CN114089425B - 一种可移动变距式地下空间结构探测装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动变距式地下空间结构探测装备及方法，该装备包括放电车和测量车，二者结构相同，均包括车体、电极移动导轨、电极、电极打点控制器、调节开关、放电电源以及测量电表；车体上搭载有驱动机构和机载电脑，电极移动导轨设置在车体上，电极通过电极打点控制器安装在电极移动导轨上，电极打点控制器用于控制电极与大地的接触或分离，且电极间的距离可调节；测量电表与机载电脑连接；调节开关用于控制电极连接放电电源或测量电表；机载电脑用于实时采集和更新测试数据，将最新的测试数据上传至云端；并对测试数据进行实时处理，得到测试结果。本发明突破了传统电阻率测试线缆的限制，电极极距可控，灵活性高，具有较好的应用前景。

Description

一种可移动变距式地下空间结构探测装备及方法

技术领域

本发明涉及地下空间结构探测技术领域，特别涉及一种可移动变距式地下空间结构探测装备及方法。

背景技术

直流电法勘探是地球物理勘探领域的重要技术。它以探测区域的电阻率差异为基础，通过向探测区域布置人工电场，并且测试在该区域的电场分布规律来确定探测区域地下结构的分布特征。直流电法发展迅速，从原始的四极布置方法，到如今的高密度直流电法，已实现的相对迅速的测试，测试精度也得到了相应提高。

目前高密度电法主要采用线缆布置电极的方法布置放电电极和测量电极，使得测量路径受到电极固定与线缆长度的限制，测试距离较短与测试范围较小。目前高密度电法大多数采用先收集数据再进行数据后处理，不能实现实时出图。在工程应用中，由于电极、电缆较重，携带困难，每次布极工作量较多，人工操作多，不利于该技术的快速高效测试。

发明内容

本发明提供了一种可移动变距式地下空间结构探测装备及方法，以解决目前高密度电法的测量路径受到电极固定与线缆长度的限制，测试距离较短与测试范围较小，不能实现实时出图，在工程应用中，由于电极、电缆较重，携带困难，每次布极工作量较多，人工操作多的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种可移动变距式地下空间结构探测装备，包括放电车和测量车；其中，所述放电车和所述测量车的结构相同，均包括车体、电极移动导轨、电极、电极打点控制器、调节开关、放电电源以及测量电表；

所述车体上搭载有驱动机构和机载电脑，所述电极移动导轨设置在所述车体上，所述电极的数量为多个，所述电极打点控制器的数量与所述电极的数量相适配，多个电极与多个电极打点控制器一一对应，每一电极分别通过对应的电极打点控制器安装在所述电极移动导轨上，所述电极打点控制器用于控制所述电极在竖直方向上的位置，以实现所述电极与大地的接触或分离，且所述电极打点控制器在所述电极移动导轨上的位置可调节，以实现电极间距的调节；

所述测量电表通过数据线与所述机载电脑连接；所述调节开关包括第一状态和第二状态，当所述调节开关位于所述第一状态时，所述电极与所述放电电源电连接，当所述调节开关位于所述第二状态时，所述电极与所述测量电表电连接，在测试过程中，放电车的调节开关处于第一状态，测量车的调节开关处于第二状态；

所述机载电脑用于实时采集和更新测试数据，将最新的测试数据上传至云端进行存储；并对所述测试数据进行实时处理与更新，以得到相应的测试结果。

进一步地，所述车体为四轮车结构，所述驱动机构用于驱动四轮车结构沿预定路线移动。

进一步地，所述驱动机构以电力作为能源。

进一步地，所述车体上还设置有太阳能电池板，用于为整个设备提供电力，所述太阳能电池板产生的电能储存于所述车体内置的充电电池之中。

进一步地，所述车体还设置有无线模块，用于实现所述放电车与所述测量车之间的数据通信，并将数据上传至云端进行存储。

进一步地，所述测试数据包括测试时间、电极测量电势大小、电极测量顺序与坐标以及通过内置的GPS定位系统记录的测试位置。

进一步地，机载电脑对所述测试数据进行实时处理与更新，以得到相应的测试结果，包括：

对采集到的电势数据与电极坐标、测试时间、测点位置进行整合，并进行初步计算，得到测量路径的电阻率断面图；

在测试过程中，机载电脑从云端实时获取测试数据并不断更新，并对获取的测试数据进行精细化反演，利用地层介质的电阻率分布规律反推地下结构情况。

另一方面，本发明还提供了一种利用上述的可移动变距式地下空间结构探测装备实现的地下空间结构探测方法，所述地下空间结构探测方法包括：

根据测试需求确定待测区域；

在所述待测区域内按照测试要求确定测量路径；

根据测试精度要求确定电极间距，并按照确定的电极间距对放电车和测量车的电极间距进行调节，使二者电极间距相同；电极间距越小，测试精度越高；

将放电车置于测量路径起点并使其保持不动，测量车按照要求测点逐点移动；每次测试时，机载电脑下发放电时间与测量时间，保证放电车和测量车的四个电极同步打点，保证测量车的两个电极同步测量电场信号，之后放电车的两个电极放电，形成人工电场，测量车的两个电极同步测试两点的电极电势；随着测量车按照要求测点逐点移动，测量范围逐渐扩大；

测量过程中，机载电脑从云端实时获取测试数据并不断更新，并对测试数据进行处理，实时给出测量路径的电阻率断面图，并利用地层介质的电阻率分布规律反推地下结构情况。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明提供的可移动变距式地下空间结构探测装备，极距可控、分辨率较高、测试深度较高，并且测量范围可自由控制，通过该可移动变距式地下空间结构探测装备可实现电法测试的长距离测试，能够实时展示测试结果及后期精细化分析，从而突破了传统的电阻率测试线缆的限制，具有较好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的可移动变距式地下空间结构探测装备的结构示意图；

图2是通过本发明实施例提供的可移动变距式地下空间结构探测装备进行地下空间结构探测的探测过程流程示意图；

图3是本发明实施例提供的可移动变距式地下空间结构探测装备进行地下空间结构探测时的移动及测试范围变化示意图。

附图标记说明：

1、车体；2、太阳能电池板；3、驱动机构；4、电极移动导轨；

5、电极；6、电极打点控制器；7、无线模块；8、调节开关；

9、放电电源；10、测量电表；11、数据线；12、机载电脑；

13、测量路径；14、放电车；15、测量车。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施例提供了一种可移动变距式地下空间结构探测装备，包括放电车和测量车两部分；其中，所述放电车和所述测量车的结构相同，如图1所示，在本实施例中，该装备的每部分均包括车体1、太阳能电池板2、驱动机构3、电极移动导轨4、电极5、电极打点控制器6、无线模块7、调节开关8、放电电源9、测量电表10以及机载电脑12。

所述车体1上搭载有驱动机构3、电极5、无线模块7、放电电源9、测量电表10以及机载电脑12，所述电极移动导轨4设置在所述车体1上，所述电极5的数量为两个，所述电极打点控制器6的数量与所述电极5的数量相适配，所述电极5与所述电极打点控制器6一一对应，每一电极5分别通过对应的电极打点控制器6安装在所述电极移动导轨4上，所述电极打点控制器6用于通过控制所述电极5上下移动，从而实现所述电极5与大地的接触或分离，进而控制所述电极5向地面打点，保证所述电极5与地面良好接触，并在测试后自动取出所述电极5。且所述电极打点控制器6在所述电极移动导轨4上的位置可调节，通过所述电极打点控制器6在所述电极移动导轨4上的左右移动，实现两个电极5不同间距的调节。

进一步地，在一可选的实施例中，所述电极打点控制器6可以通过锁扣结构固定在所述电极移动导轨4上，当锁扣结构松开时，所述电极打点控制器6可在所述电极移动导轨4上移动，当锁扣结构锁紧时，所述电极打点控制器6固定在所述电极移动导轨4上。所述电极打点控制器6可以采用气缸或直线电机的形式，以此来带动相应的电极5在上下方向上移动，实现电极5的打点。

所述测量电表10通过数据线11与所述机载电脑12电连接；所述调节开关8包括第一状态和第二状态：放电车的调节开关8位于第一状态，此时，所述电极5与所述放电电源9电连接，在电极5打点后形成大地电场；测量车的调节开关8位于所述第二状态，此时，所述电极5与所述测量电表10电连接，此时所述测量电表10通过所述电极5测量电势，并将测得的数据通过数据线11传输至所述机载电脑12。

所述机载电脑用于实时采集和更新测试数据，将最新的测试数据上传至云端进行存储；并对所述测试数据进行处理，以得到相应的测试结果。具体地，所述机载电脑12用于在放电车放电后控制测量车同步测量电势大小，并记录该测量车的电势数据并存储。包括记录测试时间、电极测量电势大小、电极测量顺序与坐标，以及通过内置GPS定位系统记录测试位置，并通过所述无线模块7实现放电车和测量车的数据连接，并将数据上传至云端储存。进一步地，所述机载电脑12还进行采集数据的初处理和实时数据更新，并对数据进行精细化后处理，包括：对采集到的电势数据与电极坐标、测试时间、测点位置进行整合，并进行初步计算，得到测量路径的电阻率断面图；对采集到的数据进行实时更新；在测试过程中，机载电脑12实时从云端获取测试数据，并对获取的测试数据进行精细化反演；利用地层介质的电阻率分布规律反推地下结构情况。

进一步地，所述车体1为四轮车结构，所述驱动机构3用于为装置移动提供动力，驱动四轮车结构沿预定路线移动。其中，所述驱动机构3以电力作为能源。对此，所述车体1上还设置有太阳能电池板2，用于为整个设备提供电力，所述太阳能电池板2产生的电能储存于所述车体1内置的充电电池之中。当然，可以理解的是，本实施例并不限定车体1的具体结构及驱动机构3的具体类型。

进一步地，请参阅图2和图3，利用上述的可移动变距式地下空间结构探测装备实现的地下空间结构探测方法包括以下步骤：

步骤一、根据测试需求确定待测区域；

步骤二、在待测区域内按照测试要求确定测量路径13，也即选取合适的测量车15的行车路径；

步骤三、根据测试精度要求确定电极间距d，并按照确定的电极间距d对放电车14和测量车15的电极间距进行调节，使二者电极间距相同，也即同为d；其中，电极间距越小，测试精度越高；

步骤四、将放电车14置于所述测量路径13起点并使其保持不动，测量车15按照要求测点逐点移动；每次测试时，机载电脑下发放电时间与测量时间，保证放电车14和测量车15的四个电极同步打点，保证测量车15的两个电极同步测量电场信号，之后放电车14的两个电极放电，形成人工电场，测量车15的两个电极同步测试两点的电极电势；其中，随着测量车15按照要求测点逐点移动，测量范围s逐渐扩大；

步骤五、测量过程中，机载电脑从云端实时获取测试数据并不断更新，并对电势信息与电极坐标、测试时间、测点位置等进行整合，实时给出电阻率图，并将数据传输至云端进行反演后处理；利用地层介质的电阻率分布规律反推地下结构情况。

综上，本实施例提供的可移动变距式地下空间结构探测装备，极距可控、分辨率较高、测试深度较高，且测量范围可自由控制，通过该可移动变距式地下空间结构探测装备可实现电法测试的长距离测试，能够实时展示测试结果及后期精细化分析，突破了传统的电阻率测试线缆的限制，具有较好的应用前景。

此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (8)

1.一种可移动变距式地下空间结构探测装备，其特征在于，包括放电车和测量车；其中，所述放电车和所述测量车的结构相同，均包括车体、电极移动导轨、电极、电极打点控制器、调节开关、放电电源以及测量电表；

所述车体上搭载有驱动机构和机载电脑，所述电极移动导轨设置在所述车体上，所述电极的数量为多个，所述电极打点控制器的数量与所述电极的数量相适配，多个电极与多个电极打点控制器一一对应，每一电极分别通过对应的电极打点控制器安装在所述电极移动导轨上，所述电极打点控制器用于控制所述电极在竖直方向上的位置，以实现所述电极与大地的接触或分离，且所述电极打点控制器在所述电极移动导轨上的位置可调节，以实现电极间距的调节；

所述测量电表通过数据线与所述机载电脑连接；所述调节开关包括第一状态和第二状态，当所述调节开关位于所述第一状态时，所述电极与所述放电电源连接，当所述调节开关位于所述第二状态时，所述电极与所述测量电表电连接，在测试过程中，放电车的调节开关处于第一状态，测量车的调节开关处于第二状态；

所述机载电脑用于实时采集和更新测试数据，将最新的测试数据上传至云端进行存储；并对所述数据进行实时处理与更新，以得到相应的测试结果。

2.如权利要求1所述的可移动变距式地下空间结构探测装备，其特征在于，所述车体为四轮车结构，所述驱动机构用于驱动四轮车结构沿预定路线移动。

3.如权利要求2所述的可移动变距式地下空间结构探测装备，其特征在于，所述驱动机构以电力作为能源。

4.如权利要求3所述的可移动变距式地下空间结构探测装备，其特征在于，所述车体上还设置有太阳能电池板，用于为整个设备提供电力，所述太阳能电池板产生的电能储存于所述车体内置的充电电池之中。

5.如权利要求1所述的可移动变距式地下空间结构探测装备，其特征在于，所述车体还设置有无线模块，用于实现所述放电车与所述测量车之间的数据通信，并将数据上传至云端进行存储。

6.如权利要求1所述的可移动变距式地下空间结构探测装备，其特征在于，所述测试数据包括测试时间、电极测量电势大小、电极测量顺序与坐标以及通过内置的GPS定位系统记录的测试位置。

7.如权利要求6所述的可移动变距式地下空间结构探测装备，其特征在于，机载电脑对所述数据进行实时处理与更新，以得到相应的测试结果，包括：

对采集到的电势数据与电极坐标、测试时间、测点位置进行整合，并进行初步计算，得到测量路径的电阻率断面图；

在测试过程中，机载电脑从云端实时获取测试数据并不断更新，并对获取的测试数据进行精细化反演，利用地层介质的电阻率分布规律反推地下结构情况。

8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的可移动变距式地下空间结构探测装备实现的地下空间结构探测方法，其特征在于，所述方法包括：

根据测试需求确定待测区域；

在所述待测区域内按照测试要求确定测量路径；

根据测试精度要求确定电极间距，并按照确定的电极间距对放电车的电极间距和测量车的电极间距分别进行调节，使放电车的电极间距与测量车的电极间距相同；电极间距越小，测试精度越高；

将放电车置于测量路径起点并使其保持不动，测量车按照要求测点逐点移动；每次测试时，机载电脑下发放电时间与测量时间，保证放电车的两个电极和测量车的两个电极，这四个电极同步打点，保证测量车的两个电极同步测量电场信号，之后放电车的两个电极放电，形成人工电场，测量车的两个电极同步测试两点的电极电势；随着测量车按照要求测点逐点移动，测量范围逐渐扩大；

测量过程中，机载电脑从云端实时获取测试数据并不断更新，并对测试数据进行处理，实时给出测量路径的电阻率断面图，并利用地层介质的电阻率分布规律反推地下结构情况。

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