，安装在管道内壁上端，用于实时采集检测管道内的湿度，水流速度采集单元为流速传感器，用于实时采集检测管道内的水流速度，压力检测单元为压力传感器，用于实时采集检测管道内壁上端的水流速度。
进一步地，所述管道受环境影响下的裂痕演变影响系数
本发明的有益效果：
本发明提供的一种基于大数据的管道缺陷检测系统，通过管道调参分析模块对管道图像中的裂痕长度和宽度进行分析，以获得管道图像中裂痕长度等级和裂痕宽度等级，并通过前后两次采集图像中裂痕长度等级和宽度等级的变化，可清楚了解前后采集时间段内管道裂痕的变化总量，便于对管道中的裂痕长度和宽度进行定性整理，以直观地展示管道缺陷的变化量。
通过管道环境采集模块获取排水管道内的温度、湿度、水流流速以及管道内壁上端所受的压力，并通过数据优化整理模块对排水管道内的温度、湿度、水流速度以及管道内壁上端所受的压力进行优化处理，以获取管道内的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合以及压力时间集合，同时结合云服务器，云服务器根据前后两次采集分别对应的管道图像中裂痕长度等级、宽度等级，以及前后两次采集时间内对应的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合，统计管道受环境影响下的裂痕演变影响系数，以获取管道内的裂痕在前后两次采集时间段内受管道内环境因素的影响程度，且能够准确且有效地构建管道裂痕的演变模型，为后期预估管道的使用寿命提供可靠的数据支撑。
通过云服务器统计获得管道受环境影响下的裂痕演变影响系数，以及管道在后次图像采集中的管道裂痕长度等级、宽度等级，以预估管道在当前环境影响因素下从当前到管道裂痕阈值的预期跟换寿命，能够准确地评估管道在受当前环境影响下的预期使用寿命，便于及早或管道无法正常时前进行管道跟换预警提醒，在保证管道使用寿命前提下，可提高了管道跟换的速度，提高管道排水效率，进而避免因排水不畅而影响路面通行等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中一种基于大数据的管道缺陷检测系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种基于大数据的管道缺陷检测系统，包括图像采集模块、图像筛选处理模块、管道调参分析模块、管理数据库、管道环境采集模块、数据优化整理模块、云服务器、预估测评模块和监管提示终端。
图像采集模块与图像筛选处理模块连接，图像筛选处理模块与管道调参分析模块连接，云服务器分别与管道调参分析模块、管理数据库、数据优化整理模块、预估测评模块连接，管道环境采集模块分别与数据优化整理模块和管理数据库连接，预估测评模块分别与监管提示终端和管理数据库连接。
图像采集模块为高清摄像头，安装在管道爬行车上，爬行车在排水管道内进行行走，安装在爬行车上的摄像头采集管道内部的图像，并将采集的图像发送至图像筛选处理模块，其中，管道爬行车上安装有辅助拍摄光源；
图像筛选处理模块用于接收图像采集模块发送的排水管道内部的图像，对采集的管道内的图像进行图像信噪比处理，筛选出图像信噪比大于设定信噪比阈值的图像，并将筛选出的信噪比大于设定信噪比阈值的图像发送至管道调参分析模块，通过图像筛选处理模块，可以筛选出质量高的管道图像；
管道调参分析模块用于接收图像筛选处理模块发送的信噪比大于设定信噪比阈值的图像，对信噪比大于设定信噪比阈值的图像进行管道图像参数调节，以调整至设定的标准图像参数，并提取经图像参数调整后的管道图像中的裂痕，将提取的裂痕分别与管理数据库中存储的各裂痕长度等级对应的裂痕长度以及各裂痕宽度等级对应的裂痕宽度进行对比，获取经图像参数调整后的管道图像中裂痕长度等级和宽度等级，并将管道图像中裂痕长度等级和宽度等级分别发送至管理数据库和云服务器，同时，将经图像参数调整后的管道图像以及图像参数发送至管理数据库，其中,图像参数包括分辨率、亮度、图像大小尺寸和图像采集的时间等。
管理数据库用于存储管道调参分析模块发送的经图像参数调整后的管道图像、图像参数以及管道图像中裂痕长度等级、宽度等级，并存储各裂痕长度等级和裂痕宽度等级，各裂痕长度等级对应不同的裂痕长度范围，不同的裂痕宽度等级对应不同的裂痕宽度范围，其中，各裂痕长度等级分别为e1,e2,...,ei,...,en,各裂痕长度等级对应的裂痕长度范围分别为：l1-l2,l2-l3,...,li-l(i-1),...,ln-l(n-1)，各裂痕宽度等级分别为f1,f2,...,fj,...,fn，各裂痕宽度等级对应的裂痕宽度范围分别为：h1-h2,h2-h3,...,hj-h(j-1),...,hn-h(n-1)，且各裂痕长度等级越大，表明管道裂痕的长度越长，各裂痕宽度等级越大，表明管道裂痕中的最大宽度越大，各裂痕长度等级对应的比重系数分别为pe1,pe2,...,pei,...,pen，pe1＜pe2＜...＜pei＜...＜pen，pe1 pe2 ... pei ... pen＝1，各裂痕宽度等级对应的比重系数分别为pf1,pf2,...,pfj,...,pfn，pf1＜pf2＜...＜pfj＜...＜pfn，pf1 pf2 ... pfj ... pfn＝1，ei表示为第i个裂痕长度等级，fj表示为第j个裂痕宽度等级，pei表示为第i个裂痕长度等级所占的比重，pfj表示为第j个裂痕宽度等级所占的比重，li-l(i-1)表示为第i个裂痕长度等级对应的裂痕长度范围，hj-h(j-1)表示为第j个裂痕宽度等级对应的最大裂痕宽度，即当管道图像中的裂痕宽度不一致时，提取裂痕中的最大宽度以筛选裂痕对应的宽度等级。
管理数据库存储各排水管道内的温度、湿度、水流速度以及管道内壁上端的压力等环境参数，并存储各水流等级对应的水流速度范围以及各压力等级对应的管道内壁上端所受的压力范围，同时，接收预估测评模块反馈的管道按照先前环境因素下的预期跟换寿命。
管道环境采集模块包括若干管道环境采集单元，管道环境采集单元安装在管道内，用于实时检测管道内的温度、湿度、水流速度以及管道内壁上端所受的压力，并将检测的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力分别发送至管理数据库和数据优化整理模块；
管道环境采集单元包括温度采集单元、湿度采集单元、水流速度采集单元和压力检测单元，温度采集单元为温度传感器，安装在管道内壁上端，用于实时采集检测管道内的温度，湿度采集单元为湿度传感器，安装在管道内壁上端，用于实时采集检测管道内的湿度，水流速度采集单元为流速传感器，用于实时采集检测管道内的水流速度，压力检测单元为压力传感器，用于实时采集检测管道内壁上端的水流速度。
数据优化整理模块用于接收管道环境采集模块发送的排水管道内的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力，以等间隔时间t获取排水管道内的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力(间隔时间t取4h、6h或8h)，求取每天管道内的平均温度、湿度，根据管道爬行车上的图像采集间隔天数，建立前后采集时间段内的平均温度集合
云服务器用于接收管道调参分析模块发送的管道图像中裂痕长度等级和宽度等级，同时提取管理数据库中存储的上一采集时间段采集的管道图像中裂痕长度等级、宽度等级以及获取前后两次采集的图像参数，提取图像参数中的图像采集时间，根据前后两次采集的图像参数获取前后两次采集的间隔天数m。
此外，云服务器用于接收经数据优化整理模块优化处理后的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合，云服务器根据前后两次采集的间隔天数m分别对应的管道图像中裂痕长度等级、宽度等级，以及前后两次采集的间隔天数m内对应的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合，统计管道受环境影响下的裂痕演变影响系数
预估测评模块接收云服务器发送的管道在当前环境影响下的裂痕演变影响系数，并获取管道对应的裂痕长度等级阈值和裂痕宽度等级阈值，预估测评模块根据接收的管道裂痕演变影响系数、裂痕长度等级阈值、宽度等级阈值以及当前的裂痕长度等级和裂痕宽度等级，预估管道在当前环境影响因素下从当前到管道裂痕阈值的预期跟换寿命
监管提示终端用于接收预估测评模块发送的管道预期跟换寿命，并实时跟踪管道的使用时间是否达到预期跟换寿命，以提示道路管理人员对到达预期跟换寿命的管道进行更换，便于排水管道损坏而无法进行排水，进而导致排水不畅影响路面积水等问题。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
1.一种基于大数据的管道缺陷检测系统，其特征在于：包括图像采集模块、图像筛选处理模块、管道调参分析模块、管理数据库、管道环境采集模块、数据优化整理模块、云服务器、预估测评模块和监管提示终端；
所述图像采集模块与图像筛选处理模块连接，图像筛选处理模块与管道调参分析模块连接，云服务器分别与管道调参分析模块、管理数据库、数据优化整理模块、预估测评模块连接，管道环境采集模块分别与数据优化整理模块和管理数据库连接，预估测评模块分别与监管提示终端和管理数据库连接；
所述图像采集模块用于采集管道内部的图像，并将采集的图像发送至图像筛选处理模块；
所述图像筛选处理模块用于接收图像采集模块发送的排水管道内部的图像，对采集的管道内的图像进行图像信噪比处理，筛选出图像信噪比大于设定信噪比阈值的图像，并将筛选出的信噪比大于设定信噪比阈值的图像发送至管道调参分析模块；
所述管道调参分析模块用于接收图像筛选处理模块发送的信噪比大于设定信噪比阈值的图像，对信噪比大于设定信噪比阈值的图像进行管道图像参数调节，以调整至设定的标准图像参数，并提取经图像参数调整后的管道图像中的裂痕，将提取的裂痕分别与管理数据库中存储的各裂痕长度等级对应的裂痕长度以及各裂痕宽度等级对应的裂痕宽度进行对比，获取经图像参数调整后的管道图像中裂痕长度等级和宽度等级，并将管道图像中裂痕长度等级和宽度等级分别发送至管理数据库和云服务器，同时，将经图像参数调整后的管道图像以及图像参数发送至管理数据库；
所述管理数据库用于存储管道调参分析模块发送的经图像参数调整后的管道图像、图像参数以及管道图像中裂痕长度等级、宽度等级，并存储各裂痕长度等级和裂痕宽度等级，各裂痕长度等级对应不同的裂痕长度范围，不同的裂痕宽度等级对应不同的裂痕宽度范围；且管理数据库存储各排水管道内的温度、湿度、水流速度以及管道内壁上端的压力环境参数，并存储各水流等级对应的水流速度范围以及各压力等级对应的管道内壁上端所受的压力范围，同时，接收预估测评模块反馈的管道按照先前环境因素下的预期跟换寿命；
所述管道环境采集模块包括若干管道环境采集单元，管道环境采集单元安装在管道内，用于实时检测管道内的温度、湿度、水流速度以及管道内壁上端所受的压力，并将检测的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力分别发送至管理数据库和数据优化整理模块；
所述数据优化整理模块用于接收管道环境采集模块发送的排水管道内的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力，对接收的排水管道内的温度、湿度、水流速度和管道内壁上端所受的压力进行优化处理，获得前后采集时间段内的平均温度集合、平均湿度集合，并将每天管道内的水流速度与设定的各水流等级对应的流速范围进行对比，以筛选出管道内水流速度在不同水流等级下的流淌时间集合，将每天管道内所受的压力与各压力等级对应的压力范围进行对比，以筛选出管道每天所受的压力时间集合，并将优化处理后的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合发送至云服务器；
所述云服务器用于接收管道调参分析模块发送的管道图像中裂痕长度等级和宽度等级，同时提取管理数据库中存储的上一采集时间段采集的管道图像中裂痕长度等级、宽度等级以及获取前后两次采集的图像参数，提取图像参数中的图像采集时间；
所述云服务器还用于接收经数据优化整理模块优化处理后的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合，云服务器根据前后两次采集的间隔天数m分别对应的管道图像中裂痕长度等级、宽度等级，以及前后两次采集的间隔天数m内对应的平均温度集合、平均湿度集合、流淌时间集合和压力时间集合，统计管道受环境影响下的裂痕演变影响系数，云服务器将管道受当前环境影响下的裂痕演变影响系数发送至预估测评模块；
所述预估测评模块接收云服务器发送的管道在当前环境影响下的裂痕演变影响系数，并获取管道对应的裂痕长度等级阈值和裂痕宽度等级阈值，预估测评模块根据接收的管道裂痕演变影响系数、裂痕长度等级阈值、宽度等级阈值以及当前的裂痕长度等级和裂痕宽度等级，预估管道在当前环境影响因素下从当前到管道裂痕阈值的预期跟换寿命
所述监管提示终端用于接收预估测评模块发送的管道预期跟换寿命，并实时跟踪管道的使用时间是否达到预期跟换寿命，以提示道路管理人员对到达预期跟换寿命的管道进行更换。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的管道缺陷检测系统，其特征在于：各裂痕长度等级分别为e1,e2,...,ei,...,en,各裂痕长度等级对应的裂痕长度范围分别为：l1-l2,l2-l3,...,li-l(i-1),...,ln-l(n-1)，各裂痕宽度等级分别为f1,f2,...,fj,...,fn，各裂痕宽度等级对应的裂痕宽度范围分别为：h1-h2,h2-h3,...,hj-h(j-1),...,hn-h(n-1)，ei表示为第i个裂痕长度等级，fj表示为第j个裂痕宽度等级，li-l(i-1)表示为第i个裂痕长度等级对应的裂痕长度范围，hj-h(j-1)表示为第j个裂痕宽度等级对应的最大裂痕宽度。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的管道缺陷检测系统，其特征在于：各裂痕长度等级对应的比重系数分别为pe1,pe2,...,pei,...,pen，pe1＜pe2＜...＜pei＜...＜pen，pe1 pe2 ... pei ... pen＝1，各裂痕宽度等级对应的比重系数分别为pf1,pf2,...,pfj,...,pfn，pf1＜pf2＜...＜pfj＜...＜pfn，pf1 pf2 ... pfj ... pfn＝1，pei表示为第i个裂痕长度等级所占的比重，pfj表示为第j个裂痕宽度等级所占的比重。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的管道缺陷检测系统，其特征在于：所述管道环境采集单元包括温度采集单元、湿度采集单元、水流速度采集单元和压力检测单元，温度采集单元为温度传感器，安装在管道内壁上端，用于实时采集检测管道内的温度，湿度采集单元为湿度传感器，安装在管道内壁上端，用于实时采集检测管道内的湿度，水流速度采集单元为流速传感器，用于实时采集检测管道内的水流速度，压力检测单元为压力传感器，用于实时采集检测管道内壁上端的水流速度。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的管道缺陷检测系统，其特征在于：所述管道受环境影响下的裂痕演变影响系数
