CN113701820A - 一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置 - Google Patents
一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及勘察监测设备领域，更具体而言，涉及一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置。包括：无人机机翼、无人机主体、连接螺栓a、角度调整装置、环境图像获取装置、位置传感器、高清图像获取装置、防护装置、连接螺栓b、连接螺栓c；所述角度调整装置和高清图像获取装置通过所述连接螺栓a与所述无人机主体连接，所述环境图像获取装置通过所述角度调整装置和所述无人机主体形成三维空间一体结构，实现一定空间范围内360°转动；所述位置传感器通过所述连接螺栓b与所述无人机主体连接，分布两侧的所述防护装置通过所述连接螺栓c与所述无人机主体连接。本发明能够及时快速的对隧道的损坏进行勘察以及火灾水害探测。
Description
技术领域
本发明涉及勘察监测设备领域，更具体而言，涉及一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置。
背景技术
随着现如今科学技术的不断发展，人口的不断增长，地上可被人利用的有效空间越来越少，逐渐不能满足人们的需求，像一些沿海城市不得不进行类似填海造地、填湖造地等措施来增大人类活动的面积。对于一些内陆地区，缺乏填海、填湖的自然条件，只能向地下或者山中拓展空间，使得我国地下空间的开发利用蓬勃发展，也使得隧道建设的速度越来越快，但是随之而来的是一些富水区域隧道开发利用以及日常运营过程中由于时间问题，隧道拱壁内部含水构造不明带来的各种不良地质灾害问题也越来越多。
在现在的经济形势发展要求下，为了人们生命财产的安全，各种地下结构必须保证百分百的安全，仅仅依靠检测人员周期性的进行全面检测是远远不够的，不能实现有效的监测，而且现在的隧道运营率极高，如何对检测工作人员的安全进行保障也是个问题，另外怎样进行高效率的有针对性的对隧道结构勘察分析也是急待解决的问题。
发明内容
本发明申请的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置旨在至少解决隧道在不进行长时间停止运营的情况下，进行隧道指定区域的图像勘察以及探水探火的问题。
为了实现上述目的，本发明的一个方面的技术方案提供了一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，包括：无人机机翼、无人机主体、连接螺栓a、角度调整装置、环境图像获取装置、位置传感器、高清图像获取装置、防护装置、连接螺栓b、连接螺栓c，所述无人机主体的上方具有电机，所述电机的主轴与所述无人机机翼为可拆卸连接，所述电机可带动所述无人机机翼旋转，所述无人机主体中有主控制器、信息传输装置和电池，所述角度调整装置通过所述连接螺栓a与所述无人机主体进行连接，所述角度调整装置可进行转动，所述环境图像获取装置安装在所述角度调整装置上，所述角度调整装置的转动角度超过360度，通过所述角度调整装置的角度调节可以改变所述环境图像获取装置的采集方向，所述高清图像获取装置安装在所述无人机主体上，由整个装置的移动携带着所述高清图像获取装置进行高清图像的获取，所述位置传感器通过所述连接螺栓b安装在无人机主体上，所述位置传感器能够辅助操作人员进行整个装置在隧道内相对位置的判别，避免装置与隧道壁面发生碰撞造成危险，所述防护装置通过所述连接螺栓c安装在所述无人机主体的两侧，不仅能够方便整个装置在地面上进行降落，而且还具有对所述环境图像获取装置的保护：
所述主控制器控制所述电机的转动，所述主控制器由所述电池进行供电，所述主控制器通过所述信息传输装置实现与操作人员的通信，所述位置传感器进行隧道内相对位置的探测，传递给所述主控制器由所述主控制器控制本装置的飞行姿态，后台操作人员也根据所述位置传感器进行装置的控制，所述高清图像获取装置获取隧道内壁面影像信息由所述信息传输装置传递给后方操作人员，所述环境图像获取装置获取隧道内温度图像或者回波图像信息并由所述信息传输装置传递给后方操作人员，由后方操作人员对回传的图像进行进行分析，或者由人工智能进行分析，为隧道内问题的解决提供参考。
另外，本发明上述技术方案提供的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置还具有如下技术特征：
作为本发明的一种优选方案，所述环境图像获取装置为红外摄像装置，在获取普通图像的同时还能够获取当前位置的温度图像，通过所述信息传输装置传递给后台操作人员，能够根据图像结合操作人员的经验或者采用人工智能的方法可判断隧道结构病害，根据红外温度图像根据水、火温度与正常温度的不同即可判断水灾火灾问题，方便工作人员及时发现问题并解决。
作为本发明的另一种优选方案，所述环境图像获取装置为冲击回波装置或者声发射装置，能够根据不同环境条件下回波的不同，形成不同的回波图像，每种材料都有着各自不同的回波状况，将回波形成的图像通过所述信息传输装置传递给后台操作人员，根据回波图像判断环境状况，即可得知现场情况的变化，方便工作人员及时发现问题并解决。
作为本发明的一种优选方案，所述位置传感器为毫米波雷达传感器，能够进行距离的测量，通过对各个方位距离的探测，能够进行本装置与隧道避免相对位置的测量判断，便于本装置的姿态控制以及操作人员的后台操作。
作为本发明的一种优选方案，所述高清图像获取装置为阵列式高清摄像头，能够进行隧道内部结构的高清图像的获取，通过所述信息传输装置传递给后台操作人员，后台工作人员根据根据经验进行图像判断或者通过人工智能对图像进行分析，从而得到隧道的内壁的病害，便于及时发现隧道内部问题。
作为本发明的一种优选方案，防护装置为U型框，所述防护装置在本装置的两侧，所述防护装置的最低点低于所述角度调整装置、所述环境图像获取装置组合体的最低点，不仅方便在降落时对整个装置进行支撑，而且还在一定程度上对所述环境图像获取装置进行防护，避免升降和移动过程中，对所述环境图像获取装置造成冲击。
作为本发明的一种优选方案，所述角度调整装置为电子云台，能够实现自动转动，可进行水平方向360度转动和竖直方向360度转动，所述角度调整装置由操作人员通过所述信息传输装置远程操作，方便所述环境图像获取装置以一种合适且方便的角度进行图像的获取，同时也方便操作人员通过所述环境图像获取装置进行远程操作的探路。
一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其其探测方法包含以下步骤：
1)结合隧道年限以及运营情况，综合进行分析，选出待测隧道区段，人工远程操纵该装置的无人机机翼进行转动，使得装置整体飞行进入待测隧道内；
2)进入隧道后，在位置传感器的协助下远程控制装置的移动和旋转，同时根据环境图像获取装置、高清图像获取装置回传的数据对装置的飞行进行调整，移动该装置到需要进行探测的位置；
3)通过调整本装置的位置和角度，并调节角度调整装置的角度，使得环境图像获取装置、高清图像获取装置对指定监测位置进行成像，获取待监测位置的环境图像，包含可见光图像、红外图像、回波图像等；
4)将采集到的数据通过信息传输装置进行数据回传到后台操作人员处；
5)在后台，通过人工或者人工智能的方式对获取到的图像进行分析判断，实现对隧道结构的分析和隧道内环境的分析，及时找出隧道结构出现问题的位置或者发生火灾、漏水的位置，进而方便及时有效进行问题的总体解决。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明在使用过程中，通过工作人员远程操纵装置移动，由于不与隧道地面接触，所以不会对隧道的正常使用造成影响，对于一些较矮的隧道，也能在使用的间隙及时进行监测使用，节约时间，方便快捷。
(2)本发明使用过程中，使用方便灵活快速，能够及时移动到需要进行监测的地点，节约了往返的时间。
(3)本发明在使用过程中，通过位置传感器，能够较为准确的获取装置在隧道中的相对位置、相对速度和移动距离，不仅方便工作人员进行操作，也具有对装置的保护作用，减少了碰撞的发生。
(4)本发明使用过程中，高清图像获取装置与环境图像获取装置相呼应，可以对同一位置一次性进行多种不同方式的监测，通过多种不同监测方式的对比，能够提升对隧道内相关问题的判断的准确性，提升了判断的效率。
(5)本发明在使用过程中，防护装置具有保护作用，能够防止在使用过程中环境图像获取装置受到撞击发生损坏，提升了使用寿命，降低了维修保养成本，同时在降落的过程中还可对整个装置起到了支撑的作用。
(6)本发明在使用过程中，角度调整装置能够进行角度的调整，从而改变了环境图像获取装置的拍摄角度，从而灵活的实现了各种图像角度的获取，方便灵活，适用性强。
(7)本发明中，无人机机翼在整个装置的上方，与环境图像获取装置、高清图像获取装置并不产生干涉，从而避免了无人机机翼的转动对图像获取效果的影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的角度调整装置及环境图像获取装置示意图；
图3是本发明的无人机主体内部模块示意图；
图4是本发明的应用方式流程图。
其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
无人机机翼1、无人机主体2、主控制器202、信息传输装置203、电池204、连接螺栓a3、角度调整装置4、环境图像获取装置5、位置传感器6、高清图像获取装置7、防护装置8、连接螺栓b9、连接螺栓c10。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照附图1至图4描述根据本发明一些实施例的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置。
如图1-2所示，根据本发明一些实施例提供的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，包括：无人机机翼1、无人机主体2、连接螺栓a3、角度调整装置4、环境图像获取装置5、位置传感器6、高清图像获取装置7、防护装置8、连接螺栓b9、连接螺栓c10。
无人机主体2与现有的无人机近似，在无人机主体2的上方四角处具有电机201，四角处的四个电机201完全相同，电机201的主轴方向竖直向上，电机201的主轴与无人机机翼1为可拆卸连接，优选的为通过螺纹方式进行连接，方便进行拆卸和检修，每个无人机机翼1的尺寸与型号均相同，但是每相邻的两个无人机机翼1的旋向相反，能够抵消在工作过程中无人机主体2的旋转效应。
如图3所示，无人机主体2中有主控制器202、信息传输装置203和电池204，主控制器202对电机进行控制，实现对飞行状态的控制，主控制器202还可对角度调整装置4、环境图像获取装置5、高清图像获取装置7进行控制，实现图像的采集工作，也能实现对角度调整装置4的角度调节，主控制器202能够接收位置传感器6的信号为主控制器202的相关操作做出参考，主控制器202通过信息传输装置203与操作后台进行无线连接，后台能够接收装置采集到的高清图像和环境图像以供进行监测结果的分析，也能够接收到位置传感器6的信号以对装置的位置和状态进行判断，同时后台操作人员也能根据相关图像，进行隧道结构分析和火灾水害的监测，后台人员能够根据位置传感器6的信息结合相关的图像进行装置姿态和路径的控制调整；电池204为电机201、主控制器202、信息传输装置203、角度调整装置4、环境图像获取装置5、位置传感器6、高清图像获取装置7进行供电。
如图1-2所示，角度调整装置4通过连接螺栓a3与无人机主体2的底部进行连接，角度调整装置4能够在无人机主体2的下方进行转动，环境图像获取装置5安装在角度调整装置4上，角度调整装置4能够带动环境图像获取装置5进行转动，环境图像获取装置5可以是红外摄像装置，在获取普通图像的同时还能够获取当前位置的温度图像，通过所述信息传输装置203传递给后台操作人员，根据图像判断隧道结构病害，根据红外温度图像判断水灾火灾问题，环境图像获取装置5也可以是冲击回波装置或者声发射装置，能够根据不同环境条件下回波的不同，形成不同的回波图像，通过所述信息传输装置203传递给后台操作人员，根据回波图像判断环境状况；角度调整装置4为电子云台，能够进行水平方向360度转动，和竖直方向360度转动，提升了图像获取的范围，角度调整装置4由操作人员通过所述信息传输装置203远程操作。
位置传感器6通过连接螺栓b9安装在无人机主体2上，位置传感器6为毫米波雷达传感器，能够进行本装置与隧道壁面相对位置的测量判断，从而进行整体分析，得到该装置在隧道中的相对位置，为主控制器202的控制和后台工作人员的操作提供的参考，避免了在隧道这个封闭空间中该装置与隧道避免发生碰撞，提升了使用过程的安全性，避免在隧道使用过程中对其它人员和设备造成损伤。
高清图像获取装置7安装在无人机主体2上，高清图像获取装置7为阵列式高清摄像头，能够进行隧道内部结构的高清图像的获取，通过所述信息传输装置203传递给后台操作人员，根据图像判断隧道结构病害。由于高清图像获取装置7具有更高的像素，所以能够细致的获取到壁面上的细小裂纹和结构变形，在后台能够通过计算机智能识别的方式检测到壁面的微小损伤，便于工作人员能够及时进行故障诊断。
防护装置8通过连接螺栓c10安装在无人机主体2下方的两侧，防护装置8为U型框，防护装置8的最低点低于角度调整装置4、环境图像获取装置5组合体的最低点，不仅能够对环境图像获取装置5进行保护，而且还能够在本装置起降过程中起到了对本装置的支撑作用。
应用方法：
如图4所示。
1)结合隧道年限以及运营情况，选出待测隧道区段，人工远程操纵该装置整体飞行进入待测隧道内；
2)进入隧道后，在位置传感器6的协助下远程控制装置的移动和旋转，移动该装置到需要进行探测的位置；
3)通过调整装置的位置和角度，并调节角度调整装置4的角度，使得环境图像获取装置5、高清图像获取装置7对指定监测位置进行成像，获取待监测位置的环境图像，包含可见光图像、红外图像、回波图像等；
4)将采集到的数据通过信息传输装置203进行数据回传到后台；
5)在后台，通过人工或者人工智能的方式对获取到的图像进行分析判断，实现对隧道结构的分析和隧道内环境的分析，进而方便进行问题的总体解决。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性：术语“多个”是指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中”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。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其特征在于，包括：无人机机翼(1)、无人机主体(2)、连接螺栓a(3)、角度调整装置(4)、环境图像获取装置(5)、位置传感器(6)、高清图像获取装置(7)、防护装置(8)、连接螺栓b(9)、连接螺栓c(10)，所述无人机主体(2)的上方具有电机(201)，所述电机的主轴与所述无人机机翼(1)为可拆卸连接，所述无人机主体(2)中有主控制器(202)、信息传输装置(203)和电池(204)，所述角度调整装置(4)通过所述连接螺栓a(3)与所述无人机主体(2)进行连接，所述高清图像获取装置(7)安装在所述无人机主体(2)上，所述环境图像获取装置(5)安装在所述角度调整装置(4)上，所述角度调整装置(4)的转动角度超过360度，所述位置传感器(6)通过所述连接螺栓b(9)安装在无人机主体(2)上，所述防护装置(8)通过所述连接螺栓c(10)安装在所述无人机主体(2)的两侧；
所述主控制器(202)控制所述电机(201)的转动，所述主控制器(202)由所述电池(204)进行供电，所述主控制器(202)通过所述信息传输装置(203)实现与操作人员的通信，所述位置传感器(6)进行隧道内相对位置的探测，传递给所述主控制器(202)由所述主控制器(202)控制本装置的飞行姿态，所述高清图像获取装置(7)获取隧道内影像信息由所述信息传输装置(203)传递给后方操作人员，所述环境图像获取装置(5)获取隧道内温度图像信息由所述信息传输装置(203)传递给后方操作人员。
2.根据权利要求1所述的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其特征在于：所述环境图像获取装置(5)为红外摄像装置，在获取普通图像的同时还能够获取当前位置的温度图像，通过所述信息传输装置(203)传递给后台操作人员，根据图像判断隧道结构病害，根据红外温度图像判断水灾火灾问题。
3.根据权利要求1所述的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其特征在于：所述环境图像获取装置(5)为冲击回波装置或者声发射装置，能够根据不同环境条件下回波的不同，形成不同的回波图像，通过所述信息传输装置(203)传递给后台操作人员，根据回波图像判断环境状况。
4.根据权利要求1所述的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其特征在于：所述位置传感器(6)为毫米波雷达传感器，能够进行本装置与隧道壁面相对位置的测量判断。
5.根据权利要求1所述的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其特征在于：所述高清图像获取装置(7)为阵列式高清摄像头，能够进行隧道内部结构的高清图像的获取，通过所述信息传输装置(203)传递给后台操作人员，根据图像判断隧道结构病害。
6.根据权利要求1所述的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其特征在于：防护装置(8)为U型框，所述防护装置(8)的最低点低于所述角度调整装置(4)、所述环境图像获取装置(5)组合体的最低点。
7.根据权利要求1所述的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其特征在于：所述角度调整装置(4)为电子云台，能够进行水平方向360度转动，和竖直方向360度转动，所述角度调整装置(4)由操作人员通过所述信息传输装置(203)远程操作。
8.根据权利要求1-7所述的一种适用于对运营中隧道结构进行图像勘察以及红外探水探火的装置，其探测方法包含以下步骤：
1)结合隧道年限以及运营情况，选出待测隧道区段，人工远程操纵该装置整体飞行进入待测隧道内；
2)进入隧道后，在位置传感器(6)的协助下远程控制装置的移动和旋转，移动该装置到需要进行探测的位置；
3)通过调整装置的位置和角度，并调节角度调整装置(4)的角度，使得环境图像获取装置(5)、高清图像获取装置(7)对指定监测位置进行成像，获取待监测位置的环境图像，包含可见光图像、红外图像、回波图像等；
4)将采集到的数据通过信息传输装置(203)进行数据回传到后台；
5)在后台，通过人工或者人工智能的方式对获取到的图像进行分析判断，实现对隧道结构的分析和隧道内环境的分析，进而方便进行问题的总体解决。
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