CN110294089A - 一种用于满水隧洞检测作业的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于满水隧洞检测作业的方法，通过设置保护结构为水下机器人提供脐带缆管理的设备，避免脐带缆与隧洞转角发生刮擦，同时利用人员在水面操控台操作水下机器人进入到隧洞内部，通过水下机器人携带的摄像头和其他声学设备对隧洞进行检查；该方法中采用的装置包含水下机器人、脐带缆和保护架；水下机器人安装在保护架内，水下机器人上安装有水下摄像头和声呐设备；保护架为底部设有圆锥头的笼状结构，水下机器人固定在圆锥头上方的笼状结构内，脐带缆由保护架顶部进入笼状结构中并与水下机器人连接。本发明特别适用于水电站满水隧洞检测作业，改变了以往抽水后人员进入隧洞检测的方法，降低了人员风险，同时提高了作业的效率。

Description

一种用于满水隧洞检测作业的方法
技术领域
本发明涉及一种用于水下检测的装置，具体地，涉及一种用于满水隧洞检测作业的方法。
背景技术
目前水电站隧洞一般较长，且隧洞内为满水状态，常规检测为放水后利用人员进入隧洞后对隧洞进行观察测量等方法进行检测，该方法因抽水后改变了隧洞的压力状态，对隧洞结构会产生一定的影响，从而影响到隧洞的使用寿命，且有些隧洞因结构复杂，人员及设备无法进入到隧洞内。
水下机器人，或叫遥控无人潜水器(Remote Operational Vehicle，简称ROV)，是一种利用自身搭载的仪器设备在水下进行人为操纵作业的潜水设备。ROV是目前世界上使用最为广泛的潜水器，在海洋工程和军事等领域发挥着重要的作用。传统的ROV存在作业能力相对较低、机动性差、视频传输的路数和传输距离受到限制、人机交互能力和可扩展性差等诸多方面问题，不能满足当今海洋、军事等相关行业或部门对ROV的需求，包括对于水电站满水隧洞检测作业的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于水下检测的装置，特别适用于水电站满水隧洞检测作业，能够解决现有的问题，改变以往抽水后人员进入隧洞检测的方法，降低人员风险，同时提高作业的效率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的方法是通过设置保护结构为水下机器人提供脐带缆管理的设备，避免脐带缆与隧洞转角发生刮擦现象，同时利用人员在水面操控台操作水下机器人进入到隧洞内部，通过水下机器人携带的摄像头和其他声学设备对隧洞进行检查；该方法中采用的装置包含水下机器人、脐带缆和保护架。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的水下机器人安装在保护架内，水下机器人上安装有水下摄像头和声呐设备；所述的保护架为底部设有圆锥头的笼状结构，水下机器人固定在圆锥头上方的笼状结构内，脐带缆由保护架顶部进入笼状结构中并与水下机器人连接。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的保护架，其顶部水平地设有上下两个的相同的同心圆圈结构，每个同心圆圈结构分别包含一个大圆圈和一个小圆圈，两个同心圆圈结构之间均匀地设有若干矩形框；矩形框的上下两条长边分别位于两个大圆圈所在的平面内，同一平面内的长边在同心圆圈结构的圆心交叉，两条短边竖直地设置在两个大圆圈之间。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的保护架，其顶部的一个矩形框在两条长边上去除了从同心圆圈结构的圆心处到其外的小圆圈一侧边缘之间的部分，分别形成一个较大的和一个较小的分别缺少一侧短边的开口的矩形框结构，开口处相对设置，脐带缆由两个开口处之间的小圆圈形成的扇形空间处进入保护架内。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的保护架，在顶部下方水平地设有若干距离相等的小圆圈，其与保护架顶部同心圆圈结构中的小圆圈相同且圆心位置与其同轴设置；保护架顶部的小圆圈与矩形框的长边相交处还分别设有向下延伸的竖直圆杆，若干竖直圆杆和小圆圈垂直相交构成一个圆柱形的笼状结构，圆杆的位置将圆周等分。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的保护架，其若干竖直圆杆中一部分与笼状结构最下方的小圆圈相交后继续向下延伸，直至与保护架底部的圆锥头的上表面连接固定，圆锥头的上表面为圆形的水平面；其余的竖直圆杆的末端与笼状结构最下方的小圆圈连接固定。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的保护架中与圆锥头的上表面连接固定的竖直圆杆有四根，其位置将圆周均匀等分；位于圆心同一侧的两根竖直圆杆的杆身上在最下方小圆圈和与其相邻的小圆圈之间的部分设有水平的第一横杆，两侧的两根第一横杆相同且对称设置，两根第一横杆之间设有两根平行的第二横杆，第二横杆与第一横杆在同一平面内并垂直于第一横杆。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的保护架，其两根第二横杆之间竖直地设有一个圆形转盘，脐带缆绕在转盘上并经过转盘与水下机器人连接，水下机器人通过脐带缆与水面进行通讯，并接收水面的遥控信号控制，转盘底部与圆锥头上表面的距离大于水下机器人的高度。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的水下机器人还设有框架、云台、浮力块、推进器以及电子舱。
上述的用于满水隧洞检测作业的方法，其中，所述的云台为机械旋转云台，水下摄像头和声呐设备通过云台安装在水下机器人上，并与电子舱连接，电子舱与脐带缆连接；所述的水下机器人固定在圆锥头上表面中央，并由水下摄像头和声呐透过保护架的笼状结构下部与圆锥头上表面连接固定的四根竖直圆杆之间的空间采集外部信息。
本发明提供的用于满水隧洞检测作业的方法具有以下优点：
本发明主要为满水隧洞检测提供解决方案，通过利用水下机器人进入隧洞进行检测的方式，避免了抽水导致隧洞内外压差产生变化的现象，从而减小了以往检测时对隧洞的影响，利用隧洞检测设计的保护结构，避免了使用水下机器人过程中隧洞对水下机器人脐带缆的影响。进一步具体而言，本发明利用专用的结构为水下机器人提供脐带缆管理的设备，避免脐带缆与隧洞转角发生刮擦现象，同时利用人员在水面操控台操作水下机器人进入到隧洞内部，通过水下机器人携带的摄像头和其他声学设备对隧洞进行检查，极大程度的避免了以往检测时隧洞操作的伤害。
附图说明
图1为本发明的用于满水隧洞检测作业的方法结构示意图。
其中：1、水下机器人；2、脐带缆；3、保护架；4、水下摄像头；5、声呐设备；6、圆锥头；7、大圆圈；8、小圆圈；9、矩形框；10、竖直圆杆；11、第一横杆；12、第二横杆；13、转盘；14、框架；15、浮力块；16、电子舱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
如图1所示，本发明提供的用于满水隧洞检测作业的方法，该方法是通过设置保护结构为水下机器人1提供脐带缆2管理的设备，避免脐带缆2与隧洞转角发生刮擦现象，同时利用人员在水面操控台操作水下机器人1进入到隧洞内部，通过水下机器人1携带的摄像头和其他声学设备对隧洞进行检查；该方法中采用的装置包含水下机器人1、脐带缆2和保护架3。
水下机器人1安装在保护架3内，水下机器人1上安装有水下摄像头4和声呐设备5；保护架3为底部设有圆锥头6的笼状结构，水下机器人1固定在圆锥头6上方的笼状结构内，脐带缆2由保护架3顶部进入笼状结构中并与水下机器人1连接。
保护架3顶部水平地设有上下两个的相同的同心圆圈结构，每个同心圆圈结构分别包含一个大圆圈7和一个小圆圈8，两个同心圆圈结构之间均匀地设有若干矩形框9；矩形框9的上下两条长边分别位于两个大圆圈7所在的平面内并与所在平面内的大圆圈7和小圆圈8的圆周依次相交，同一平面内的长边在同心圆圈结构的圆心交叉并均分圆周，两条短边竖直地设置在两个大圆圈7之间，短边的两端分别与其上下的大圆圈7的圆周连接。
保护架3顶部的一个矩形框9在两条长边上去除了从同心圆圈结构的圆心处到其外的小圆圈8一侧边缘之间的部分，分别形成一个较大的和一个较小的分别缺少一侧短边的开口的矩形框结构，开口处相对设置，脐带缆2由两个开口处之间的小圆圈8形成的扇形空间处进入保护架3内。
保护架3在顶部下方水平地设有若干距离相等的小圆圈8，其与保护架3顶部同心圆圈结构中的小圆圈8相同且圆心位置与其同轴设置；保护架3顶部的小圆圈8与矩形框9的长边相交处还分别设有向下延伸的竖直圆杆10，若干竖直圆杆10和小圆圈8垂直相交构成一个圆柱形的笼状结构，圆杆的位置将圆周等分。
保护架3的若干竖直圆杆10中一部分与笼状结构最下方的小圆圈8相交后继续向下延伸直至与保护架3底部的圆锥头6的上表面连接固定，圆锥头6的上表面为圆形的水平面，其直径大于或等于保护架3的笼状结构中小圆圈8的直径，圆锥头6的底端为朝下的圆头，圆头中心与圆锥头6的上表面的圆心同轴；其余的竖直圆杆10的末端与笼状结构最下方的小圆圈8连接固定。
保护架3中与圆锥头6的上表面连接固定的竖直圆杆10有四根，其位置将圆周均匀等分，圆锥头6上表面的圆心两侧各有两根；位于圆心同一侧的两根竖直圆杆10的杆身上在最下方小圆圈8和与其相邻的小圆圈8之间的部分设有水平的第一横杆11，两侧的两根第一横杆11相同且对称设置，两根第一横杆11之间设有两根平行的第二横杆12，第二横杆12与第一横杆11在同一平面内并垂直于第一横杆11。
保护架3的两根第二横杆12之间竖直地设有一个圆形转盘13，脐带缆2绕在转盘13上并经过转盘13与水下机器人1连接，水下机器人1通过脐带缆2与水面进行通讯，并接收水面的遥控信号控制，转盘13底部与圆锥头6上表面的距离大于水下机器人1的高度。
水下机器人1还设有框架14、云台、浮力块15、推进器以及电子舱16。
云台为机械旋转云台，水下摄像头4和声呐设备5通过云台安装在水下机器人1上，并与电子舱16连接，电子舱16与脐带缆2连接。
水下机器人1固定在圆锥头6上表面中央，并由水下摄像头4和声呐透过保护架3的笼状结构下部与圆锥头6上表面连接固定的四根竖直圆杆10之间的空间采集外部信息。
下面结合实施例对本发明提供的用于满水隧洞检测作业的方法做更进一步描述。
实施例1
一种用于满水隧洞检测作业的方法，该方法是通过设置保护结构为水下机器人1提供脐带缆2管理的设备，避免脐带缆2与隧洞转角发生刮擦现象，同时利用人员在水面操控台操作水下机器人1进入到隧洞内部，通过水下机器人1携带的摄像头和其他声学设备对隧洞进行检查；该方法中采用的装置包含水下机器人1、脐带缆2和保护架3。
保护架3为底部设有圆锥头6的笼状结构，水下机器人1固定在圆锥头6上方的笼状结构内，脐带缆2由保护架3顶部进入笼状结构中并与水下机器人1连接。
保护架3顶部水平地设有上下两个的相同的同心圆圈结构，每个同心圆圈结构分别包含一个大圆圈7和一个小圆圈8，两个同心圆圈结构之间均匀地设有若干矩形框9；矩形框9的上下两条长边分别位于两个大圆圈7所在的平面内并与所在平面内的大圆圈7和小圆圈8的圆周依次相交，同一平面内的长边在同心圆圈结构的圆心交叉并均分圆周，两条短边竖直地设置在两个大圆圈7之间，短边的两端分别与其上下的大圆圈7的圆周连接。
保护架3顶部的一个矩形框9在两条长边上去除了从同心圆圈结构的圆心处到其外的小圆圈8一侧边缘之间的部分，分别形成一个较大的和一个较小的分别缺少一侧短边的开口的矩形框9结构，开口处相对设置，脐带缆2由两个开口处之间的小圆圈8形成的扇形空间处进入保护架3内。保护架3的主要作用为改变脐带缆2方向，避免在检测多转角复杂隧洞结构时，脐带缆2与转角之间产生摩擦，影响到水下机器人1脐带缆2的安全。
保护架3在顶部下方水平地设有若干距离相等的小圆圈8，其与保护架3顶部同心圆圈结构中的小圆圈8相同且圆心位置与其同轴设置；保护架3顶部的小圆圈8与矩形框9的长边相交处还分别设有向下延伸的竖直圆杆10，若干竖直圆杆10和小圆圈8垂直相交构成一个圆柱形的笼状结构，圆杆的位置将圆周等分。
保护架3的若干竖直圆杆10中一部分与笼状结构最下方的小圆圈8相交后继续向下延伸直至与保护架3底部的圆锥头6的上表面连接固定，圆锥头6的上表面为圆形的水平面，其直径大于或等于保护架3的笼状结构中小圆圈8的直径，圆锥头6的底端为朝下的圆头，圆头中心与圆锥头6的上表面的圆心同轴；其余的竖直圆杆10的末端与笼状结构最下方的小圆圈8连接固定。
保护架3中与圆锥头6的上表面连接固定的竖直圆杆10有四根，其位置将圆周均匀等分，圆锥头6上表面的圆心两侧各有两根；位于圆心同一侧的两根竖直圆杆10的杆身上在最下方小圆圈8和与其相邻的小圆圈8之间的部分设有水平的第一横杆11，两侧的两根第一横杆11相同且对称设置，两根第一横杆11之间设有两根平行的第二横杆12，第二横杆12与第一横杆11在同一平面内并垂直于第一横杆11。
保护架3的两根第二横杆12之间竖直地设有一个圆形转盘13，脐带缆2绕在转盘13上并经过转盘13与水下机器人1连接，转盘13改变脐带缆2的方向，水下机器人1是进行隧洞检测的主要设备，其通过脐带缆2与水面人员进行通讯，并接收水面的遥控信号控制，通过水面人员操作，利用水下机器人1的摄像头和声呐设备5对隧洞检测。转盘13底部与圆锥头6上表面的距离大于水下机器人1的高度。
水下机器人1安装在保护架3内，水下机器人1上安装有水下摄像头4和声呐设备5。水下机器人1还设有框架14、云台、浮力块15、推进器以及电子舱16。云台为机械旋转云台，水下摄像头4和声呐设备5通过云台安装在水下机器人1上，并与电子舱16连接，电子舱16与脐带缆2连接。
水下机器人1固定在圆锥头6上表面中央，并由水下摄像头4和声呐透过保护架3的笼状结构下部与圆锥头6上表面连接固定的四根竖直圆杆10之间的空间采集外部信息。
本发明提供的用于满水隧洞检测作业的方法，为对满水隧洞检测的作业方法和设计，可以在满水条件下进行隧洞的检测作业，提高了作业的效率，以往抽水检测一次大约需要一个月左右时间，使用该方法检测作业单次耗时约为一周时间，极大了缩短了作业时间。可广泛主要应用在水电站隧洞检测、南水北调等领域。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的方法是通过设置保护结构为水下机器人提供脐带缆管理的设备，避免脐带缆与隧洞转角发生刮擦，同时利用人员在水面操控台操作水下机器人进入到隧洞内部，通过水下机器人携带的摄像头和其他声学设备对隧洞进行检查；该方法中采用的装置包含水下机器人、脐带缆和保护架。
2.如权利要求1所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的水下机器人安装在保护架内，水下机器人上安装有水下摄像头和声呐设备；所述的保护架为底部设有圆锥头的笼状结构，水下机器人固定在圆锥头上方的笼状结构内，脐带缆由保护架顶部进入笼状结构中并与水下机器人连接。
3.如权利要求2所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的保护架，其顶部水平地设有上下两个的相同的同心圆圈结构，每个同心圆圈结构分别包含一个大圆圈和一个小圆圈，两个同心圆圈结构之间均匀地设有若干矩形框；矩形框的上下两条长边分别位于两个大圆圈所在的平面内，同一平面内的长边在同心圆圈结构的圆心交叉，两条短边竖直地设置在两个大圆圈之间。
4.如权利要求3所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的保护架，其顶部的一个矩形框在两条长边上去除了从同心圆圈结构的圆心处到其外的小圆圈一侧边缘之间的部分，分别形成一个较大的和一个较小的分别缺少一侧短边的开口的矩形框结构，开口处相对设置，脐带缆由两个开口处之间的小圆圈形成的扇形空间处进入保护架内。
5.如权利要求4所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的保护架，在顶部下方水平地设有若干距离相等的小圆圈，其与保护架顶部同心圆圈结构中的小圆圈相同且圆心位置与其同轴设置；保护架顶部的小圆圈与矩形框的长边相交处还分别设有向下延伸的竖直圆杆，若干竖直圆杆和小圆圈垂直相交构成一个圆柱形的笼状结构，圆杆的位置将圆周等分。
6.如权利要求5所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的保护架，其若干竖直圆杆中一部分与笼状结构最下方的小圆圈相交后继续向下延伸，直至与保护架底部的圆锥头的上表面连接固定，圆锥头的上表面为圆形的水平面；其余的竖直圆杆的末端与笼状结构最下方的小圆圈连接固定。
7.如权利要求6所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的保护架中与圆锥头的上表面连接固定的竖直圆杆有四根，其位置将圆周均匀等分；位于圆心同一侧的两根竖直圆杆的杆身上在最下方小圆圈和与其相邻的小圆圈之间的部分设有水平的第一横杆，两侧的两根第一横杆相同且对称设置，两根第一横杆之间设有两根平行的第二横杆，第二横杆与第一横杆在同一平面内并垂直于第一横杆。
8.如权利要求7所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的保护架，其两根第二横杆之间竖直地设有一个圆形转盘，脐带缆绕在转盘上并经过转盘与水下机器人连接，水下机器人通过脐带缆与水面进行通讯，并接收水面的遥控信号控制，转盘底部与圆锥头上表面的距离大于水下机器人的高度。
9.如权利要求1所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的水下机器人还设有框架、云台、浮力块、推进器以及电子舱。
10.如权利要求9所述的用于满水隧洞检测作业的方法，其特征在于，所述的云台为机械旋转云台，水下摄像头和声呐设备通过云台安装在水下机器人上；所述的水下机器人固定在圆锥头上表面中央，并由水下摄像头和声呐透过保护架的笼状结构下部与圆锥头上表面连接固定的四根竖直圆杆之间的空间采集外部信息。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication

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