CN111688827A - 一种中继器收发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中继器收发装置，用在检测存水隧洞中，将通讯中继投放至存水隧洞中，为检测机器人提供通讯信号，包括车体、移动机构、中继器收发机构、控制系统、供电装置；中继器收发机构包括多个收发器、水平移动机构，所述收发器通过水平移动机构安装车体前后两端且在同一高度的水平面上，在水平移动机构的带动下多个收发器可以沿水平方向移动，用于对外部通讯中继的灵活投放，外部机器人检测存水隧洞完毕后，可以将投放的通讯中继进行收回；通过本发明可以解决检测机器人在对存水隧洞检测时，需要通讯信号的问题，代替了人工对存水隧洞进行安装固定通讯中继，节约了检测成本，提高了检测效率，保证了工作人员的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种水利水电工程技术领域，具体涉及一种中继器收发装置，应用在存水隧洞检测中，为机器人检测存水隧洞需要的通讯中继进行收发。
背景技术
尾库矿是筑坝拦截谷口或围地构成的场所，主要是用来堆放存储金属或非金属矿山进行矿石筛选后排出的尾矿或其他工业废渣。尾库矿是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在着溃坝危险，近年来多次发生重大安全事故和环境事故，对人民财产和生命安全造成很大的威胁，因此对尾库矿进行高效的安全监测，确保尾库矿安全运行，及时的排除危险源非常重要。
尾矿库一般由尾矿堆存系统、尾矿库存水系统、尾矿库回水系统等几部分组成，目前对尾库矿安全在线检测技术手段主要应用于坝体周围，如监测、降雨量、干滩长度、浸润线等监测信息，未对存水隧洞等隐蔽工程进行探测、监测，尾库矿存水系统的相关设计和安全专篇也规定对其定期进行检测，但由于尾库矿排洪隧洞的工程结构复杂，一般探测和监测手段难以部署实施，若长期不对存水隧洞进行检查、探测、维修，在尾库矿所排的矿物废水的作用下，会导致混凝土内部钢筋被腐蚀，最终会使隧洞因内部强度下降而被破坏，致使存水隧洞内部出现堵塞、塌陷等隐患；存水隧洞一旦出现故障或是洪水排泄不顺畅，则对尾库矿造成的危害非常大，甚至会产生灾害性的恶果。
目前对存水隧洞的探测主要是人工为主，人工定期的对存水隧洞进行巡检，人工定期的巡检存在以下问题：
1.存水隧洞的内部的结构复杂，可能存在激流或是强对流，或是矿物废水中会释放有毒的气体，人工检测存在很大的危险性。
2.人工检测劳动强度大，作业效率低、可靠性差。
因此，提出检测机器人来代替人工对存水隧洞做定期自主的检测。机器人对存水隧洞的情况进行检测，需要存水隧洞内安装有通讯装置，方便机器人将检测的数据传输至外部上位机进行分析；目前存水隧洞内很少具备这种设施，通过人工对每一个需要检测的存水隧洞安装固定的通信设施，工作量极大，成本极高，而且人工进隧洞安装通讯装置也有一定危险性。
所以必要提出一种新的方案，一种中继器的收发装置，将需要的通讯中继按照需要投放至存水隧洞内，为检测机器人提供通讯信号，机器人检测完成后将通讯装置再进行收回；代替人工进存水隧洞进行安装固定的通讯设施，保证人工的安全，提高了作业效率，节约了检测成本。
发明内容
针对机器人代替人工检测存水隧洞时，存水隧洞没有通讯信号的问题，本发明提出了一种中继器收发装置，可以携带通讯中继，在存水隧洞内按照需要隔一段距离进行投放通讯中继，为机器人检测提供通信信号，方便将检测的数据传输至外部上位机；检测完成后，还可以将通讯中继再收回，以达到重复的利用，节省检测成本。
本发明提供了一种中继器收发装置，用在存水隧洞检测时，将通讯中继投放至存水隧洞中，为外部检测机器人提供通讯信号；检测完毕后，将通讯中继收回；包括车体、移动机构、中继器收发机构、控制系统、供电装置；
所述移动机构安装在所述车体的两侧，用于驱动所述车体运动；
所述中继器收发机构包括多个收发器、水平移动机构，所述收发器通过所述水平移动机构安装在所述车体前后两端且在同一高度的水平面上，在所述水平移动机构的带动下所述多个收发器可以沿垂直于所述车体运动方向的水平方向移动，用于对所述通讯中继进行投放和收回；
所述控制系统，用于控制所述车体的运动、所述中继器收发机构对所述通讯中继的投放和收回以及水平移动机构的运动；
所述供电装置用于给所述中继器收发装置提供电源。
优选的，所述水平移动机构包括水平导轨、电机；所述水平导轨垂直于所述车体运动方向且在同一高度的水平面上安装在所述车体的前后两端，所述多个收发器安装在所述水平导轨上面，在所述电机的带动下，所述收发器可以沿水平导轨移动。
优选的，所述收发器包括下导板、电磁铁；所述下导板为楔形体，包括上表面与下表面，所述下表面为平行于水平面的平面，所述上表面为与水平面成一定夹角的斜面；所述下导板安装在所述车体的前后两端且所述下表面平行于水平面，所述下导板的厚度朝所述车体的方向渐变厚；所述电磁铁安装在所述斜面距离地面最高的位置处，通过所述电磁铁通电与断电完成与外部通讯中继的连接与脱离。
优选的，所述斜面上还设置有双V型开口导向槽，用于对外部通讯中继收回时提供连接导向，使外部通讯中继顺利被收回。
优选的，所述下导板的上表面涂有一层尼龙材料，用于减少与外部通讯中继接触面之间的摩擦力。
优选的，还包括视觉装置，所述视觉装置包括两个单目相机，安装在所述车体前端，用于获取存水隧洞内部的图像信息，并将所述图像信息发送至外部的显示屏，通过所述显示屏显示存水隧洞的图像指导所述车体运动以及对外部通讯中继的投放及收回。
优选的，所述移动机构为两个履带式移动结构，所述两个履带式移动结构分别安装在所述车体的两侧且每个所述履带式移动结构包括主动轮、负重轮、诱导轮、电机以及履带，在所述电机作用下，所述主动轮带动所述履带驱动所述车体移动。
优选的，在所述电机的尾部安装有编码器，用于采集所述电机反馈的数字脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至外部上位机分析处理，得到所述车体行进的里程数。
优选的，还包括安全指示灯，所述安全指示灯安装在所述的车体上方，用于提示所述中继器收发装置运行状态与故障检测报警。
优选的，所述车体包括车厢、车盖，所述车厢以及所述车盖均进行防水处理，所述供电装置及控制系统安装在所述车厢内部。
本发明的有益效果是：
1.本发明可以对外部通讯中继在存水隧洞内进行灵活的投放，为机器人检测排洪隧洞提供了通讯信号，从而代替人工作业，保证了工作人员的安全，提高了检测的效率。
2.本发明可以在机器人检测完成后对通讯中继进行回收，可以重复的利用，节约了资源，节省了检测成本。
附图说明
图1中继器收发装置总体结构示意图；
图2中继器收发机构结构示意图；
图3中继器收发装置在水中行进姿态示意图；
图中：1：车体；2：移动机构；3：收发器；4：安全指示灯；5：视觉装置；6：中继器收发装置前进方向；7：通讯中继；8：水平导轨；31：下导板；32：电磁铁；33：双V型开口导向槽；
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1所示，一种中继器收发装置，用在存水隧洞检测时，将通讯中继投放至存水隧洞中，为外部检测机器人提供通讯信号；检测完毕后，将通讯中继收回；包括车体1、移动机构2、中继器收发机构、控制系统、供电装置；
移动机构2安装在车体1的两侧，用于驱动车体1运动；有一优选方案，移动机构2为两个履带式移动结构，两个履带式移动结构分别安装在车体1的两侧且每个履带式移动结构包括主动轮、负重轮、诱导轮、电机以及履带，在电机作用下，主动轮带动履带驱动车体1移动；在电机的尾部还可以安装编码器，用于采集电机反馈的数字脉冲信号，并将脉冲信号发送至外部的上位机分析处理，得到车体1前进的里程数，能够更直观的得到中继器收发装置在存水隧洞前进位置。
中继器收发机构包括多个收发器3、水平移动机构8，收发器3通过水平移动机构安装在车体1前后两端且在同一高度的水平面上，在水平移动机构的带动下多个收发器3可以沿垂直于车体1运动方向的水平方向移动，用于对通讯中继进行投放和收回；
有一优选方案，水平移动机构包括水平导轨8和电机，水平导轨8垂直于车体1运动方向且在同一高度的水平面上安装在车体1的前后两端，多个收发器3安装在水平导轨8上面，在电机的带动下，收发器3可以沿水平导轨8移动。
控制系统，用于控制车体1的运动、中继器收发机构对通讯中继的投放和收回以及水平移动机构的运动；
供电装置用于给中继器收发装置提供电源。
有一优选方案，如图2所示，收发器3包括下导板31、电磁铁32；下导板31为楔形体，包括上表面与下表面，下表面为平行于水平面的平面，上表面为与水平面成一定夹角的斜面；下导板31安装在车体1的前后两端且下表面平行于水平面，下导板31的厚度朝车体1的方向渐变厚；电磁铁32安装在斜面距离地面最高的位置处，通过电磁铁32通电与断电完成与外部通讯中继的连接与脱离。
需要说明的是，当外部通讯中继连接至中继器收发装置时，外部通讯中继的底面与地面有一定的间隙，防止中继器收发装置在携带外部通讯中继进行投放时，外部通讯中继的底面碰到地面，增加中继器收发装置前进时的阻力。
为了外部通讯中继能够顺利的连接至中继器收发装置的下导板31上面，在下导板31的斜面上还设有双V型开口导向槽33，在外部通讯中继被收回时，双V型开口导向槽33与外部通讯中继的导向柱配合使用，使通讯中继能够在水流中顺利的被收回。
为了减少下导板31与外部通讯中继接触面的摩擦力，在下导板31的上表面还设置有一层尼龙材料。
为了能通过外面的显示屏更直观的观察到存水隧洞的内部情况，在中继器收发装置的上面还安装有视觉装置5，视觉装置5包括两个单目相机，安装在车体1前端，在中继器收发装置进入至存水隧洞后，单目相机将拍摄的存水隧洞的情况发送给外部的显示屏，通过显示屏显示存水隧洞的图像指导车体1运动、收发器3在水平方向的移动以及对外部通讯中继的投放及收回。
有一具体的实施例，中继器收发装置还包括安全指示灯4，安全指示灯4安装在的车体1上方，用于提示中继器收发装置前进的运行状态与故障检测报警。
有一具体的实施例，车体1包括方形车厢、车盖，车厢以及车盖均进行防水处理，控制系统以及供电装置设置在防水的车厢内部，避免中继器收发装置内部的电路结构触水后发生短路。
使用时，如图3所示，控制系统接收外部指令控制车体1在存水隧洞内移动，中继器收发装置前进的方向6，携带通讯中继7的中继器收发装置在存水隧洞内行驶一定的距离后，结合视觉装置5发送至显示屏的存水隧洞内部情况，控制水平导轨8的运动，使收发器3在垂直于车体1前进方向的水平方向移动，确定合适位置准备对通讯中继7进行投放；
控制系统接收投放指令后，控制电磁铁32进行断电，电磁铁32没有磁性，通讯中继7沿着下导板31斜面上的双V型开口导向槽33，在重力的作用下滑进水流中，通讯中继7底面与地面接触，最终与中继器收发装置完全脱离，完成了一个通讯中继7的投放过程，逐一完成对其余通讯中继7的投放工作。
待机器人检测存水隧洞完成后，中继器收发装置开始对通讯中继7进行收回；结合视觉装置5发送至显示屏的存水隧洞内部情况，控制车体1移动以及收发器3水平位置的移动，当中继器收发装置的下导板31与通讯中继7的连接部位大概在同一方位时，控制系统接收收回指令，控制电磁铁进行通电，通讯中继7沿着下导板31斜面上的双V型开口导向槽33运动直到与电磁铁32接触，此时通讯中继7被下导板31的斜面慢慢的抬起，脱离地面，至此一个通讯中继被成功收回，逐一完成其余通讯中继7的收回工作。
通过本发明可以对通讯中继在存水隧洞内进行灵活的投放，为机器人检测存水隧洞提供了通讯信号，从而代替人工作业，保证了工作人员的安全，提高了检测的效率，对于没有通讯信号的存水隧洞，不需要再花费资金安装固定的通讯装置，节约了检测成本。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。
Claims (10)
1.一种中继器收发装置，用在存水隧洞检测时，将通讯中继投放至存水隧洞中，为外部检测机器人提供通讯信号；检测完毕后，将通讯中继收回；其特征在于：包括车体、移动机构、中继器收发机构、控制系统、供电装置；
所述移动机构安装在所述车体的两侧，用于驱动所述车体运动；
所述中继器收发机构包括多个收发器、水平移动机构，所述收发器通过所述水平移动机构安装在所述车体前后两端且在同一高度的水平面上，在所述水平移动机构的带动下所述多个收发器可以沿垂直于所述车体运动方向的水平方向移动，用于对所述通讯中继进行投放和收回；
所述控制系统，用于控制所述车体的运动、所述中继器收发机构对所述通讯中继的投放和收回以及水平移动机构的运动；
所述供电装置用于给所述中继器收发装置提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种中继器收发装置，其特征在于：所述水平移动机构包括水平导轨、电机；所述水平导轨垂直于所述车体运动方向且在同一高度的水平面上安装在所述车体的前后两端，所述多个收发器安装在所述水平导轨上面，在所述电机的带动下，所述收发器可以沿水平导轨移动。
3.根据权利要求1所述的一种中继器收发装置，其特征在于：所述收发器包括下导板、电磁铁；所述下导板为楔形体，包括上表面与下表面，所述下表面为平行于水平面的平面，所述上表面为与水平面成一定夹角的斜面；所述下导板安装在所述车体的前后两端且所述下表面平行于水平面，所述下导板的厚度朝所述车体的方向渐变厚；所述电磁铁安装在所述斜面距离地面最高的位置处，通过所述电磁铁通电与断电完成与外部通讯中继的连接与脱离。
4.根据权利要求3所述的一种中继器收发装置，其特征在于：所述斜面上还设置有双V型开口导向槽，用于对外部通讯中继收回时提供连接导向，使外部通讯中继顺利被收回。
5.根据权利要求3所述的一种中继器收发装置，其特征在于：所述下导板的上表面涂有一层尼龙材料，用于减少与外部通讯中继接触面之间的摩擦力。
6.根据权利要求1所述的一种中继器收发装置，其特征在于：还包括视觉装置，所述视觉装置包括两个单目相机，安装在所述车体前端，用于获取存水隧洞内部的图像信息，并将所述图像信息发送至外部的显示屏，通过所述显示屏显示存水隧洞的图像指导所述车体运动以及对外部通讯中继的投放及收回。
7.根据权利要求1所述的一种中继器收发装置，其特征在于：所述移动机构为两个履带式移动结构，所述两个履带式移动结构分别安装在所述车体的两侧且每个所述履带式移动结构包括主动轮、负重轮、诱导轮、电机以及履带，在所述电机作用下，所述主动轮带动所述履带驱动所述车体移动。
8.根据权利要求7所述的一种中继器收发装置，其特征在于：在所述电机的尾部安装有编码器，用于采集所述电机反馈的数字脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至外部上位机分析处理，得到所述车体行进的里程数。
9.根据权利要求1所述的一种中继器收发装置，其特征在于：还包括安全指示灯，所述安全指示灯安装在所述的车体上方，用于提示所述中继器收发装置运行状态与故障检测报警。
10.根据权利要求1所述的一种中继器收发装置，其特征在于：所述车体包括车厢、车盖，所述车厢以及所述车盖均进行防水处理，所述供电装置及控制系统安装在所述车厢内部。
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