CN107416153B - 一种无人根石探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人根石探测器，包括载具平台，载具平台包括动力系统和航行控制系统，载具平台设置有信息采集系统，信息采集系统和航行控制系统信号连接有地面控制系统，载具平台总体比重略小于水使其大部分位于水面之下而只有顶端露出水面，载具平台还包括底架，底架的纵向两侧及上方设置有倒U字形截面的上壳，使底架和上壳构成纵向为长条状的两端细中间粗的笼状结构；底架和上壳构成封闭的壳体，壳体的四周及底部设置有若干外表面互相连接的气囊，气囊外侧设置有表面光滑的弹性的尼龙外皮。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，结构简单，设计合理，避免了人的危险性，并且大部分位于水下，从而减少了大风大雨的影响。

Description

一种无人根石探测器

技术领域

本发明涉及一种防汛器械，尤其涉及一种无人根石探测器。

背景技术

河道整治工程是黄河防洪工程的重要组成部分，主要包括控导工程和险工两部分。控导工程和险工由丁坝、垛(短丁坝)、护岸三种建筑物组成，一般以坝垛为主。坝垛结构包括土坝体、护坡(坦石)、护根(根石)三部分。为了保证坝垛安全，必须及时了解根石分布情况，以便做好抢护准备，防止垮坝等严重险情发生。

黄河中下游河道险工、控导（护滩）工程有数百处，坝岸上万座，工程长度近千千米。过去，在黄河上采用的常规探测技术均是接触式并凭借操作者经验判断水下工程基础状况的方法：①探水杆探测法。由探测人员在岸边直接用6～8m长、标有刻度的竹制长杆探测。②铅鱼探测法。在船上放置铅鱼至水下，用系在铅鱼上标有尺度的绳索测量根石的深度。③人工锥探法（或称水下锥探法）。在船上用一定长度的钢锥直接触及根石，遇到淤泥层时锥杆要穿过淤泥层直至根石，并测量深度。④移动式电动探测根石机。该机采用双驱动的两个同步旋转滚轮，靠一端能自锁的偏心套挤压探杆，两滚轮驱动探杆向下探测根石。这些方法都有结果误差大的缺点，特别是危险性较大。

根石非接触式探测技术研究始于1980年，曾被列入国家“八五”科技攻关项目，投入了大量人力、物力、财力，采用多种方法进行试验研究，虽然取得了一些进展，但未能解决这一难题。黄委申报的水利部“948”项目“坝岸工程水下基础探测技术研究”获得批准立项，引进了美国Edgetech公司X－STAR全谱扫频式数字浅地层剖面仪。经过技术升级及仪器改造，形成了具有根石探测、数据存储、计算机信息管理功能的系统，即3200－XS浅地层剖面仪探测系统，该探测系统由浅地层剖面仪、GPS动态差分仪、船载探测系统及相关软件组成，其中浅地层剖面仪由主机、拖鱼和传输线组成。

浅地层剖面仪探测系统的优点：一是利用GPS动态差分功能测定并存储探测断面，长期固定探测断面与行船轨迹，便于与设计断面比较，减少因探测断面变化带来的探测误差，从而提高探测的准确性；二是开发了适应于黄河等高含沙河流的水下探测仪器及分析软件，能够有效地区分河道淤泥层与根石顶面，提高探测精度；三是实现了探测主机、传输、数据存储运算的一体作业，提高了探测与成果分析计算功效；四是操作简便，进行根石探测仅需要2人作业，可以快速、准确地探测根石，为根石加固提供决策支持，同时安全性也大大增强。

该成果通过了水利部组织的鉴定，研究成果总体达到国际先进水平，其中在小尺度精细化根石探测等关键技术的综合集成方面达到国际领先水平。该项技术先后在郑州、新乡、菏泽黄河河务局开展了生产推广试验，通过探测对比和现场条件分析，进一步验证了仪器探测的有效性和准确性，其探测速度达到每天20道坝垛。随后，利用该项技术又完成了山东、河南两省黄河河务局所属13个县局的根石探测任务，取得了良好的防洪与经济效益。

但是，缺乏适用于浅地层剖面仪探测的专用船，目前根石探测时利用的探测船多为租用的民船，其性能难以满足探测要求，主要是船体过于窄小、船帮太低、抗风浪能力较差，操作和设备安置不便，人员、设备的安全性不足；探头外挂，行船时阻力大，特别是逆流行船时更为明显，在一定程度上影响探测功效。尤其是在汛期，特别需要在危机时刻，动用设备查看水底的情况时，排遣人员危险更大，而且人员的遇险会造成任务的无法完成。

发明内容

本发明是针对现有技术所存在的不足，而提供了一种结构简单、设计合理，避免了人的危险性，并且大部分位于水下，从而减少了大风大雨的影响的一种无人根石探测器。

为了实现上述目的，本发明提供了载具平台，载具平台设置了动力系统、航行控制系统和信息采集系统，信息采集系统和航行控制系统信号连接有地面控制系统，且载具平台总体比重略小于水使其大部分位于水面之下而只有顶端露出水面，避免了人的危险性，并且大部分位于水下，从而减少了大风大雨的影响。

具体为，本发明为一种无人根石探测器，包括载具平台，所述载具平台包括动力系统和航行控制系统，所述载具平台设置有信息采集系统，所述信息采集系统和航行控制系统信号连接有地面控制系统，其特征在于，所述载具平台内部设置空腔空间使总体比重略小于水使其大部分位于水面之下而只有顶端露出水面，所述载具平台还包括底架，所述底架的纵向两侧及上方设置有倒U字形截面的上壳，使所述底架和上壳构成纵向为长条状的两端细中间粗的笼状结构；所述底架和上壳构成封闭的壳体，所述壳体的四周及底部设置有若干外表面互相连接的气囊，所述气囊外侧设置有表面光滑的弹性的尼龙外皮；所述底架连接所述动力系统、航行控制系统和信息采集系统；所述动力系统包括位于所述载具平台后端的螺旋桨。

其中，所述动力系统包括马达，所述马达传动连接有电控变速器，所述电控变速器传动连接有两个不联动的螺旋桨。

所述底架为成型件，所述底架后端设置有两个凹槽，所述凹槽内侧设置有所述的螺旋桨。

所述壳体内腔上部设置有压缩气罐，所述壳体上部外侧设置有与所述压缩气罐连通的待充气的应急气囊，所述应急气囊与所述压缩气罐之间设置有电磁阀，所述电磁阀电连接有水触发开关。

所述航行控制系统包括处理器，所述处理器信号连接有GPS接收器和无线信号收发器，所述处理器还信号连接有马达控制器，所述马达控制器电连接所述马达。

所述信息采集系统包括换能器，所述换能器信号连接所述处理器。

所述地面控制系统包括计算机，所述计算机无线信号连接所述无线信号收发器。

所述壳体的顶端设置有凸起，所述无线信号收发器的顶端位于所述凸起处。

所述壳体顶端还设置有警报装置，所述警报装置包括信号枪，所述信号枪的尾部设置有击发装置，所述击发装置包括撞针壳体，所述撞针壳体内腔设置有撞针，所述撞针连接有弹簧，所述撞针的尾部与所述撞针壳体的尾部之间设置有遇水融化的限位圈。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，结构简单，设计合理，避免了人的危险性，并且大部分位于水下，从而减少了大风大雨的影响，特别是在汛期，能够方便使用而不用担心人身安全问题。壳体的四周及底部设置有若干外表面互相连接的气囊，一旦遇到大浪或者决口等因素被抛投保护内部的设备，气囊外侧设置有表面光滑的弹性的尼龙外皮减少水中的阻力。电控变速器传动连接有两个不联动的螺旋桨，方便两个螺旋桨不同速度以便转向。壳体内腔上部设置有压缩气罐，壳体上部外侧设置有与压缩气罐连通的待充气的应急气囊，应急气囊平时没有气，一旦遇到危机状况，压缩气罐的气体充入应急气囊能防止沉没，从而避免了设备的损失。气囊与压缩气罐之间设置有电磁阀，电磁阀电连接有水触发开关，一旦壳体有破损导致进水，电磁阀就打开，压缩气罐的气体充入应急气囊。壳体设置有凸起，且无线信号收发器的顶端位于所述凸起处，是由于本方案通常会行驶在风雨天气，水里的浪往往覆盖本方案整体，设置凸起便于使无线信号收发器的顶端更多地露出在水面之外，便于无线通讯。壳体顶端还设置有警报装置，警报装置包括信号枪，便于一旦本壳体漏水，发出信号弹通知工作人员。击发装置包括撞针壳体，撞针壳体内腔设置有撞针，撞针连接有弹簧，撞针的尾部与撞针壳体的尾部之间设置有遇水融化的限位圈，一旦漏水，撞针失去限位击发信号弹，而且将限位圈设置在撞针的尾部，即使撞针在摆脱限位圈时滑动速度很慢，但是一旦摆脱还有必要的快速累积惯量的行程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A—A剖面图；

图3为本发明信号枪的示意图；

图4为本发明的信号连接图；

图中，1、载具平台；2、底架；3、上壳；4、限位圈；5、气囊；6、螺旋桨；7、马达；8、电控变速器；9、凹槽；10、压缩气罐；11、应急气囊；12、电磁阀；13、处理器；14、GPS接收器；15、无线信号收发器；16、马达控制器；17、弹簧；18、换能器；19、凸起；20、信号枪；21、撞针壳体；22、撞针。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示，本实施例是一种无人根石探测器，包括载具平台1，载具平台1包括动力系统和航行控制系统，载具平台1设置有信息采集系统，信息采集系统和航行控制系统信号连接有地面控制系统，载具平台1内部设置空腔空间使总体比重略小于水使其大部分位于水面之下而只有顶端露出水面，载具平台1还包括底架2，底架2的纵向两侧及上方设置有倒U字形截面的上壳3，使底架2和上壳3构成纵向为长条状的两端细中间粗的笼状结构；底架2和上壳3构成封闭的壳体，壳体的四周及底部设置有一些外表面互相连接的气囊5，气囊外侧设置有表面光滑的弹性的尼龙外皮；底架2连接动力系统、航行控制系统和信息采集系统；动力系统包括位于载具平台后端的螺旋桨6。

动力系统包括马达7，马达7传动连接有电控变速器8，电控变速器8传动连接有两个不联动的螺旋桨6。底架2为成型件，底架后端设置有两个凹槽9，凹槽内侧设置有螺旋桨6。

壳体内腔上部设置有压缩气罐10，壳体上部外侧设置有与压缩气罐10连通的待充气的应急气囊11，应急气囊11与压缩气罐10之间设置有电磁阀12，电磁阀12电连接有水触发开关。

航行控制系统包括处理器13，处理器13信号连接有GPS接收器14和无线信号收发器15，处理器13还信号连接有马达控制器16，马达控制器16电连接马达17。

信息采集系统包括换能器18，换能器18信号连接处理器13。

地面控制系统包括计算机，计算机无线信号连接无线信号收发器15。

上壳3的顶端设置有凸起19，无线信号收发器15和GPS接收器14的顶端位于凸起19处。上壳3顶端还设置有警报装置，警报装置包括信号枪20，信号枪20的尾部设置有击发装置，击发装置包括撞针壳体21，撞针壳体21内腔设置有撞针22，撞针22连接有弹簧23，撞针22的尾部与撞针壳体21的尾部之间设置有遇水融化的限位圈24。

本发明未经描述的技术特征能够通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种无人根石探测器，包括载具平台，所述载具平台包括动力系统和航行控制系统，所述载具平台设置有信息采集系统，所述信息采集系统和航行控制系统信号连接有地面控制系统，其特征在于，

所述载具平台内部设置空腔空间使总体比重略小于水使其大部分位于水面之下而只有顶端露出水面，所述载具平台还包括底架，所述底架的纵向两侧及上方设置有倒U字形截面的上壳，使所述底架和上壳构成纵向为长条状的两端细中间粗的笼状结构；

所述底架和上壳构成封闭的壳体，所述壳体的四周及底部设置有若干外表面互相连接的气囊，所述气囊外侧设置有表面光滑的弹性的尼龙外皮；所述底架连接所述动力系统、航行控制系统和信息采集系统；

所述动力系统包括位于所述载具平台后端的螺旋桨；

所述航行控制系统包括处理器，所述处理器信号连接有GPS接收器和无线信号收发器，所述处理器还信号连接有马达控制器，所述马达控制器电连接所述马达；

所述信息采集系统包括换能器，所述换能器信号连接所述处理器；

所述地面控制系统包括计算机，所述计算机无线信号连接所述无线信号收发器；

所述壳体的顶端设置有凸起，所述无线信号收发器的顶端位于所述凸起处；

所述壳体内腔上部设置有压缩气罐，所述壳体上部外侧设置有与所述压缩气罐连通的待充气的应急气囊，所述应急气囊与所述压缩气罐之间设置有电磁阀，所述电磁阀电连接有水触发开关。

2.根据权利要求1所述的一种无人根石探测器，其特征在于，所述动力系统包括马达，所述马达传动连接有电控变速器，所述电控变速器传动连接有两个不联动的螺旋桨。

3.根据权利要求2所述的一种无人根石探测器，其特征在于，所述底架为成型件，所述底架后端设置有两个凹槽，所述凹槽内侧设置有所述的螺旋桨。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种无人根石探测器，其特征在于，所述壳体顶端还设置有警报装置，所述警报装置包括信号枪，所述信号枪的尾部设置有击发装置，所述击发装置包括撞针壳体，所述撞针壳体内腔设置有撞针，所述撞针连接有弹簧，所述撞针的尾部与所述撞针壳体的尾部之间设置有遇水融化的限位圈。