CN110424913B - 一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法 - Google Patents

一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，包括以下步骤：步骤S10、采用机械手抓取探头装置和通信收发器，并将通信收发器安装在探头装置的尾部；步骤S20、采用机械手将探头装置和通信收发器移动至贯入机构内，贯入机构将探头装置压入地层，探头装置在压入地层的过程中勘测得到相应的数据，勘测得到的数据通过通信收发器传输至水上服务器；步骤S30、探头装置压入地层后暂停，然后采用机械手将探头装置尾部的通信收发器拆除并将通信收发器移动至探头装置的一侧；步骤S40、采用机械手抓取级联探杆并移动至贯入机构内并将级联探杆与探头装置的尾部接上；步骤S50、采用机械手抓取通信收发器并将通信收发器安装在级联探杆的尾部。

Description

一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法
技术领域
本发明涉及地质勘探领域，尤其涉及一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法。
背景技术
为了将地质勘察所用的各种探头或传感器贯入指定地层，进行环境调查或工程勘察，现行的方法往往需要使用一根空心钢管作为传力媒介，中空部分用于穿接信号电缆，来保证地面以上的仪器与地下的传感器进行通讯。
目前，以上的方法在实际运用中有很大的弊端，空心钢管在使用前，必须将通讯电缆在钢管内依次穿过，需要占用较长的工作时间，影响工作效率；并且在较为复杂的野外现场，环境对电缆稳定性的影响较大，需要消耗大量的人力物力进行保养维护，否则经常会出现信号不稳定、短路等故障；另外，由于电缆从钢管内穿过，在加接钢管时，需要人工对电缆进行整理和安装，使整套设备的自动化难度增加。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，其通过设置有通信收发器，使探杆内的传感器探测得到的信号通过通信收发器传回地面服务器。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，包括以下步骤：
步骤S10、采用机械手抓取探头装置和通信收发器，并将通信收发器安装在探头装置的尾部；
步骤S20、采用机械手将探头装置和通信收发器移动至待勘测地点的贯入机构内，贯入机构将探头装置压入地层，探头装置在压入地层的过程中，探头装置得到的数据通过通信收发器传输至水上服务器；
步骤S30、探头装置压入地层后暂停，然后采用机械手将探头装置尾部的通信收发器拆除并将通信收发器移动至探头装置的一侧；
步骤S40、采用机械手抓取级联探杆并移动至待勘测地点的贯入机构内并将级联探杆与探头装置的尾部接上；
步骤S50、采用机械手抓取通信收发器并将通信收发器安装在级联探杆的尾部；
步骤S60、级联探杆在贯入机构的驱动下压入地层并带动探头装置下压，探头装置在压入地层的过程中会继续勘测得到相应的数据，继续勘测得到的数据依次通过级联探杆和通信收发器传输至水上服务器；
步骤S70、级联探杆压入地层后静置，然后采用机械手将级联探杆尾部的通信收发器拆除并将通信收发器移动至级联探杆的一侧；
步骤S80、采用机械手抓取另一节级联探杆并移动至待勘测地点的贯入机构内并将该另一节级联探杆与上一节级联探杆的尾部接上；采用机械手抓取通信收发器并将通信收发器安装在该另一节级联探杆的尾部；；
步骤S90、该另一节级联探杆在贯入机构的驱动下压入地层并带动探头装置下压，探头装置和多节级联探杆在压入地层的过程中会继续勘测得到相应的数据，继续勘测得到的数据依次通过多节级联探杆和通信收发器传输至水上服务器；
步骤S100、重复步骤S70、S80和S90，直至完成整个勘探过程。
进一步地，所述步骤S10之前还包括：
步骤S00、在勘测地点的地面上放置勘测设备；
所述勘测设备包括机架、纵向贯穿所述机架的勘测通孔、探杆放置容器、贯入机构和机械手，所述勘测通孔的顶部开设有开口，所述勘测通孔的底部与勘测地点的地面接触，所述贯入机构位于所述勘测通孔的底部；所述机械手位于所述勘测通孔的开口，所述探杆放置容器设置于所述勘测通孔的开口的四周，所述探杆放置容器由多个用于放置级联探杆的第一放置通孔以及至少一个用于放置探头装置的第二放置通孔构成。
进一步地，所述探头装置内设置有用于获取勘测数据的传感器以及用于接收传感器的勘测数据和将勘测数据发送至通信收发器的勘测电磁耦合线圈；
所述级联探杆内设置有前端电磁耦合线圈、信号处理电路和后端电磁耦合线圈，所述前端电磁耦合线圈用于接收传感器的勘测数据和接收上一级的级联探杆发送的勘测数据；所述后端电磁耦合线圈用于将勘测数据发送至通信收发器；所述信号处理电路，用于接收前端电磁耦合线圈的勘测数据，并将勘测数据发送至后端电磁耦合线圈；
所述通信收发器包括接收电磁耦合线圈、信号收发电路和通信线缆，所述接收电磁耦合线圈用于接收与其连接的探头装置和级联探杆的勘测数据，信号收发电路用于将来自接收电磁耦合线圈的勘测数据通过通信线缆传输至水上服务器。。
进一步地，所述贯入机构为双摩擦轮贯入机构。
进一步地，步骤S30中，所述探头装置压入地层后暂停具体为探头装置压入地层的预设深度后暂停。
进一步地，步骤S70中，所述级联探杆压入地层后暂停具体为级联探杆压入地层的预设深度后暂停。
相比现有技术，本发明的有益效果在于，通过设置有通信收发器，使探头装置内的传感器探测得到的信号通过通信收发器传回地面服务器，而且可以依次下放多节级联探杆，每下压一节级联探杆，探头装置能勘测得到相应的数据，非常方便，从而有效地提高了工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明所述的探杆、勘测通孔和探杆放置容器结构示意图。
图3为本发明所述的勘测设备的结构示意图。
图4为本发明所述的通信收发器和多节探杆在地底下同时勘探的结构示意图。
图中：1-探杆、2-勘测通孔、3-探杆放置容器、4-贯入机构、5-通信收发器、6-机架、11-探头装置、12-级联探杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-4所示，一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，包括以下步骤：
步骤S00、在勘测地点的地面上放置勘测设备。
所述勘测设备包括机架6、纵向贯穿所述机架6的勘测通孔2、探杆放置容器3、贯入机构4和机械手，所述勘测通孔2的顶部开设有开口，所述勘测通孔2的底部与勘测地点的地面接触，所述贯入机构4位于所述勘测通孔2的底部；所述机械手位于所述勘测通孔2的开口，所述探杆放置容器3设置于所述勘测通孔2的开口的四周，所述探杆放置容器3由多个用于放置级联探杆12的第一放置通孔以及至少一个用于放置探头装置11的第二放置通孔构成，勘探时，探头装置11和多节级联探杆12按顺序依次连接。本实施例的探头装置11呈杆状，端部安装有勘测数据的传感器。当然，也可以是其他形状的探头，例如静力触探探头、十字板探头等相关仪器，本专利并不对探头装置11的具体结构做任何限定。
作为一种优选的方案，如图2所示，勘测通孔2的四周设置有三个探杆放置容器3，探杆放置容器3用于存放探头装置11和级联探杆12，探杆放置容器3的个数可以根据实际情况去设计。
作为一种优选的方案，如图2所示，探杆放置容器3内的第一放置通孔为N个，其中，N为正整数且大于等于20，在一个探杆放置容器3内设置有N个第一放置通孔，从而能存放更多的级联探杆12。
步骤S10、采用机械手抓取探杆放置容器3内的探头装置11和通信收发器5，并将通信收发器5安装在探头装置11的尾部。
如图3所示，将通信收发器5安装在探头装置11的尾部的方法有很多种，作为一种优选的方式，探头装置11的尾部设置有外螺纹，通信收发器5上设置有与探头装置11相匹配的内螺纹，然后将探头装置11与通信收发器5螺纹连接，从而使探头装置11和通信收发器5装拆方便。
步骤S20、采用机械手将探头装置11和通信收发器5从勘测通孔2移动至待勘测地点的贯入机构4内，贯入机构4将探头装置11压入地层，探头装置11在压入地层的过程中勘测得到相应的数据，勘测得到相应的数据通过通信收发器5传输至水上服务器。具体地，贯入机构4安装在勘测通孔2的底部，贯入机构4待机械手将探头装置11移动到位后才启动转动，从而实现对探头装置11贯入或起拔，作为一种优选的方式，所述贯入机构4为双摩擦轮贯入机构，双摩擦轮贯入机构用于带动探头装置11贯入和起拔，贯入机构4采用中国专利申请号为CN201821548689.1(说明书0019-0029段)公开的一种双摩擦轮贯入机构，其能带动探头装置11贯入和起拔。
步骤S30、探头装置11压入地层后暂停，然后采用机械手将探头装置11尾部的通信收发器5拆除并将通信收发器5移动至探头装置11的一侧。
具体地，探头装置11压入地层的预设深度后暂停，探头装置11压入地层的预设深度为探头装置11的总长度的90％压入地层，探头装置11压入地层的预设深度后暂停的意思为探头装置11压入地层的预设深度后不再与地层发生相对位移，并且，等待级联探杆12完成安装后，继续下压。
具体地，由于探头装置11与通信收发器5螺纹连接，而机械手为抓取机械手，此外，机械手上还设置有用于旋拧的旋拧装置，旋拧装置能将通信收发器5从探头装置11的尾部旋拧出来，然后使用机械手将通信收发器5移动至探头装置11的一侧。
具体地，所述探头装置11内设置有用于获取勘测数据的多个传感器以及用于接收传感器的勘测数据和将勘测数据发送至通信收发器5的勘测电磁耦合线圈。优选地，多个传感器用于测量不同的数据。
具体地，所述通信收发器5包括接收电磁耦合线圈、信号收发电路和通信线缆，所述接收电磁耦合线圈用于接收与其连接的探头装置11和级联探杆12的勘测数据，信号收发电路用于将来自接收电磁耦合线圈的勘测数据通过通信线缆传输至水上服务器。
具体地，当勘测通孔2内只有一节探头装置11时，探头装置11内的传感器将勘测得到的数据经勘测电磁耦合线圈发送至通信收发器5的接收电磁耦合线圈，信号收发电路用于将来自接收电磁耦合线圈的勘测数据通过通信线缆传输至水上服务器。
步骤S40、采用机械手抓取级联探杆12并移动至待勘测地点的贯入机构4内并将级联探杆12与探头装置11的尾部接上；
步骤S50、采用机械手抓取通信收发器5并将通信收发器5安装在级联探杆12的尾部。
具体地，将通信收发器5安装在级联探杆12的尾部的方法有很多种，作为一种优选的方式，级联探杆12的尾部设置有外螺纹，通信收发器5上设置有与级联探杆12相匹配的内螺纹，然后将级联探杆12与通信收发器5螺纹连接，从而使级联探杆12和通信收发器5装拆方便。
步骤S60、级联探杆12在贯入机构4的驱动下压入地层并带动探头装置11下压，探头装置11在压入地层的过程中会继续勘测得到相应的数据，继续勘测得到的数据依次通过级联探杆12和通信收发器5传输至水上服务器。
具体地，贯入机构4安装在勘测通孔2的底部，贯入机构4待机械手将级联探杆12移动到位后才启动转动，从而实现对级联探杆12贯入或起拔，作为一种优选的方式，所述贯入机构4为双摩擦轮贯入机构，双摩擦轮贯入机构用于带动级联探杆12贯入和起拔，贯入机构4采用中国专利申请号为CN201821548689.1(说明书0019-0029段)公开的一种双摩擦轮贯入机构，其能带动级联探杆12贯入和起拔。
步骤S70、级联探杆12压入地层后暂停，然后采用机械手将级联探杆12尾部的通信收发器5拆除并将通信收发器5移动至级联探杆12的一侧；
具体地，级联探杆12压入地层的预设深度后暂停，级联探杆12压入地层的预设深度为级联探杆12的总长度的90％压入地层。级联探杆12压入地层的预设深度后暂停的意思为级联探杆12压入地层的预设深度后不再与地层发生相对位移，并且，等待下一节级联探杆12完成安装后，再次继续下压。
步骤S80、采用机械手抓取另一节级联探杆12移动至待勘测地点的贯入机构4内并将该另一节级联探杆12与上一节级联探杆12的尾部接上；采用机械手抓取通信收发器5并将通信收发器5安装在该另一节级联探杆12的尾部。
步骤S90、该另一节级联探杆12在贯入机构4的驱动下压入地层并带动探头装置11下压，探头装置11在压入地层的过程中会继续勘测得到相应的数据，继续勘测得到的数据依次通过多节级联探杆12和通信收发器5传输至水上服务器。
步骤S100、重复步骤S70、S80、和S90，直至完成整个勘探过程。也就是说，通俗而言，本次勘探需要探测30米，假设一根探杆1米长，一共就要压30根，每压一根就要暂停来装下一根，也就是说要暂停30次，每次下压都得到相应的勘测数据，然后逐级通过级联探杆12传输给通信收发器5，由通信收发器5通过通信线缆回传水上服务器，从而获得完整的勘测数据。
优选地，所述级联探杆12内设置有前端电磁耦合线圈、信号处理电路和后端电磁耦合线圈，所述前端电磁耦合线圈用于接收传感器的勘测数据和接收上一级的级联探杆12发送的勘测数据；所述后端电磁耦合线圈用于将勘测数据发送至通信收发器5；所述信号处理电路，用于接收前端电磁耦合线圈的勘测数据，并将勘测数据发送至后端电磁耦合线圈；
优选地，当勘测通孔2内有一节探头装置11及一节或一节以上的级联探杆12时，探头装置11内的传感器将勘探得到的数据发送至级联探杆12的前端电磁耦合线圈，信号处理电路接收前端电磁耦合线圈的勘测数据，并将勘测数据发送至后端电磁耦合线圈，后端电磁耦合线圈将勘探得到的数据发送至下一节级联探杆12，直至发送至最后一节级联探杆12，经最后一节级联探杆12的后端电磁耦合线圈将勘测数据发送至通信收发器5，然后再由通信收发器5的通信线缆传输至水上服务器。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S10、采用机械手抓取探头装置和通信收发器，并将通信收发器安装在探头装置的尾部；
步骤S20、采用机械手将探头装置和通信收发器移动至待勘测地点的贯入机构内，贯入机构将探头装置压入地层，探头装置在压入地层的过程中勘测得到相应的数据，勘测得到的数据通过通信收发器传输至水上服务器；
步骤S30、探头装置压入地层后暂停，然后采用机械手将探头装置尾部的通信收发器拆除并将通信收发器移动至探头装置的一侧；
步骤S40、采用机械手抓取级联探杆并移动至待勘测地点的贯入机构内并将级联探杆与探头装置的尾部接上；
步骤S50、采用机械手抓取通信收发器并将通信收发器安装在级联探杆的尾部；
步骤S60、级联探杆在贯入机构的驱动下压入地层并带动探头装置下压，探头装置在压入地层的过程中会继续勘测得到相应的数据，继续勘测得到的数据依次通过级联探杆和通信收发器传输至水上服务器；
步骤S70、级联探杆压入地层后暂停，然后采用机械手将级联探杆尾部的通信收发器拆除并将通信收发器移动至级联探杆的一侧；
步骤S80、采用机械手抓取另一节级联探杆并移动至待勘测地点的贯入机构内并将该另一节级联探杆与上一节级联探杆的尾部接上；采用机械手抓取通信收发器并将通信收发器安装在该另一节级联探杆的尾部；
步骤S90、该另一节级联探杆在贯入机构的驱动下压入地层并带动探头装置下压，探头装置在压入地层的过程中会继续勘测得到相应的数据，继续勘测得到的数据依次通过多节级联探杆和通信收发器传输至水上服务器，其中通信收发器通过通信线缆与水上服务器连接；
步骤S100、重复步骤S70、S80和S90，直至完成整个勘探过程。
2.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，其特征在于：所述步骤S10之前还包括：
步骤S00、在勘测地点的地面上放置勘测设备；
所述勘测设备包括机架、纵向贯穿所述机架的勘测通孔、探杆放置容器、贯入机构和机械手，所述勘测通孔的顶部开设有开口，所述勘测通孔的底部与勘测地点的地面接触，所述贯入机构位于所述勘测通孔的底部；所述机械手位于所述勘测通孔的开口，所述探杆放置容器设置于所述勘测通孔的开口的四周，所述探杆放置容器由多个用于放置级联探杆的第一放置通孔以及至少一个用于放置探头装置的第二放置通孔构成。
3.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，其特征在于：所述探头装置内设置有用于获取勘测数据的传感器以及用于接收传感器的勘测数据和将勘测数据发送至通信收发器的勘测电磁耦合线圈；
所述级联探杆内设置有前端电磁耦合线圈、信号处理电路和后端电磁耦合线圈，所述前端电磁耦合线圈用于接收传感器的勘测数据和接收上一级的级联探杆发送的勘测数据；所述后端电磁耦合线圈用于将勘测数据发送至通信收发器；所述信号处理电路，用于接收前端电磁耦合线圈的勘测数据，并将勘测数据发送至后端电磁耦合线圈；
所述通信收发器包括接收电磁耦合线圈、信号收发电路和通信线缆，所述接收电磁耦合线圈用于接收与其连接的探头装置和级联探杆的勘测数据，信号收发电路用于将来自接收电磁耦合线圈的勘测数据通过通信线缆传输至水上服务器。
4.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，其特征在于：所述贯入机构为双摩擦轮贯入机构。
5.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，其特征在于：步骤S30中，所述探头装置压入地层后暂停具体为探头装置压入地层的预设深度后暂停。
6.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆获取勘探数据的方法，其特征在于：步骤S70中，所述级联探杆压入地层后地层具体为级联探杆压入地层的预设深度后暂停。
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