单目360°旋转成像技术在平房仓地下通风笼与仓底病害排查中的应用研究

【资料简介】

电缆式单目360°旋转成像技术在平房仓地下通风笼与仓底病害排查中的应用研究

摘要

平房仓地下通风笼、仓底板、地下廊道是环流通风、粮堆降温、熏蒸杀虫系统的关键基础设施。通风笼破损、堵塞、底板开裂、地基沉降、地下空腔等隐蔽病害埋藏于粮堆下方，常规粮情监测手段难以发现，病害长期发展会造成通风不均、局部粮温异常升高、粮食结露霉变等储粮安全隐患。本文依托北京鸿鸥成运电缆式单目360°旋转井下成像检测系统，以Φ55 mm高清旋转探头、铠装电缆、地面控制终端为硬件载体；解析IMX323 CMOS传感器、35 MPa承压、‑20℃‑80℃耐温、360°全景旋转扫描核心性能参数；阐述粮库地下隐蔽部位可视化勘查作业工艺；对比人工探挖、内窥镜检测、双目成像方案优缺点；探究该设备在通风笼堵塞排查、仓底裂缝检测、地下空洞勘查、老旧仓房改造勘察、空仓验收检测等场景的应用效果。结果表明，电缆式360°旋转成像系统可实现非开挖、无破坏式仓底隐蔽病害检测，为平房仓地下基础设施运维、隐患治理提供高效可视化技术手段。

关键词：360°旋转成像；平房仓；地下通风笼；仓底病害排查；隐蔽隐患检测；可视化勘查；智慧粮库运维；非开挖检测

0 引言

平房仓机械通风是我国储备粮绿色储粮最核心的技术手段，地下通风笼铺设于仓房地坪以下，承担着环流通风、均衡降温、环流熏蒸气体输送的重要功能。仓房在多年使用过程中，受地基不均匀沉降、地下潮气侵蚀、粮食侧压力、通风气流携带粉尘堆积等多重因素影响，通风笼极易出现网板破损、粮粒灌入笼内、粉尘淤堵；仓底板混凝土开裂、脱层、地下形成空洞空腔。

由于通风笼、仓底板掩埋于粮堆之下，粮堆清空之前管理人员无法直观观察地下设施状态。传统排查方式主要依靠通风阻力、降温效果间接推断通风笼是否堵塞，属于间接判断，病害位置、破损范围无法精准定位；若要查清病害，必须腾空整仓粮食、人工开挖地坪，不仅耗时长、成本高，粮食轮换计划被打乱，开挖施工还会对原有地坪结构造成二次破坏。普通短距离内窥镜探测深度有限，线缆较短，难以深入长距离地下通风廊道，并且视野固定，井壁四周容易出现观测盲区。

电缆式单目360°旋转成像检测系统，探头外径小，依靠铠装长距离线缆下放，镜头可360°全自动旋转环视，采集通风笼、地下通道四周内壁高清影像；检测过程无需大面积开挖地坪，可从通风口、检查口下放探头进入地下通风系统，实现隐蔽部位可视化勘查。本文针对平房仓地下通风笼及仓底病害排查需求，开展360°旋转单目成像技术应用研究，分析设备性能、作业流程、优势短板与典型应用场景，为粮仓地下隐蔽工程隐患排查提供新的技术方案。

1 电缆式单目360°旋转成像系统总体架构与技术参数

1.1 整套系统组成

电缆式单目360°旋转成像勘查系统主要由Φ55 mm井下成像探头、高强度铠装传输电缆、手摇绞车、深度编码器、地面控制终端五部分组成。

井下成像探头外壳采用高强度防腐合金壳体，最大承压35 MPa，耐温区间‑20℃~80℃，可适应地下通风廊道潮湿、温差变化大的作业环境。成像传感器选用IMX323 CMOS高清图像传感器，低光照环境成像清晰；镜头内置高精度伺服旋转机构，能够水平360°连续旋转扫描，自动环视四周管壁；探头前端搭载可调亮度环形LED补光灯，解决地下通风廊道无光的照明难题。

铠装电缆兼具抗拉承重与视频信号传输功能，线缆表面带有深度刻度标识，搭配地面深度编码器，可以实时精准读取探头下入地下通风笼的距离位置；地面控制终端集成实时视频显示、拍照录像存储、镜头旋转控制、灯光调节等功能，设备便携，单人即可在仓外通风口开展勘查作业，无需大型配套设备。

1.2 360°全景成像检测原理

探头从仓房通风口送入地下通风笼内部，沿着通风管道缓慢推送下放；到达目标位置后，启动镜头旋转功能，伺服电机带动摄像镜头水平匀速360°旋转，一次性采集通风管道内壁一圈完整图像。检测人员一边观察地面终端实时画面，一边缓慢收放线缆，自上而下、由近至远完成整条通风笼连续扫描检测。后期可将环向旋转图像拼接生成通风管道内壁全景展开图，管道堵塞、破损、裂缝、锈蚀等病害均可标注对应的距离位置，生成可视化检测报告。

2 360°单目旋转成像与其他仓底病害检测方案对比分析

为清晰判定该设备在粮仓地下隐蔽勘查当中的定位，将其与人工开挖、普通内窥镜、双目立体成像三种方案进行对比。

第一，人工开挖排查。优点：可直接目视检查、现场维修；缺点：必须清空仓内粮食，工期长、费用高，开挖容易破坏地坪，对粮库正常轮换存储计划干扰大，属于破坏性检测。

第二，短距离工业内窥镜。优点：体积小巧；缺点：线缆长度有限，一般仅十几米，无法检测长距离地下通风笼；镜头不可360°环视，视野固定，管壁两侧容易出现观测盲区。

第三，双目立体成像系统。优点：具备三维测距，可测量裂缝宽度、空洞深度；缺点：探头外径偏大，多数通风笼开口狭小，双目探头无法送入管道内部，通行受限，设备成本更高。

第四，电缆式360°旋转单目成像系统。优点：探头外径Φ55 mm，尺寸小巧，适合狭小通风口进入；长距离铠装线缆可深入长距离通风廊道；镜头360°旋转，实时高清视频成像；非开挖检测，不用腾空粮食，检测速度快，成本低。短板：属于二维成像，无法直接测量病害深度尺寸，病害深度、空腔厚度需要后期结合工程经验辅助判断。

综合对比可以看出：在以病害巡查、定位、定性排查为主的平房仓通风笼检测场景下，电缆式360°旋转成像设备性价比高、适配性强，是地下隐蔽病害初查优选装备；如需精准定量测量空洞深度、裂缝宽度，可初查定位后，再采用双目三维扫描设备开展复测。

3 平房仓地下通风笼与仓底病害标准化勘查作业流程

3.1 前期勘查准备工作

检测前收集仓房原始图纸，查清地下通风笼走向、分支位置、通风口坐标；清理通风口杂物，保证通道入口通畅；现场架设绞车、线缆、地面控制终端，完成设备通电自检，测试图像传输、镜头旋转、灯光控制各项功能是否正常。

3.2 探头下放作业

将成像探头平稳送入通风口，匀速缓慢推送铠装线缆进入地下通风笼；推送过程当中控制下放速度，避免探头磕碰通风笼内壁造成损伤；实时观察地面终端视频画面，一旦发现堵塞、破损病害，立即暂停下放，拍照录像留存证据，记录当前深度编码器距离数值。

3.3 全景扫描成像检测

到达预设检测点位后，启动镜头360°旋转扫描模式，完整采集通风管道四周内壁影像；沿着通风笼主管道、分支管道依次分段扫描，完成整条通风系统全覆盖勘查。

3.4 设备回收与报告编制

检测完成后匀速收回线缆、取出探头；导出全部视频影像资料，梳理病害位置、类型，生成通风笼可视化检测报告，为后续维修方案编制提供依据。

4 多场景工程应用分析

4.1 地下通风笼堵塞、破损排查

通风笼内部粉尘堆积堵塞、笼体网板破裂、粮食漏入通风管道是最常见病害。360°旋转成像可直观查看堵塞位置、堵塞长度、笼板破损缺口大小，精准定位故障段，后期维修时仅对病害局部位置开挖，不需要整条通风笼全部破除，大幅减少开挖范围与维修成本。

4.2 仓底板裂缝、脱层隐患检测

仓房地基不均匀沉降容易造成地坪底板开裂，裂缝一旦形成，地下水汽顺着裂缝上返，极易造成上方粮食结露霉变。利用通风廊道，探头贴近底板下表面成像，可以及早发现底板裂缝、混凝土脱落等早期隐患，实现隐患早预警。

4.3 地下空腔、空洞病害勘查

地基流失、地下水长期冲刷，地坪下方可能形成隐蔽空洞。空洞上方地坪失去支撑，后期有地坪塌陷风险。通过通风笼通道对仓底下方开展扫描探查，及时发现空腔隐患，提前采取地基加固处理，防范地坪塌陷重大事故。

4.4 老旧平房仓改造前期勘察

老旧仓房原始建设图纸缺失、地下通风设施情况不明，改造施工前采用360°旋转成像对地下通风系统进行一次全面可视化勘查，摸清地下管线走向、现存病害，为仓房升级改造设计提供真实可靠的地下现状资料，避免改造施工当中误挖破坏原有通风设施。

4.5 空仓地坪竣工验收检测

粮食清空之后，从通风口下入探头，对地下通风笼开展一次全面可视化巡检，作为仓房空仓维保、轮换验收的一项检测内容，排查通风系统病害，保障下一周期储粮通风安全。

5 设备使用局限性与优化对策

电缆式单目360°旋转成像技术在粮仓地下勘查当中也存在一定局限。一是通风笼内部积灰、积水浑浊，镜头前方水质、粉尘遮挡镜头，造成图像清晰度下降；对策：下放前清理通风管道积水积尘，探头配套自清洁防护结构。二是二维图像无法直接定量测量裂缝宽度、空洞深度；对策：病害发现后，标记位置，局部开挖复测或者搭配双目三维成像系统开展定量检测。三是长距离弯曲通风管道，线缆推送阻力增大，探头转弯难度高；对策：选用高柔性抗拉铠装线缆，增加导向辅助头，提升探头过弯能力。

6 结论

本文将电缆式Φ55 mm 360°旋转单目成像技术应用于平房仓地下通风笼、仓底隐蔽病害排查，介绍了系统硬件架构、全景成像原理，对比多种检测方案优劣，建立标准化地下通风廊道勘查作业流程。该设备探头小巧、长距离线缆输送、360°环视，可实现非开挖式可视化隐患排查，无需腾空仓内粮食，大幅降低粮仓地下基础设施病害检测成本与工期，适合我国大量老旧平房仓地下通风系统运维巡检、改造勘察工作，在智慧粮库隐蔽工程安全监测领域具备良好的推广应用价值。

参考文献（略）

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技术原理关键词

三维激光扫描；360°全域扫描；点云采集；粮堆三维重建；散粮体积测算；不规则粮面测量；多传感器融合；点云去噪

粮仓工况性能关键词

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