CN109270122A - 大坝用裂纹探测车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大坝用裂纹探测车，包括：车体，车体包括底板及侧架板，侧架板设置于底板两侧；变温装置，变温装置设置于底板上，包括升温装置和降温装置；红外探测器，红外探测器设置于底板上；控制模块，控制模块连接于变温装置及红外探测器；滑轮组机构，滑轮组机构设置于车体的尾部，其上设有吊索。其代替人工作业，利用红外热成像原理进行裂纹探测，提高裂纹探测的准确度及探测效率，极大程度保证建筑的安全性及工人的人身安全。

Description

大坝用裂纹探测车

技术领域

本发明属于探测设备领域，更具体地，涉及一种大坝用裂纹探测车。

背景技术

随着科技的发展和生产生活的需要，人们兴建了各种大型的水利工程，包括各大流域或水库的大坝。大坝主要为混凝土结构，由于混凝土的大坝在应力作用、温度变化等情况下，其外表面会产生裂缝，这些裂缝是混凝土结构由于内外因素的作用而产生的物理结构变化，是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因，因此，我们需要及时鉴别裂缝是否为有害裂缝，对于有害裂缝必须及时采取相应安全措施，传统中通常采用人工探测的方式，人工探测裂纹容易发生遗漏及判断失误，而且在大坝的陡峭壁上，人工作业危险性高，效率低，并且移动困难。

因此有必要研发一种大坝用裂纹探测车，代替人工作业，避免人工作业时发生危险，避免探测区域遗漏，并提高裂纹探测的准确度及探测效率，极大程度保证大坝的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种大坝用裂纹探测车，代替人工作业，利用红外热成像原理进行裂纹探测，提高裂纹探测的准确度及探测效率，极大程度保证建筑的安全性及工人的人身安全。

为了实现上述目的，本发明提供一种大坝用裂纹探测车，包括：

车体，所述车体包括底板及侧架板，所述侧架板设置于所述底板两侧；

变温装置，所述变温装置设置于所述底板上，包括升温装置和降温装置；

红外探测器，所述红外探测器设置于所述底板上；

控制模块，所述控制模块连接于所述变温装置及所述红外探测器；

滑轮组机构，所述滑轮组机构设置于所述车体的尾部，其上设有吊索。

优选地，所述降温装置包括高压喷头、第一舵机、输送管、泵和储存罐，所述高压喷头设置于所述第一舵机上，所述输送管一端连接于所述高压喷头，另一端通过所述泵连接于所述储存罐，所述储存罐内装有冷却介质。

优选地，所述升温装置包括热风喷头、导气管、第二舵机、鼓风机，所述热风喷头设置于所述第二舵机上，所述导气管一端连接于所述热风喷头，另一端连接于所述鼓风机。

优选地，所述滑轮机构包括尾部滑轮，横向过渡滑轮和中部张紧轮，所述尾部滑轮设置于所述探测车的尾部两侧，所述横向过渡滑轮设置于所述尾部滑轮前端，所述中部张紧轮设置于两个所述横向过渡滑轮之间。

优选地，所述尾部滑轮通过尾部滑轮支架设置于所述侧架板上，所述尾部滑轮与所述尾部滑轮支架通过销轴连接。

优选地，所述侧架板之间架设有张紧轮支架，所述张紧轮设置于所述张紧支架中部，所述横向过渡滑轮设置于所述张紧轮支架两端。

优选地，所述尾部滑轮的转轴处设置有尾部导环，所述尾部滑轮与所述横向过度滑轮之间设有中部导环。

优选地，所述探测车前端设置有两个全向轮，所述全向轮通过螺栓轴固定于所述侧架板上。

优选地，所述底板的顶部设有太阳能板，所述太阳能板连接于蓄电池。

优选地，还包括清洁装置，所述清洁装置设置于所述车体前端，用于清洁大坝表面。

本发明的有益效果在于：设置变温装置，用于改变大坝表面的温度，加大大坝表面与裂缝中的温度差，使红外探测器利用热成像原理，清晰地探测出裂纹的大小及位置；设置控制模块使探测车可以自动进行探测作业，实现裂缝探测的智能化，不需要人员驾驶；滑轮组机构可以将探测车稳定的悬挂在大坝侧面，并且使探测车升降灵活。用这种探测车代替人工作业，保证了工人的人身安全，并且提高了探测效率和探测结果的准确性，可以实现对大坝表面的全面检测，避免区域遗漏，全面排除大坝上的安全隐患。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的大坝用裂纹探测车使用状态示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的大坝用裂纹探测车使用状态的侧面示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的探测车的结构示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的变温装置的结构示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的滑轮机构的示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的起重机的结构示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的轨道架设示意图。

附图标记说明

1、滑轨；2、起重机；3、吊索；4、探测车；5、大坝；6、尾部滑轮；7、横向过渡滑轮；8、中部张紧轮；9、储存罐；10、泵；11、第一舵机；12、全向轮；13、高压喷头；14、毛刷辊；15热风喷头、；16、第二舵机；17、红外探测器；18、侧架板；19、鼓风机；20、控制模块；21、蓄电池；22、导环；23、输送管；24、导气管；25、张紧轮支架；26、尾滑轮支架；27、底座；28、卡扣；29、主轴；30、轨道挡沿；31、滚轮；32、滚轮驱动电机；33、减速器；34、起重电机；35、线轮；36、上游；37、下游；

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的大坝用裂纹探测车，包括：

车体，车体包括底板及侧架板，侧架板设置于底板两侧；

变温装置，变温装置设置于底板上，包括升温装置和降温装置；

红外探测器，红外探测器设置于底板上；

控制模块，控制模块连接于变温装置及红外探测器；

滑轮组机构，滑轮组机构设置于车体的尾部，其上设有吊索。

具体地，设置变温装置，用于改变大坝表面的温度，加大大坝表面与裂缝中的温度差，使红外探测器利用热成像原理，清晰地探测出裂纹的大小及位置；设置控制模块使探测车可以自动进行探测作业，实现裂缝探测的智能化，不需要人员驾驶；滑轮组机构可以将探测车稳定的悬挂在大坝侧面。

作为优选方案，降温装置包括高压喷头、第一舵机、输送管、泵和储存罐，所述高压喷头设置于所述第一舵机上，所述输送管一端连接于所述高压喷头，另一端通过所述泵连接于所述储存罐，储存罐中装有冷却介质。

具体地，当环境温度偏高时，控制模块控制泵将储存罐中的冷却介质通过输送管由高压喷头喷出，喷洒到探测车前方待探测表面上，将表面快速降温，此时裂缝辐射出的热量将与被降温的表面不同，当红外探测器探测时，即可将裂缝相关数据快速检测出来。

作为优选方案，升温装置包括热风喷头、导气管、第二舵机、鼓风机，所述热风喷头设置于所述第二舵机上，所述导气管一端连接于所述热风喷头，另一端连接于所述鼓风机。

具体地，在环境温度较低时，控制模块控制鼓风机工作，将空气输送至热风喷头，将热风喷向探测车前方待探测表面上，将表面快速升温，此时裂缝辐射出的热量将与被降温的表面不同，当红外探测器探测时，即可将裂缝相关数据快速检测出来。

作为优选方案，滑轮机构包括尾部滑轮，横向过渡滑轮和中部张紧轮，所述尾部滑轮设置于所述探测车的尾部两侧，所述横向过渡滑轮设置于所述尾部滑轮前端，所述中部张紧轮设置于两个所述横向过渡滑轮之间。

具体地，利用尾部滑轮，横向过渡滑轮和中部张紧轮的共同配合将探测车设于吊索上，使探测车的移动灵活并且稳定。

作为优选方案，尾部滑轮通过尾部滑轮支架设置于侧架板上，尾部滑轮与尾部滑轮支架通过销轴连接。

作为优选方案，侧架板之间架设有张紧轮支架，张紧轮设置于张紧支架中部，横向过渡滑轮设置于张紧轮支架两端。

作为优选方案，尾部滑轮的转轴处设置有尾部导环，尾部滑轮与横向过度滑轮之间设有中部导环。

具体地，导环和中部导环强化滑轮组机构与吊索的配合关系，防止吊索偏离滑轮。

作为优选方案，探测车前端设置有两个全向轮，全向轮通过螺栓轴固定于侧架板上。

具体地，探测车前端依靠两个全向轮支撑，防止探测车与大坝发生磕碰，也使探测车更稳定，不会偏离探测路线。

作为优选方案，底板的顶部设有太阳能板，太阳能板连接于蓄电池，为探测车的运行提供一部分电能，也可作为应急电源使用。

作为优选方案，还包括清洁装置，清洁装置设置于车体前端，用于清洁大坝表面，防止大坝表面的附着物影响红外探测器的探测结果。

更为优选地，清洁装置为毛刷辊，毛刷辊通过联轴器连接于驱动电机。

更为优选地，在大坝上设置滑轨，在滑轨上安装起重机，将吊索与起重机的升降装置连接，将探测车悬挂在大坝表面，并且可上下移动，起重机可以在滑轨上移动并带动探测车沿滑轨方向移动。

更为优选地，起重机包括轨道挡沿、减速器、起重电机及线轮，轨道挡沿设置于起重机的底部，轨道挡沿与轨道配合，起重机上部设有减速器及起重电机，线轮的主轴通过减速器连接于所述起重电机，吊索为一整段钢丝，钢丝两端分别缠绕固定于起重机两侧的线轮，中段缠绕在滑轮组机构上。

更为优选地，起重机的尾部设有轨道挡沿，轨道挡沿内设有轨道滚轮，滚轮连接于滚轮驱动电机，起重机通过轨道挡沿及轨道滚轮的配合安装于滑轨上。

具体地，起重机利用轨道挡沿卡在滑轨上，轨道挡沿内侧与滑轨之间设有滚轮，利用滚轮驱动电机驱动滚轮转动就可以使起重机在滑轨上移动。

更为优选地，控制模块设置于探测车上，包括控制基站、无线传输模块、中央处理器及步进电机驱动器，红外探测器、变温装置及步进电机驱动器连接于中央处理器，中央处理器连接于无线传输模块，无线传输模块连接于控制基站。

控制基站中设有控制器及主机，主机连接于控制器，主机中安装有检测程序及损伤数据库，检测程序中包含裂纹检测的具体步骤，损伤数据库用于与测量数据进行对比，智能判断是否为危险裂纹。

主机将检测程序通过电信号传送至控制器，控制器通过无线传输模块将电信号传送至中央处理器，中央处理器根据电信号执行探测动作。

收到探测信号后，中央处理器驱动起重机上的起重电机使探测车行进，并同时启动位于探测车前端的清洁装置，清洁大坝的待探测表面，随后启动位于红外探测器与清洁装置之间的变温装置，来改变大坝待探测表面的温度，之后启动红外探测器，如果此时待测表面有裂纹，则裂纹内的温度会与待测表面的温度不同，即热辐射不同，所以红外探测器利用热成像原理即可得到裂纹的成像数据。

红外线探测器的测量数据传送至中央处理器，中央处理器通过无线传输模块将测量数据传送至主机，主机将测量数据与损伤数据库进行对比分析。

主机将红外探测器的测量数据保存并与损伤数据库进行对比，如果对比结果为危险裂纹，便会发出报警并标记出裂纹所在位置的坐标，以便于后期的裂纹修复工作。

实施例一

图1示出了根据本发明的一个实施例的大坝用裂纹探测车使用状态的示意图；图2示出了根据本发明的一个实施例的大坝用裂纹探测车使用状态的侧面示意图；图3示出了根据本发明的一个实施例的探测车的结构示意图；图4示出了根据本发明的一个实施例的变温装置的结构示意图；图5示出了根据本发明的一个实施例的滑轮机构的示意图。如图1至图5所示：

大坝用裂纹探测车，包括：

车体包括底板及侧架板18，侧架板18设置于底板两侧，底板的顶部设有太阳能板，太阳能板连接于蓄电池21，升温装置、降温装置和红外探测器17设置于底板底面上，控制模块连接于升温装置、降温装置及红外探测器17，滑轮组机构设置于车体的尾部，其上设有吊索3，车体前端设置有两个全向轮12，全向轮12通过螺栓轴固定于侧架板18上，车体前端设置清洁装置，用于清洁大坝表面。其中，降温装置包括高压喷头13、第一舵机11、输送管23、泵10和储存罐9，高压喷头13设置于第一舵机11上，输送管23一端连接于高压喷头13，另一端通过泵10连接于储存罐9，储存罐9内装有冷却介质；升温装置包括热风喷头15、导气管24、第二舵机16、鼓风机19，热风喷头15设置于第二舵机16上，导气管24一端连接于热风喷头15，另一端连接于鼓风机19；滑轮机构包括尾部滑轮6，横向过渡滑轮7和中部张紧轮8，尾部滑轮6通过尾部滑轮支架26设置于两个侧架板18尾部，尾部滑轮6与尾部滑轮支架26通过销轴连接，尾部滑轮6前端的侧架板18之间架设有张紧轮支架25，中部张紧轮8设置于张紧轮支架25中部，横向过渡滑轮7设置于张紧轮支架25两端，尾部滑轮6的转轴处设置有尾部导环22，尾部滑轮6与横向过度滑轮7之间设有中部导环22。

探测车可以利用滑轮组机构悬挂于大坝侧面，在探测裂纹时，首先启动清洁装置，将待测表面的附作物清理掉，之后根据环境温度启动降温装置或升温装置：当环境温度偏高时，控制模块控制泵将储存罐中的冷却介质通过输送管由高压喷头喷出，喷洒到探测车前方待探测表面上，将表面快速降温，此时裂缝辐射出的热量将与被降温的表面不同，当红外探测器探测时，即可将裂缝相关数据快速检测出来；在环境温度较低时，控制模块控制鼓风机工作，将空气输送至热风喷头，将热风喷向探测车前方待探测表面上，将表面快速升温，此时裂缝辐射出的热量将与被降温的表面不同，当红外探测器探测时，即可将裂缝相关数据快速检测出来。

实施例二

图1示出了根据本发明的一个实施例的大坝用裂纹探测车使用状态的示意图；图2示出了根据本发明的一个实施例的大坝用裂纹探测车使用状态的侧面示意图；图3示出了根据本发明的一个实施例的探测车的结构示意图；图4示出了根据本发明的一个实施例的变温装置的结构示意图；图5示出了根据本发明的一个实施例的滑轮机构的示意图；图6示出了根据本发明的一个实施例的起重机的结构示意图；图7示出了根据本发明的一个实施例的轨道架设示意图。如图1至图7所示：

大坝吊索式裂纹探测机器人包括：

滑轨1设置于大坝5上；起重机2的底板27尾部设有轨道挡沿30，轨道挡沿30内设有滚轮31，滚轮31连接于滚轮驱动电机32，起重机2通过轨道挡沿30及滚轮31的配合安装于滑轨1上，起重机2前端设有线轮35，线轮35的主轴29通过减速器33连接于起重电机34，吊索3缠绕于线轮35上，线轮35的前端设有导环22，导环22由卡扣28固定在起重机2上，吊索3由导环22中穿过；探测车4包括底板和侧架板18，侧架板18设置于底板两侧，底板上设有蜂巢状的散热孔，红外探测器17、变温装置和控制模块20设置于底板上，滑轮组机构设置于侧架板18上，探测车4前端设有毛刷辊14，毛刷辊14通过联轴器连接于驱动电机，探测车4的侧架板18前端设有全向轮12，用于支撑探测车4，探测车4的顶部设有太阳能板，太阳能板连接于蓄电池21，变温装置与红外线探测器17分别连接于控制模块20，吊索3为一整段钢丝，钢丝两端分别缠绕固定于起重机2两侧的线轮35，中段缠绕在滑轮组机构上，通过滑轮机构与吊索3的配合使探测车4连接于起重机2。

其中，变温装置包括降温装置和升温装置，降温装置包括高压喷头13、第一舵机11、输送管23、泵10和储存罐9，高压喷头13设置于第一舵机11上，输送管23一端连接于高压喷头13，另一端通过泵10连接于储存罐9，储存罐9中装有冷却介质；升温装置包括热风喷头15、导气管24、第二舵机16、鼓风机19，热风喷头15设置于第二舵机16上，导气管24一端连接于热风喷头15，另一端连接于鼓风机19。

滑轮机构包括尾部滑轮6，横向过渡滑轮7和中部张紧轮8，尾部滑轮6通过尾部滑轮支架26设置于探测车4的尾部两侧，尾部滑轮6前端设有张紧轮支架25，张紧轮支架25架设在两侧架板18之间，中部张紧轮8设置于张紧轮支架25中部，横向过渡滑轮7设置于张紧轮支架25两端，尾部滑轮6与横向过渡滑轮7之间及尾部滑轮6的后端安装有导环22。

控制模块20设置于探测车4上，包括控制基站、无线传输模块、中央处理器及步进电机驱动器，红外探测器、变温装置及步进电机驱动器连接于中央处理器，中央处理器连接于无线传输模块，无线传输模块连接于控制基站。

控制基站中设有控制器及主机，主机连接于控制器，主机中安装有检测程序及损伤数据库，检测程序中包含裂纹检测的具体步骤，损伤数据库用于与测量数据进行对比，智能判断是否为危险裂纹。

主机将检测程序通过电信号传送至控制器，控制器通过无线传输模块将电信号传送至中央处理器，中央处理器根据电信号执行探测动作。

收到探测信号后，中央处理器驱动起重机上的起重电机使探测车行进，并同时启动位于探测车前端的清洁装置，清洁大坝的待探测表面，随后启动位于红外探测器与清洁装置之间的变温装置，来改变大坝待探测表面的温度，之后启动红外探测器，如果此时待测表面有裂纹，则裂纹内的温度会与待测表面的温度不同，即热辐射不同，所以红外探测器利用热成像原理即可得到裂纹的成像数据。

红外线探测器的测量数据传送至中央处理器，中央处理器通过无线传输模块将测量数据传送至主机，主机将测量数据与损伤数据库进行对比分析。

主机将红外探测器的测量数据保存并与损伤数据库进行对比，如果对比结果为危险裂纹，便会发出报警并标记出裂纹所在位置的坐标，以便于后期的裂纹修复工作。

图7中36为上游；37为下游。

控制程序包括：首先启动清洁装置，使毛刷辊转动，对待探测面进行清洁；再根据实时温度启动升温装置或降温装置，如果环境温度偏低，启动升温装置，利用鼓风机使热风喷头向待测表面吹热风，提高待测表面的温度，使待探测表面温度高于裂缝中的温度；如果环境温度偏高，启动降温装置，利用泵将储存罐中的冷却介质由高压喷头喷出至待测表面，降低待测表面的温度，使待探测表面温度低于裂缝中的温度；使待探测表面和裂缝中产生温度差，之后启动红外探测器利用热成像技术得到裂纹的成像数据。

在大坝建设完毕后，人工将探测机器人架设于大坝顶部，将整体装置安装好，电线以及冷却介质输水管铺设好。当达到规定检测时间后，基站控制小车的中央处理器使得线轮转动，使探测车可上下移动；使起重机的滚轮转动，使起重机在滑轨上移动，带动探测车沿滑轨方向移动；同时中央处理器控制毛刷辊转动，将前方混凝土表面的灰尘以及杂质清理掉；当在环境温度偏高的季节时，中央处理器控制降温系统的舵机转动，将导管转动到合适角度位置，同时泵开始将储存罐中的冷却介质通过软导管由高压喷头喷出，侧向喷洒到前面小车前方即将测量的表面上，将表面快速降温；此时将墙体裂纹看作黑体，基于黑体辐射原理，此时裂缝辐射出的热量将与被降温的墙面不同，当红探测器探测时，采用这种方式可以将裂缝相关数据快速检测出来，提高裂缝探测速度以及其宽度尺寸的准确性。在环境温度较低时，中央处理器则控制降温系统的舵机带动支撑杆转动到合适角度，同时控制舵机转动，将热风喷向前方的墙体上，同样依据黑体辐射原理，热成像处理器可以很快将裂纹相关尺寸探测出来。

裂缝的形貌通过机器人的无线传输模块，传送到基站的主机，实现可视化探伤的目的；并通过主机中的桥梁检测APP，及损伤数据库,进行比对、分析、研判，进而得出桥梁的安全性、甚至报警等综合应对手段。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述探测车包括：

车体，所述车体包括底板及侧架板，所述侧架板设置于所述底板两侧；

变温装置，所述变温装置设置于所述底板上，包括升温装置和降温装置；

红外探测器，所述红外探测器设置于所述底板上；

控制模块，所述控制模块连接于所述变温装置及所述红外探测器；

滑轮组机构，所述滑轮组机构设置于所述车体的尾部，其上设有吊索。

2.根据权利要求1所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述降温装置包括高压喷头、第一舵机、输送管、泵和储存罐，所述高压喷头设置于所述第一舵机上，所述输送管一端连接于所述高压喷头，另一端通过所述泵连接于所述储存罐，所述储存罐内装有冷却介质。

3.根据权利要求1所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述升温装置包括热风喷头、导气管、第二舵机、鼓风机，所述热风喷头设置于所述第二舵机上，所述导气管一端连接于所述热风喷头，另一端连接于所述鼓风机。

4.根据权利要求1所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述滑轮机构包括尾部滑轮，横向过渡滑轮和中部张紧轮，所述尾部滑轮设置于所述探测车的尾部两侧，所述横向过渡滑轮设置于所述尾部滑轮前端，所述中部张紧轮设置于两个所述横向过渡滑轮之间。

5.根据权利要求4所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述尾部滑轮通过尾部滑轮支架设置于所述侧架板上，所述尾部滑轮与所述尾部滑轮支架通过销轴连接。

6.根据权利要求5所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述侧架板之间架设有张紧轮支架，所述张紧轮设置于所述张紧支架中部，所述横向过渡滑轮设置于所述张紧轮支架两端。

7.根据权利要求6所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述尾部滑轮的转轴处设置有尾部导环，所述尾部滑轮与所述横向过度滑轮之间设有中部导环。

8.根据权利要求1所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述探测车前端设置有两个全向轮，所述全向轮通过螺栓轴固定于所述侧架板上。

9.根据权利要求1所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，所述底板的顶部设有太阳能板，所述太阳能板连接于蓄电池。

10.根据权利要求1所述的大坝用裂纹探测车，其特征在于，还包括清洁装置，所述清洁装置设置于所述车体前端，用于清洁大坝表面。