CN204810452U - 一种矿用本安型钻孔摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿用本安型钻孔摄像装置，包括集成控制箱、底座，底座上设置有可伸缩夹具和辅助滑轮支座，可伸缩夹具上固定有深度传感器，辅助滑轮支座上固定有辅助滑轮，深度传感器包括计数滑轮，全景摄像探头电缆线卡设在计数滑轮和辅助滑轮之间，全景摄像探头电缆线分别与全景摄像探头和电缆插槽连接，深度传感器与深度编码器插槽的连接，集成控制箱上还设置有数据传输插槽。本实用新型集成了钻孔视频采集功能、钻孔视频显示功能、隔爆保护功能。本实用新型操作简单、测试结果精确直观、防爆安全性能较高，适用于煤矿巷道等有严格防爆要求环境中的地质勘探、安全监测及工程质量检测等。

Description

一种矿用本安型钻孔摄像装置

技术领域

本实用新型涉及一套以隔爆、孔壁全景成像为主要技术特点的矿用本安型钻孔摄像装置，解决了以往钻孔摄像技术无法在煤矿等高瓦斯环境中使用的技术难题，推动了钻孔摄像技术的进一步发展，适用于煤矿巷道等有防爆要求的环境中钻孔内的地质调查。

背景技术

煤炭占我国能源结构的70%以上，而90%的煤炭产量来自井下开采，随着开采深度的不断增加，工程灾害日趋增多，如瓦斯爆炸、巷道围岩大变形、矿井冲击地压等，给深部资源的安全高效开采造成了巨大威胁，而要解决这些工程问题的首要工作就是开展深部岩体地质调查。长期以来，人们对井下地质调查广泛采用钻孔取芯的测量方法，虽然它简单、方便、实用，但是对于软弱或破碎岩体，钻孔取芯率相对较低时，很难完整、准确地获取岩体内的地质信息。钻孔摄像技术的出现很好地解决了这个问题，它通过对钻孔孔壁进行摄像探测来实现钻孔内的地质调查，在工程地质调查领域得到了广泛应用。但由于煤矿井下多瓦斯的工作环境，国家对煤矿内使用的检测仪器有很高的的防爆要求，常规的钻孔摄像装置无法在矿井下正常使用。

目前，常用的钻孔摄像装置主要是数字式全景钻孔摄像系统。系统摄像探头中的锥面反射镜获取到360°钻孔孔壁的图像信息，深度编码器获取摄像探头的位置信息，通过控制箱和视频采集器捕获并录制叠加了图像信息和位置信息的视频，经过后期的数据处理与分析，最终获得360°钻孔孔壁的全景图像。但是，该系统采用裸露的直流电源进行供电，且电缆以及连接线的插头未进行任何的隔爆处理，在进行操作时难免会产生电火花，如果将其应用到煤矿等多瓦斯的环境中，很容易引起瓦斯爆炸事故。并且，该系统的控制箱、视频采集器、电源等均为独立部件，未进行集成化处理，导致系统的操作过程较为繁琐且连接插头过多，存在较大的安全隐患。

鉴于现有钻孔摄像技术存在的问题，本发明提出一种以安全隔爆、系统高度集成、全景孔壁成像为主要技术特点的矿用本安型钻孔摄像装置，从根本上解决了传统钻孔摄像技术无法进入煤矿井下作业的技术难题，使矿用钻孔成像技术及装置得到了突破性和实质性的进展。该装置采用集成化处理，将数据采集、实时数据显示、数据存储、电源供电等功能集成于控制箱中，减少了容易产生电火花的插头和连接线数量，并对控制箱的整个外壳和插头位置进行了隔爆处理；对深度编码器进行了隔爆处理，主要包括设置隔爆面以及对连接线插头进行隔爆处理。经过隔爆处理的钻孔摄像装置主要优点在于组成部件的集成化处理，装置外壳及插头的隔爆处理，避免在操作过程中电火花的产生，以确保能够安全地进行井下作业，并能对钻孔孔壁进行360°全景展示，实现了井下钻孔内地质信息的数字化，且操作简单、图像清晰，可对井下钻孔进行全方位的观测成像。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服以往钻孔成像技术存在的缺点和不足，突破其在煤矿等高瓦斯环境下的使用限制，提供一种矿用本安型钻孔摄像装置。该装置采取了安全的隔爆结构设计，集成化程度高、稳定性好，能够确保安全地进行井下钻孔勘察作业，测试结果清晰、直观，具有广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种矿用本安型钻孔摄像装置，包括集成控制箱，还包括底座，底座上设置有可伸缩夹具和辅助滑轮支座，可伸缩夹具上固定有深度传感器，辅助滑轮支座上固定有辅助滑轮，深度传感器包括计数滑轮，全景摄像探头电缆线卡设在计数滑轮和辅助滑轮之间，全景摄像探头电缆线一端与全景摄像探头连接，另一端与设置在集成控制箱上的电缆插槽连接，深度传感器通过深度编码器连接线与设置在集成控制箱上的深度编码器插槽的连接，集成控制箱上还设置有数据传输插槽。

如上所述的深度传感器设置在钢制罩壳内，钢制罩壳上设置有隔爆插槽，深度传感器通过内部连接线缆与隔爆插槽连接，内部连接线缆设置在钢制罩壳内，隔爆插槽通过深度编码器连接线与深度编码器插槽连接。

如上所述的集成控制箱上设置有插槽包裹箱，所述的电缆插槽和深度编码器插槽设置在插槽包裹箱内。

如上所述的数据传输插槽、电缆插槽和深度编码器插槽均包括钢外壳和设置在钢外壳内的内层橡胶。

如上所述的集成控制箱的前置面板上设置有视频显示器、电源按钮和视频录制控制按钮。

如上所述的集成控制箱的箱体为钢材质。

集成控制箱包括视频显示器、蓄电池、隔爆外壳、隔爆插头、视频采集模块、数据存储模块、电源按钮、视频录制控制按钮和固定螺栓。所述的隔爆外壳采用6mm的钢板材料制作，分为前置面板和后置隔爆外壳，两者通过固定螺栓紧固为一体，并进行了密封处理；前置面板的中央位置嵌有视频显示器，下部设有电源按钮和视频录制控制按钮，分别控制系统的供电和视频录制功能；后置隔爆外壳左侧设有与探头和深度编码器连接的隔爆插头，能够有效避免在连接过程中产生电火花；后置隔爆外壳右侧设有数据传输接口，并进行了隔爆处理，避免了接口直接暴露在空气中。

深度编码器包括深度传感器、计数滑轮、辅助滑轮、隔爆插槽及底座。所述的深度传感器与计数滑轮相连接，计数滑轮的转动触动深度传感器，传感器产生脉冲信号，通过隔爆插槽沿着电缆传入集成控制箱中；所述的深度传感器由隔爆外壳包裹，并通过螺栓固定，形成两个隔爆面，避免在工作过程中电火花的产生；所述的隔爆插槽外部包裹了钢制罩壳，能够防止电火花的产生，具有隔爆功能；所述的辅助滑轮与计数滑轮间隔一定的距离，能够实现电缆和水平推杆的进入，并且随着电缆和水平推杆的滑动，带动计数滑轮的滑动；所述的底座固定于水平地面和钻孔套管上，确保在操作过程中深度编码器的稳定。

一种矿用本安型钻孔摄像装置，其测试步骤是：

1、在孔口放置和固定绞车；

2、深度编码器放置并固定于孔口居中位置，通过连接线与集成控制箱连接；

3、将探头连接于绞车上的电缆一端，探头置于孔口位置，等待测试；

4、电缆另一端与集成控制箱连接；

5、所有装置的连接工作完成后，打开集成控制箱上的电源按钮，装置开始通电工作，视频显示器显示孔内的视频信息和深度编码器信息；

6、确定装置正常工作后，打开集成控制箱上的视频录制控制按钮，开始进行视频信息采集；

7、通过绞车匀速缓慢下放探头，保持1.5m/min的速度进行；

8、每隔5m或10m记录电缆的标记深度和对应的深度编码器读数；

9、探头到达孔底或要测试的最终深度后，停止测试，关闭集成控制箱上的视频录制控制按钮和电源按钮；

10、通过绞车将探头提升至地面，测试完成；

11、利用集成控制箱上的数据传输接口将采集到的视频信息存储至计算机中，并利用专业软件进行分析。

集成控制箱在多个关键位置进行了隔爆设计，前置面板通过多个螺栓9与后置防爆外壳相连接，并进行了密封处理，能够隔离电火花与瓦斯气体的直接接触；采用6mm厚的钢板，使控制箱具有更强的抗压能力；控制箱左侧的电缆插槽10和深度编码器插槽11采用钢质外壳包裹，避免插头在连接过程中直接裸露与空气中；数据传输插槽5采用钢板包裹，在带电工作过程中严禁摘下，避免了插槽裸露和电火花的产生；电源按钮7和视频录制控制按钮8采用钢质外壳包裹，避免在操作过程中产生电火花与空气接触；视频采集模块、数据存储模块和蓄电池放置于控制箱内部，通过隔爆外壳的保护，避免装置在工作过程中产生的电火花与空气接触。深度编码器采用钢质外壳包裹的设计进行了隔爆处理，其特征在于：用多个螺栓将隔爆外壳与深度传感器连结与一体，并进行了密封处理；与电缆连接的插槽4采用钢质外壳包裹，避免插头在连接过程中直接裸露与空气中；计数滑轮与辅助滑轮之间采用了弹性设计，能够满足较细的电缆线和较粗的水平推杆的插入。经过隔爆处理的装置能够安全地在煤矿井下进行作业，获取钻孔孔壁岩体的图像信息，了解裂隙发育特征，为煤矿井下等瓦斯环境下的工程地质调查提供更丰富的地质信息。

通过以上方案及措施设计的矿用本安型钻孔摄像装置，利用设置隔爆面和集成化处理的防爆设计，减少了装置中相互连接的零部件数量，大大降低了因连接插头产生电火花的概率，通过设置多个隔爆面、钢板外壳包裹控制箱和深度编码器等措施，避免了装置在工作过程中电火花的产生，解决了传统钻孔摄像技术无法在煤矿井下等瓦斯环境中正常使用的问题，适用于瓦斯环境下的地质勘查工作，具有显著的科学价值和经济实用价值。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图；

图2-1为集成控制箱结构示意图；

图2-2为图2-1中A向结构示意图；

图2-3为图2-1中B向结构示意图；

图2-4为图2-1中C向结构示意图；

图3为深度编码器结构示意图.

其中：1-集成控制箱；2-深度编码器；3-全景摄像探头；4-视频显示器；5-数据传输插槽；6-插槽包裹箱；7-电源按钮；8-视频录制控制按钮；9-固定螺栓；10-电缆插槽；11-深度编码器插槽；12-计数滑轮；13-辅助滑轮；14-深度传感器；15-隔爆插槽；16-底座；17-全景摄像探头电缆线；18-深度编码器连接线；19-可伸缩夹具；20-辅助滑轮支座；21-连接套环；22-钢制罩壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细描述：

总体结构及连接关系：

根据图1所示，矿用本安型钻孔摄像装置包括集成控制箱1、深度编码器2、全景摄像探头3以及相互连接的全景摄像探头电缆线17、深度编码器连接线18组成。全景摄像探头3负责通过全景摄像探头电缆线17进入钻孔内，实施孔内摄像作业，集成控制箱1负责完成全景摄像探头的供电、数据采集、数据存储、数据实时显示等功能，深度编码器2通过全景摄像探头电缆线17的下放获取全景摄像探头3的深度位置信息，并通过深度编码器连接线18将深度信息传送至集成控制箱1，实现钻孔孔壁岩体信息与位置信息的叠加。

连接关系：一种矿用本安型钻孔摄像装置，包括集成控制箱1，还包括底座16，底座16上设置有可伸缩夹具19和辅助滑轮支座20，可伸缩夹具19上固定有深度传感器14，辅助滑轮支座20上固定有辅助滑轮13，深度传感器14包括计数滑轮12，全景摄像探头电缆线17卡设在计数滑轮12和辅助滑轮13之间，全景摄像探头电缆线17一端与全景摄像探头3连接，另一端与设置在集成控制箱1上的电缆插槽10连接，深度传感器14通过深度编码器连接线18与设置在集成控制箱1上的深度编码器插槽11的连接，集成控制箱1上还设置有数据传输插槽5。

深度传感器14设置在钢制罩壳22内，钢制罩壳22上设置有隔爆插槽15，深度传感器14通过内部连接线缆与隔爆插槽1）连接，内部连接线缆设置在钢制罩壳22内，隔爆插槽15通过深度编码器连接线18与深度编码器插槽11连接。

集成控制箱1上设置有插槽包裹箱6，所述的电缆插槽10和深度编码器插槽11设置在插槽包裹箱6内。

数据传输插槽5、电缆插槽10和深度编码器插槽11均包括钢外壳和设置在钢外壳内的内层橡胶。

集成控制箱1的前置面板上设置有视频显示器4、电源按钮7和视频录制控制按钮8。

集成控制箱1的箱体为钢材质。

部件结构及连接关系：

（1）集成控制箱：

防爆设计：集成控制箱1整体采用8mm厚钢质外壳设计成型，可以完全阻隔控制箱内部电路工作时产生的电火花；集成控制箱外壳共设有连接线插槽3个，分别为电缆插槽10、深度编码器插槽11和数据传输插槽5，其中，电缆插槽10和深度编码器插槽11采用内层橡胶绝缘、外层钢壳包裹的方式，可以防止插拔过程中电火花的产生，数据传输插槽5用于室内数据采集工作，在设备进行煤矿井下工作过程中一直处于钢质外壳包裹状态，不发生连接线插拔行为，也不会产生电火花；集成控制箱外壳设有按钮2个，分别为电源按钮7和视频录制按钮8，两个按钮均采用钢质材料，且实际电路接触工作部分位于集成控制箱内部，在工作过程中能避免电火花与外部空气的直接接触。

部件结构：根据图2所示，视频显示器4嵌于集成控制箱1前置面板中，负责视频信息的实时显示；数据传输插槽5位于隔爆外壳的右侧，负责摄像工作完成后的数据传输；插槽包裹箱6位于隔爆外壳的左侧，将电缆插槽10和深度编码器插槽11的后置电线进行包裹，以保护电线和防止电火花的产生；电源按钮7和视频录制控制按钮8设于前置面板上，负责完成装置的供电操作和视频录制操作。

（2）深度编码器：

防爆设计：深度编码器2外壳采用5mm厚钢质外壳包裹，可以完全阻隔编码器内部电路工作时产生的电火花；深度编码器2共设有连接线插槽1个，为隔爆插槽15，采用内层橡胶绝缘，外层钢壳包裹的方式，可以防止插拔过程中电火花的产生。

部件结构：根据图3所示，底座16用于固定深度编码器2，辅助滑轮13固定于底座16上，可以随着电缆线的下放转动；计数滑轮12与深度传感器14连接，随着计数滑轮的转动触发深度传感器工作；计数滑轮12和深度传感器14通过可伸缩夹具19与底座16连接；可伸缩夹具19可以上下移动，控制计数滑轮12与辅助滑轮13的间隙，以保证电缆线被夹紧，并产生滑轮的转动；隔爆插槽15与深度传感器14通过内部电路连接。

一种矿用本安型钻孔摄像的测试方法：包括以下步骤：

1、在孔口放置和固定绞车，若采用手拉式放线，可忽略此步骤；

2、深度编码器底座16放置并固定于孔口居中位置，隔爆插槽15通过连接线18与集成控制箱1的深度编码器插槽11连接；

3、将全景摄像探头3连接于绞车上的全景摄像探头电缆线17一端，全景摄像探头电缆线17另一端与集成控制箱1的电缆插槽10连接，全景摄像探头3置于孔口位置，等待测试；

4、向上拉动可伸缩夹具19，使计数滑轮12和辅助滑轮13之间的距离超过电缆的直径，将全景摄像探头电缆线17移入计数滑轮12和辅助滑轮13之间的间隙，并放置在辅助滑轮13上，松开可伸缩夹具19，计数滑轮12和辅助滑轮13便可夹紧全景摄像探头电缆线17，全景摄像探头电缆线17在下放的过程中带动辅助滑轮13和计数滑轮12转动，深度传感器14识别转动信号，并通过隔爆插槽15、深度编码器连接线18和深度编码器插槽11将信号数据传入集成控制箱1。

5、打开集成控制箱1上的电源按钮7，集成控制箱1读取开始通电工作，视频显示器4显示孔内的视频信息和深度编码器信息；

6、确定装置正常工作后，打开集成控制箱上的视频录制控制按钮8，开始进行视频信息采集，通过全景摄像探头电缆线17匀速缓慢下放全景摄像探头3，保持1.5-2.0m/min的速度进行；

7、每隔5m或10m记录全景摄像探头电缆线17上的标记深度和视频显示器4上对应的深度编码器显示数据；

8、全景摄像探头3到达孔底或要测试的最终深度后，停止测试，关闭集成控制箱1上的视频录制控制按钮8和电源按钮7，将全景摄像探头3提升至地面；

9、测试完毕，利用集成控制箱1上的数据传输插槽5将采集到的视频信息存储至计算机中。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种矿用本安型钻孔摄像装置，包括集成控制箱（1），其特征在于，还包括底座（16），底座（16）上设置有可伸缩夹具（19）和辅助滑轮支座（20），可伸缩夹具（19）上固定有深度传感器（14），辅助滑轮支座（20）上固定有辅助滑轮（13），深度传感器（14）包括计数滑轮（12），全景摄像探头电缆线（17）卡设在计数滑轮（12）和辅助滑轮（13）之间，全景摄像探头电缆线（17）一端与全景摄像探头（3）连接，另一端与设置在集成控制箱（1）上的电缆插槽（10）连接，深度传感器（14）通过深度编码器连接线（18）与设置在集成控制箱（1）上的深度编码器插槽（11）的连接，集成控制箱（1）上还设置有数据传输插槽（5）。

2.根据权利要求1所述的一种矿用本安型钻孔摄像装置，其特征在于，所述的深度传感器（14）设置在钢制罩壳（22）内，钢制罩壳（22）上设置有隔爆插槽（15），深度传感器（14）通过内部连接线缆与隔爆插槽（15）连接，内部连接线缆设置在钢制罩壳（22）内，隔爆插槽（15）通过深度编码器连接线（18）与深度编码器插槽（11）连接。

3.根据权利要求2所述的一种矿用本安型钻孔摄像装置，其特征在于，所述的集成控制箱（1）上设置有插槽包裹箱（6），所述的电缆插槽（10）和深度编码器插槽（11）设置在插槽包裹箱（6）内。

4.根据权利要求3所述的一种矿用本安型钻孔摄像装置，其特征在于，所述的数据传输插槽（5）、电缆插槽（10）和深度编码器插槽（11）均包括钢外壳和设置在钢外壳内的内层橡胶。

5.根据权利要求4所述的一种矿用本安型钻孔摄像装置，其特征在于，所述的集成控制箱（1）的前置面板上设置有视频显示器（4）、电源按钮（7）和视频录制控制按钮（8）。

6.根据权利要求5所述的一种矿用本安型钻孔摄像装置，其特征在于，所述的集成控制箱（1）的箱体为钢材质。