CN117111139A - 一种高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置和技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置和技术。高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置由五个高精度声音传感器、一套直流供电和数据采集放大处理系统、一套内设供电和数据传输电缆的便携可伸缩铝合金架组成。五个传感器均由金属探头和麦克风传感器组成，分别位于一个铝合金架的四个角点及四点构成四边形的中心上。中心点的声音传感器用于记录环境噪音，直流供电和数据采集放大处理系统通过相叠加法，将四个角点传感器中的环境噪音过滤，得到四组白蚁活动声音脉冲探测信号。根据四组传感器的相对位置和探测信号，可以在探测网格内快速确定白蚁巢穴存在区域，为进一步精确定位白蚁巢穴提供便利。

Description

一种高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置和技术

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别设计一种堤坝白蚁巢穴低频声音脉冲探测的装置及方法。

背景技术

白蚁等在堤坝上筑巢、修道、繁殖，会对堤坝工程内部结构造成破坏，极易诱发水利工程渗漏、跌窝等险情，严重的甚至会造成跨坝、崩堤等事故，给水库大坝、堤防等工程的安全运行带来重大风险隐患。白蚁巢穴探测是堤坝白蚁防治技术的难点、焦点和痛点。白蚁巢穴具有尺寸小、隐蔽性强、结构复杂、周围土质不均、分布范围广等特点，巢穴由网格状高含水量生化胶结土和网格中菌圃、通风和交通洞室、厚高含水量生化胶结土和其中空间形成的王室构成，巢穴结构中既有较为软弱的菌圃和空间，又有明显强于周边土体的生化胶结土，且胶结土含水量较高。上述因素导致堤坝中白蚁巢穴的介电常数、电阻率、波速等物探参数与周边土体的差异不明确，常规物探手段探测不确定性高、命中率不佳。亟需找到快速探测巢穴位置的方法，支持白蚁危害的进一步处置。

发明内容

针对现有白蚁巢穴探测装置和方法的不足，本发明提出一种高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置和技术。利用白蚁活动发出的低频声音脉冲(1Hz～5000Hz)频率低、绕射能力强、可探测性好，但是始终存在衰减、传播距离终究有限的特点，将五个高精度声音传感器、一套直流供电和数据采集放大处理系统、一个内设供电和数据传输电缆的便携可伸缩铝合金架集成为一套白蚁巢穴探测设备；通过该设备对探测网格白蚁巢穴内发出的低频声音信号的接收和处理，快速判断探测网格内是否存在白蚁巢穴。

为了达到上述发明的目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置，包括

用于采集堤坝内白蚁巢穴低频声音脉冲的四个传感器和额外一个记录环境噪声的声音传感器、用于供电、放大和处理低频声音脉冲信号的一套集成传感器和直流供电和数据采集放大处理系统、

用于连接各元件并供电、传输数据的一个便携式可伸缩折叠的铝合金架。

所述5个高精度声音传感器是同一型号，其中4个高精度传感器用于探测巢穴内白蚁活动发出的低频声音脉冲信号，另外1个高精度传感器用于探测环境噪声。

所述集成传感器和直流供电和数据采集放大处理系统由直流电源、数据采集卡、放大器、数据处理器组成，功能是接收5个传感器传达的声音信号；判断4个角点传感器覆盖范围内是否探测到白蚁。

所述便携铝合金架体展开后是四边形平面结构。传感器搭载于四边形平面结构上，其中4个传感器位于四边形角点，1个传感器位于四边形中心；直流供电和数据采集放大处理系统搭载于与架体中心相连的杆件上。

第二方面，提供一种高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测技术，采用前述高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置，包括以下步骤：

S1、以怀疑存在白蚁巢穴的探测网格为探测对象，将堤坝表面探测网格划分为探测网格并编号，在探测网格内划分子区域。

S2、将中心点处传感器埋入堤坝表面划分的探测网格子区域的中心点处1cm深度，然后打开高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置的铝合金架子，将其余四个角点传感器埋入固定位置10cm深度。

S3、打开低频声音脉冲采集和处理设备、接收低频声音脉冲信号10分钟，获取探测结果，给出探测区域内是否存在白蚁巢穴；如存在，给出白蚁巢穴位于探测区域的哪个子区域。

S4、如果探测结果显示探测区域内不存在白蚁巢穴，则从下一个探测区域开始，重复S1～S3步骤。

本发明的有益效果为：本方案通过使用高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置以快速准确地判断探测网格内的堤坝内是否存在白蚁巢穴，根据传感器采集数据处理结果，可以进一步快速地将白蚁巢穴控制在探测网格里具体的子区域内。通过在坝体上以划分探测网格，可以快速地判探测堤坝是否存在白蚁巢穴，以及各白蚁巢穴所在的子区域位置。

附图说明

图1为本发明高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置图；

图2为本发明高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测技术原理图；

图3为本发明高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置在堤坝上的应用；

其中1-5声音传感器；6直流供电和数据采集放大处理系统；7内设供电和数据传输电缆的便携可伸缩铝合金架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置包括1-5声音传感器；6直流供电和数据采集放大处理系统；7内设供电和数据传输电缆的便携可伸缩铝合金架。

如图2声音传感器可以探测到堤坝白蚁巢穴内白蚁发出的低频声音脉冲信号。以1号和3号传感器控制的探测区域为例，该范围即以传感器所在位置为圆心、白蚁发出的低频声音脉冲的传播极限距离为半径的圆覆盖的范围。通过5号传感器的环境噪声过滤，可以使1号和3号传感器更清楚的显示在各自的探测网格内是否存白蚁活动发出的低频声音脉冲信号。如果1号和3号同时显示其探测网格内存在白蚁低频声音脉冲信号，则白蚁巢穴在1号和3号探测网格重合部分，即A区铝合金金属架体控制范围；如果仅有1号探测到白蚁巢穴，则白蚁巢穴位于铝合金架体控制范围外的B区域；如果仅有3号探测到白蚁巢穴，则白蚁巢穴位于铝合金架体控制范围外的C区域。

如图3是探测一个具体坝体表面的应用过程。首先根据高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置的探测网格划分探测区域1-8。然后从探测区域1开始，将每个探测区域划分为a～i 9个子区域，将高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置安置于e区域。经过10分钟数据采集后，数据采集和处理系统给出探测结果可以知道探测区域是否存在白蚁巢穴，及白蚁巢穴所在子区域。

传感器1～4号都没有探测到白蚁低频声音脉冲信号，则判断1探测区没有白蚁巢穴，探测下一个探测区2；只有1号探测到，巢穴位于a区；1号和2号探测到，巢穴位于b区；只有2号探测到，巢穴位于c区；1号和3号探测到，巢穴位于d区；1～4号都探测到，巢穴位于e区；2号和4号探测到，巢穴位于f区；只有3号探测到，巢穴位于g区；3号和4号探测到，巢穴位于h区；只有4号探测到，巢穴位于i区。1探测区完成后，可同步骤继续探测2探测区，直到所有探测区探测完成。也可使用多组高覆盖度堤坝白蚁巢穴多点快速探测装置对划分的探测区域同时探测以提升效率。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在发明的保护范围内。

Claims (2)

1.堤坝白蚁巢穴低频声音脉冲五点探测装置，其特征在于，该装置由5个高精度声音传感器、一套直流供电和数据采集放大处理系统、一个内设供电和数据传输电缆的便携可伸缩铝合金架组成；

所述5个高精度声音传感器型号相同，均由金属探头和声音麦克风组成，其中4个高精度传感器用于探测巢穴内白蚁活动发出的低频声音脉冲信号，另外1个高精度传感器用于探测环境噪声；

所述直流供电和数据采集放大处理系统的功能包括：为5个传感器供电；接收采集5个传感器传达的声音信号；放大5个传感器传达声音信号；判断4个角点传感器是否共同探测到白蚁；

所述便携铝合金架展开后是四边形平面结构；所述便携铝合金架的各边均可有限伸缩；各边的连接点为柔性节点，各边可以节点为圆心在平面内转动，也可以节点为圆心上下转动；各传感器搭载于四边形平面结构上，其中4个传感器位于四边形角点，1个传感器位于四边形中心；直流供电和数据采集放大处理系统搭载于与架体中心相连的杆件上。

2.堤坝白蚁巢穴低频声音脉冲五点探测方法，其特征在于：采用权利要求1所述的堤坝白蚁巢穴低频声音脉冲五点探测装置进行堤坝白蚁巢穴探测，包括以下步骤：

S1、在怀疑存在白蚁巢穴的堤坝表面划分探测网格并编号，在探测网格内划分子区域；

S2、将堤坝白蚁巢穴低频声音脉冲五点探测装置中心点处的传感器埋入堤坝表面划分的探测网格子区域的中心点处1cm深度，然后打开低频声音脉冲五点探测装置的铝合金架，将其余4个角点传感器埋入固定位置10cm深度；

S3、打开声音采集和处理设备、接收低频声音脉冲信号10分钟，获取探测结果，判断探测区域内是否存在白蚁巢穴；如存在，进一步判别白蚁巢穴位于探测区域的哪个子区域；

S4、如果探测结果显示探测区域内不存在白蚁巢穴，则从下一个未知探测区域开始，重复S1～S3步骤。