CN112305536A - 一种用于场地水土污染调查的自动化检测车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，包括全地形车、搭载平台、探地雷达检测装置、频率域电磁感应检测装置以及遥控主机装置，其中，搭载平台安装于全地形车的底盘上，搭载平台上具有两个主机仓，探地雷达检测装置经一框架组件设置于搭载平台的前部下方，频率域电磁感应检测装置经一可调节式三角支架设置于搭载平台的前部上方，探地雷达检测装置和频率域电磁感应检测装置分别与两个主机仓中的第一主机和第二主机相连接。本发明的优点是：自动化、集成化程度高，通过搭载探地雷达检测装置和频率域电磁感应检测装置，实现两者同步自动检测，履带式全地形车适用于平整道路、泥泞土地等多种复杂工况下的检测。

Description

一种用于场地水土污染调查的自动化检测车

技术领域

本发明属于环境岩土检测技术领域，具体涉及一种用于场地水土污染调查的自动化检测车。

背景技术

随着社会经济的持续快速发展，城市进程和工业化进程的不断增加，土壤和地下水土污染日益严重，国家对环保的重视程度也越来越高。加强土壤及地下水的污染治理，首要任务是开展地下水土污染情况调查。目前，针对土壤和地下水污染情况的调查主要以传统网格状布点取样的调查方法为主，该方法调查周期长，布点位置随机，存在污染点遗漏的风险，难以实现对场地的全覆盖调查。因此，如何快速实现对场地水土污染情况的全面评估一直是环境地质调查者关注的问题。

地球物理探测技术（简称“物探技术”）由于具有快速、无损的特点，被引入场地污染调查领域，其原理是基于受污染前后土壤及地下水物性参数（如电阻率、介电常数）会发生变化的原理，同步测定土壤及地下水物性参数的变化，并与邻近区域未污染的土壤及地下水物性参数本底值进行比对，进而快速圈定土壤及地下水污染的分布范围。

目前，物探技术中的频率域电磁感应法和探地雷达法已被部分学者应用于场地水土污染的调查，并取得了较好的检测效果。但多方法在场地现场进行全覆盖调查时，大多采用人工检测的方式，即技术人员以手持或者肩带等方式携带检测设备在待调查场地按弓字形路线进行连续移动，由于检测设备组件较多，往往需要多人协作才能同步开展，因此这种依赖于人工检测实施的方式，费时费力，多种检测方法无法协同同步开展，特别是针对大体量污染场地的调查，效率低下，劳动强度太大。

另外，污染场地类型众多，工况条件复杂，多数地表为不平整泥泞路面，甚至布满杂草，将检测仪器简单搭载于小车上的方式并不适用于多数污染场地。因此，需根据物探仪器设备的检测特点来进行定制化的组装和集成，以适应多种工况条件下的检测工作，以提升装备技术的工作效率和更好的适用性。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，该自动化检测车通过将视频摄像装置安装于全地形车上实现了远程自动控制的目的，与此同时，通过将探地雷达检测装置和频率域电磁感应检测装置这两种检测设备集成于同一台全地形车上实现了两者的同步自动检测、互不干扰。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述自动化检测车包括全地形车、搭载平台、探地雷达检测装置、频率域电磁感应检测装置以及遥控主机装置，其中，所述搭载平台安装于所述全地形车的底盘上，所述搭载平台上具有两个主机仓，所述探地雷达检测装置经一框架组件设置于所述搭载平台的前部下方，所述频率域电磁感应检测装置经一可调节式三角支架设置于所述搭载平台的前部上方，所述探地雷达检测装置和所述频率域电磁感应检测装置分别与两个所述主机仓中的第一主机和第二主机相连接。

所述框架组件呈立方体框架状，所述框架组件安装于所述搭载平台上的竖向滑轨上，以实现所述框架组件在竖直方向上的升降调节。

所述探地雷达检测装置包括收发天线，所述收发天线安装于所述框架组件中，所述收发天线经线缆与所述第一主机相连接，所述收发天线的外侧包裹有电磁屏蔽材料层。

所述可调节式三角支架呈直角三角形状，包括竖向支杆、水平支杆以及斜杆，所述竖向支杆的底部经基板固定安装于所述搭载平台上，所述水平支杆的前端部经铰接装置安装所述频率域电磁感应检测装置。

所述频率域电磁感应检测装置包括收发天线和无线通讯模块，所述收发天线经所述无线通讯模块与所述第二主机相连接。

所述水平支杆为液压伸缩杆，所述液压伸缩杆经所述无线通讯模块与所述第二主机相连接。

所述自动化检测车还包括GPS定位装置、视频摄像装置以及供电电源，其中，所述GPS定位装置固定设置于所述搭载平台上，所述视频摄像装置安装在所述搭载平台的前部，所述供电电源安装于所述搭载平台上的电源仓中。

所述GPS定位装置包括支撑杆、设置在所述支撑杆上端部的GPS接收机以及设置于所述支撑杆上的GPS手簿，所述支撑杆垂直固定设置于所述搭载平台上；其中，所述GPS接收机同所述所述探地雷达检测装置和所述频率域电磁感应检测装置连接通信。

所述搭载平台可旋转式安装在所述全地形车的底盘上。

所述搭载平台上具有有一纵向布置的配重滑轨，所述配重滑轨上具有一可滑动的配重块，所述配重块由一伸缩推杆驱动以调节所述全地形车的重心。

本发明的优点是：

（1）自动化检测车采用履带式机器底盘作为动力系统，集成视觉避障模块，使得在水泥路面、潮湿泥泞或松软土壤等多种工况下也能进行移动连续检测，对场地地形具有更好的适应能力；

（2）自动化检测车提供了一种自动化、集成化程度较高的检测方法，可远程操控检测车，可以很好的取代依赖人工检测的方式，可推广用于大体量、大面积区域的污染场地调查评估；

（3）自动化检测车搭载了电磁感应装置和探地雷达装置，能同步发射和采集信号，通过信号处理和分析成图，一次检测可同步获取多种反映场地地下地质情况的物性参数信息，检测效率高效；

（4）框架组件上所设置的竖向滑轨可实现探地雷达装置的壁障，可调节式三角支架以及配重滑轨能够调整全地形车的重心，避免跨越障碍物或斜坡时产生倾覆。

附图说明

图1为本发明中自动化检测车的分解示意图；

图2为本发明中自动化检测车中可调节式三角支架的安装示意图；

图3为本发明中遥控主机装置的结构示意图；

图4为本发明中框架组件安装于竖向滑轨上的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4，图中各标记分别为：全地形车1、搭载平台2、GPS定位装置3、GPS接收机4、支撑杆5、GPS手簿6、第一主机仓7、第二主机仓8、电源仓9、视频摄像装置10、可调节式三角支架11、水平支杆12、斜杆13、竖向支杆14、频率域电磁感应检测装置15、框架组件16、探地雷达检测装置17、基板18、遥控主机装置19、实时显示模块20、配重滑轨21、配重块22、伸缩推杆23、竖向滑轨24。

实施例：如图1-4所示，本实施例具体涉及一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，该自动化检测车主要包括全地形车1、搭载平台2、GPS定位装置3、视频摄像装置10、频率域电磁感应检测装置15、探地雷达检测装置17、遥控主机装置19。

如图1、2所示，全地形车1作为动力承载平台，为现场检测提供动力系统；全地形车1以履带式底盘作为移动动力系统，该履带式底盘类似于装甲坦克，具有越障和多地形适应能力，可在水泥地、潮湿泥泞或松软土壤等多种污染场地的工况下移动。

如图1、2所示，搭载平台2为不锈钢多层框架结构，通过焊接固定于全地形车1的履带式底盘上方，用于搭载各类设备，其具体的结构应根据具体所需搭载的设备进行针对性设计。其所搭载的设备具体包括频率域电磁感应检测装置15、探地雷达检测装置17、GPS定位装置3、视频摄像装置10、供电电源、第一主机、第二主机；其中，搭载平台2上具有电源仓9用于固定供电电源，供电电源为12V锂电池供电电源；且搭载平台2上还具有第一主机仓7和第二主机仓8，分别用于固定第一主机和第二主机，仓室大小应根据固定设备的尺寸大小设计和调节，需避免固定设备在车体行走过程中产生较大程度的颠簸。

如图1、2所示，GPS定位装置3安装于搭载平台2上，用于实时获取车辆轨迹位置信息；GPS定位装置3包括GPS接收机4、支撑杆5以及GPS手簿6，支撑杆5通过螺丝卡扣固定于搭载平台2上的预留位置，GPS接收机4固定安装在支撑杆5的上端部用于接收卫星信号，GPS手簿6捆绑于支撑杆5上。GPS接收机4通过专用数据线连接频率域电磁感应检测装置15和探地雷达检测装置17，以将位置信息实时写入控制主机1和控制主机2内，实现将探地雷达的检测数据和电磁感应法的检测数据与定位信息同步记录。

如图1、2、3所示，视频摄像装置10安装于搭载平台2的前部位置，包括高清广角摄像头和传输模块，高清广角摄像头用于实时拍摄，并实时将拍摄到的场景通过传输模块传输到遥控主机装置19上的实时显示模块20上，以获取车辆前方和周围现场状况。

如图1、2所示，频率域电磁感应检测装置15经可调节式三角支架11安装在搭载平台2的前部上方，随着全地形车1的移动持续向地下发射和接收信号来测定地下水土物性参数的变化，来实现对地下污染分布范围的圈定，用于检测地层电导率差异。可调节式三角支架11呈直角三角形状，包括水平支杆12、斜杆13以及竖向支杆14，竖向支杆14的下端部经基板18和不锈钢螺丝钉固定安装在搭载平台2上，水平支杆12的前端部经铰接装置连接频率域电磁感应检测装置15，从而确保行驶过程中保持始终水平稳定。频率域电磁感应检测装置15具体为一体化的收发天线和无线通讯模块，收发天线经无线通讯模块与第二主机仓8中的第二主机相连接，此外，收发天线通过线缆还与GPS接收机4相连接，实时读取GPS接收机4中的位置信息，实现采集数据与定位信息的同步记录。需要说明的是，水平支杆12为液压伸缩杆，液压伸缩杆经无线通讯模块与第二主机相连接，当全地形车1在行驶过程中遇斜坡向下倾斜时，可及时控制液压伸缩杆回缩，控制整体的重心避免全地形车1发生倾覆。

如图1、2所示，探地雷达检测装置17经框架组件16安装在搭载平台2的前部上方，随着全地形车1的移动持续向地下发射和接收信号来测定地下水土物性参数的变化，来实现对地下污染分布范围的圈定，用于检测地层介电常数差异。探地雷达检测装置17为一体化的收发天线，收发天线布置在框架组件16中，为了减少车体上金属构件对收发天线的电磁信号干扰，在收发天线的外侧还包裹设置有一定厚度的专用电磁屏蔽材料，收发天线在移动过程中连续发射和采集电磁波信号，实时将接收到的电磁波信号通过连接电缆传输到第一主机仓7中的第一主机上，并予以存储。收发天线同样通过线缆还与GPS接收机4相连接，实时读取GPS接收机4中的位置信息，实现采集数据与定位信息的同步记录。需要说明的是，搭载平台2的前部设置有竖向滑轨24，框架组件16具体安装在搭载平台2前部的竖向滑轨24上，以实现框架组件16在竖直方向上的自由升降，在遇到车体前方有微小障碍物时能灵活调节高度来跨越障碍物，避免收发天线发生碰撞。

如图1、2、3所示，遥控主机装置19为全地形车1的动力系统控制器，根据全地形车1位置信息和实景信息来控制全地形车1的行走路线；通讯装置用于将视频摄像装置10拍摄到的实景信息传输到遥控主机装置19。遥控主机装置19包括遥控操作模块和实时显示模块20，遥控操作模块通过无线通信技术实时控制履带式底盘的动力系统来使其沿各个方向移动，实时显示模块20实时接收和显示视频摄像装置拍摄到的场地实景图像，以指导当前检测车的移动。

如图1、4所示，为了进一步提升全地形车1的稳定性，在搭载平台2的内部还假装有一配重滑轨21，配重滑轨21沿车体纵向布置，配重滑轨21上匹配安装有配重块22，且配重块22的滑动位移由伸缩推杆23实现，当全地形车1在行驶过程中途径斜坡时，由于可调节式三角支架11凸出于全地形车1，因此全地形车1的重心位置靠前，较易发生倾覆，因此伸缩推杆23可将配重块22向后方推进，从而调整整个全地形车1的重心位置，防止翻覆，伸缩推杆23的启动依据全地形车1的前倾角度进行。

如图1-4所示，本实施例中用于场地水土污染调查的自动化检测车的工作方法包括以下步骤：

检测工作时，将频率域电磁感应检测装置15、探地雷达检测装置17以及GPS定位装置3的各组件按要求组装固定于全地形车1的搭载平台2上。打开供电电源、遥控主机装置19，确保信号传输正常，遥控主机装置19上的实时显示模块20将显示检测车上视频及摄像装置传输过来的前方画面。打开探地雷达检测装置17和频率域电磁感应检测装置15的主机控制装置，根据待检测场地类型、检测对象深度等信息设定合适的收发天线采集参数。参数调式好后即可开始检测，通过遥控主机装置19发射信号给履带式底盘动力系统控制检测车开始工作，技术人员根据待检测场地大小，设定检测测线之间的间距，根据检测测线间距来操控检测车的实际行走轨迹；检测车移动过程中探地雷达收发天线和电磁感应收发天线不停地对地下发射和接收信号，并将接收到的信号存储于第一主机和第二主机中，同时GPS定位装置3连续接收来自卫星的信号，并将定位信息同步存储到电磁感应及探地雷达第一主机和第二主机中，使接收到的信号和位置信息一一对应。

本实施例的有益效果在于：针对污染水土调查场地的工况特点，对探地雷达仪和频率域电磁感应仪进行设计和改装，将两种检测设备集成于一台全地形车上，实现了两者同步自动检测、互不干扰，可以适用于平整道路、泥泞土地等多种复杂工况下的检测。相比于单方法逐步实施人工检测的方式相比，本发明通过远程操控即可实现对场地的水土污染调查，取代了费时费力的人工检测方式，具有检测效率高，省时省力、检测结果可实时显示分析等优点。

Claims (10)

1.一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述自动化检测车包括全地形车、搭载平台、探地雷达检测装置、频率域电磁感应检测装置以及遥控主机装置，其中，所述搭载平台安装于所述全地形车的底盘上，所述搭载平台上具有两个主机仓，所述探地雷达检测装置经一框架组件设置于所述搭载平台的前部下方，所述频率域电磁感应检测装置经一可调节式三角支架设置于所述搭载平台的前部上方，所述探地雷达检测装置和所述频率域电磁感应检测装置分别与两个所述主机仓中的第一主机和第二主机相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述框架组件呈立方体框架状，所述框架组件安装于所述搭载平台上的竖向滑轨上，以实现所述框架组件在竖直方向上的升降调节。

3.根据权利要求2所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述探地雷达检测装置包括收发天线，所述收发天线安装于所述框架组件中，所述收发天线经线缆与所述第一主机相连接，所述收发天线的外侧包裹有电磁屏蔽材料层。

4.根据权利要求1所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述可调节式三角支架呈直角三角形状，包括竖向支杆、水平支杆以及斜杆，所述竖向支杆的底部经基板固定安装于所述搭载平台上，所述水平支杆的前端部经铰接装置安装所述频率域电磁感应检测装置。

5.根据权利要求4所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述频率域电磁感应检测装置包括收发天线和无线通讯模块，所述收发天线经所述无线通讯模块与所述第二主机相连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述水平支杆为液压伸缩杆，所述液压伸缩杆经所述无线通讯模块与所述第二主机相连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述自动化检测车还包括GPS定位装置、视频摄像装置以及供电电源，其中，所述GPS定位装置固定设置于所述搭载平台上，所述视频摄像装置安装在所述搭载平台的前部，所述供电电源安装于所述搭载平台上的电源仓中。

8.根据权利要求7所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述GPS定位装置包括支撑杆、设置在所述支撑杆上端部的GPS接收机以及设置于所述支撑杆上的GPS手簿，所述支撑杆垂直固定设置于所述搭载平台上；其中，所述GPS接收机同所述所述探地雷达检测装置和所述频率域电磁感应检测装置连接通信。

9.根据权利要求1所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述搭载平台可旋转式安装在所述全地形车的底盘上。

10.根据权利要求1所述的一种用于场地水土污染调查的自动化检测车，其特征在于所述搭载平台上具有有一纵向布置的配重滑轨，所述配重滑轨上具有一可滑动的配重块，所述配重块由一伸缩推杆驱动以调节所述全地形车的重心。

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