CN219657887U - 一种隐蔽工程探测成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隐蔽工程探测成像装置，包括可拆卸连接在一起的铝管和握柄；所述铝管的底部连接有金属探测器，金属探测器包括设置于底端的探盘以及位于探盘上方、与探盘连接的金属探测器机盒，且金属探测器机盒上设置激光测距仪；所述金属探测器机盒的上方设置有与金属探测机盒连接的主控制机盒，且主控制机盒上设置显示屏；所述握柄的顶端设置弯曲托手，且握柄上设置有防滑圈垫。本实用新型降低了隐蔽工程验收的人力物力消耗，使得验收结果得到客观数据支撑，从而很大程度上提高工程验收的效率。

Description

一种隐蔽工程探测成像装置

技术领域

本实用新型涉及电网工程建设技术领域，更具体涉及一种隐蔽工程探测成像装置。

背景技术

目前，在隐蔽工程的探测上已经有所应用的技术有探地雷达、金属探测器等。自20世纪90年代初我国引入探地雷达仪(GPR)以来，迅速在行业内掀起了探地雷达应用研究的热潮，涉及领域包括浅层工程地质调查、岩土复杂结构探测、基岩风化带探测、地下管线探测、桥梁及路面铺层质量检测、地下水调查、农业调查、环境调查、军事工程探测及考古探测等，而且随着电子技术与数字图像处理技术的发展，雷达探测数据后期处理方法也不断得以改进与完善。

利用探地雷达可以获得反映地下管线的GPR成像剖面，配合不断开发的后期数据处理软件，可得到较高分辨率的地下管线的影像，可为非开挖施工提供准确可靠的地下管线分布资料。

探地雷达探测方法已在非开挖施工活动中得到了认同，大量的工程实践亦证实了该方法的可操作性。无论是国外的雷达产品，或是国内的地质雷达探测仪器，它们均是以电磁雷达波为机理对地下被探测物体实行探测的。由于它们比较的是振动声波或超声波，因此具有频率高、分辨能力强和精度高等特点。然而，在探地雷达硬件不断更新发展的同时，其成果解释始终处于传统的物探资料解释的束缚之下，即都是走“看图识字”的机械解释模式。

目前，利用探地雷达进行地下管线探测，基本上都是遵循这样一个机械的操作模式：先打印雷达时间剖面图→对雷达剖面进行解释→从图上量测管线位置与深度→AutoCAD绘制解释成果图。这对解释人员的地球物理专业知识及计算机水平提出了更高的要求，在很大程度上限制了探地雷达在非开挖施工领域内的应用与推广。而且，几乎所有的探地雷达系统只能提供数据采集及简单的数据处理功能，这既限制了雷达的使用范围只能局限于专业人员，也导致其最终成果的表现也无法让现场的施工人员能够轻易理解。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种隐蔽工程探测成像装置，以解决现有探地雷达系统对使用者要求高、不能使施工人员轻易理解的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种隐蔽工程探测成像装置，是基于瞬变电磁法的金属探测方法作为基本原理设计的，包括可拆卸连接在一起的铝管和握柄；所述铝管的底部连接有金属探测器，金属探测器包括设置于底端的探盘以及位于探盘上方、与探盘连接的金属探测器机盒，且金属探测器机盒上设置激光测距仪；所述金属探测器机盒的上方设置有与金属探测机盒连接的主控制机盒，且主控制机盒上设置显示屏；所述握柄的顶端设置弯曲托手，且握柄上设置有防滑圈垫。

进一步优化技术方案，所述金属探测器机盒内设置金属探测系统，所述金属探测系统的输入端连接功率接收模块，功率接收模块包含前置放大电路、滤波电路、分段放大电路和A/D采集模块；所述金属探测系统的输出端连接用于进行电磁脉冲发射的功率发射模块。

进一步优化技术方案，所述主控制机盒内设置与金属探测系统连接的核心控制板，核心控制板连接有蓝牙通讯模块，并通过蓝牙通讯模块连接上位机；所述核心控制板连接电源模块、人机交互系统、激光测距模块，且核心控制板的输出端连接显示屏。

进一步优化技术方案，所述核心控制板为STM32微控制器。

进一步优化技术方案，所述上位机采用安卓系统。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型提供的一种隐蔽工程探测成像装置，可通过发射和接收电磁波以探明地下是否存在隐蔽工程，并通过测量现场的实际情况对隐蔽工程进行成像。本实用新型降低了隐蔽工程验收的人力物力消耗，使得验收结果得到客观数据支撑，从而很大程度上提高工程验收的效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中主控制机盒内模块的结构框图；

图3为本实用新型中瞬变电磁法探测金属磁场分布图；

图4为本实用新型中瞬变电磁法金属探测流程图；

图5为本实用新型简单成像方法原理图；

图6为本实用新型中电源电路图。

其中：1、核心控制板，2、功率发射模块，3、功率接收模块，6、电源模块，7、人机交互系统，8、蓝牙通讯模块，9、激光测距模块，10、金属探测系统，11、激光测距仪，12、上位机，13、显示屏，15、金属探测器机盒，16、探盘，17、弯曲托手，18、握柄，181、防滑圈垫，19、铝管，20、主控制机盒。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种隐蔽工程探测成像装置，是基于瞬变电磁法的金属探测方法作为基本原理设计的，结合图1至图6所示，包括激光测距仪11、显示屏13、金属探测器机盒15、探盘16、弯曲托手17、握柄18、防滑圈垫181、铝管19、主控制机盒20。金属探测器机盒15包括金属探测系统去10、功率发射模块2、功率接收模块3；主控制机盒20包括核心控制板1、电源模块6、人机交互系统7、蓝牙通讯模块8、激光测距模块9。

铝管19和握柄18可拆卸连接在一起，握柄18的顶端设置弯曲托手17，且握柄18上设置有防滑圈垫181。

铝管19的底部连接有金属探测器，金属探测器为AS964金属探测器，包括探盘16以及金属探测器机盒15，探盘16设置于铝管19的底端，金属探测器机盒15位于探盘16上方、与探盘16连接。

金属探测器机盒15内设置金属探测系统去10，金属探测系统去10的输入端连接功率接收模块3，功率接收模块3包含接收线圈、前置放大电路、滤波电路、分段放大电路和A/D采集模块。功率接收模块3在接收线圈接收到反射电磁脉冲后，前置放大电路和分段放大电路对该脉冲信号进行放大，滤波电路将无用的频段的干扰信号滤除，A/D采集模块将滤波放大后的模拟电信号进行数字化采集变成相应的数字量，这数字量传输给核心控制板1用于对电磁脉冲信号进行判断处理。

金属探测系统去10的输出端连接功率发射模块2，用于进行电磁脉冲的发射。功率发射模块2包含驱动电路、功率发射、过流保护和过流缓冲，其功能在于核心控制板1通过驱动电路驱动功率发射模块2进行电磁脉冲的发射，而过流保护和过流缓冲则为该模块提供保护，防止其被过大的电流烧毁。

金属探测器机盒15上设置激光测距仪11，激光测距仪11是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪11连接激光测距模块9，激光测距模块9连接核心控制板1，核心控制板1连接人机交互系统7。激光测距仪11在工作时向目标发射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束才发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

金属探测器机盒15的上方设置有与金属探测机盒连接的主控制机盒20，主控制机盒20内设置与金属探测系统去10连接的核心控制板1，核心控制板1为STM32微控制器。STM32微控制器融高性能、实时性、数字信号处理、低功耗、低电压于一身，同时保持高集成度和开发简易的特点。

主控制机盒20上设置显示屏13，显示屏13连接核心控制板1的输出端，显示不同模式下系统所处的状态参数以及测量系统获得的测量参数，同时配置4个独立按键，实现对整个隐蔽工程的启动、模式选择等功能。显示屏13采用TFTLCD屏，TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器，其英文全称为ThinFilm Transistor-LiquidCrystalDisplay。TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在显示屏的每一个像素上都设置有一个薄膜晶体管，可有效克服非选通时的串扰，使显示屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量，因此TFT-LCD也被叫做真彩液晶显示器；其分辨率为320*240，16位真彩显示。

核心控制板1连接有蓝牙通讯模块8，并通过蓝牙通讯模块8连接上位机12。蓝牙通讯模块8采用英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片遵循V2.0+EDR蓝牙规范。本模块支持UART即串口通信接口，具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点，只需配备少许的外围元件就能实现其强大功能，可以方便的和手机或PC机的蓝牙相连，从而实现与上位机12之间的数据互通；避免了繁琐的线缆连接，可以实现直接替代串口线的功能；且蓝牙模块具有配对简单的优点，只需初次连接时进行配对，之后使用时则两个蓝牙终端会自动进行连接。

核心控制板1连接有蜂鸣器，用于发出警示音。

核心控制板1通过串口通信模块与上位机12相连，上位机12采用安卓系统。核心控制板1将经过初步加工处理的数据传输给上位机12，上位机12对多次采集的数据进行融合处理，得到用于对隐蔽工程进行成像的模型数据，从而建立出隐蔽工程的三维模型。

使用AndroidThings与RaspberryPi作为硬件支持平台混合编程，通过A\D转换处理模块处理传输数据，以及通过外接小型显示屏13的方式提供图形用户界面。利用手机蓝牙功能与隐蔽工程探测程序装置中的微控制器进行连接以实现测量数据实时传输，在接收到STM32微控制器传输过来的测量数据后，“DetectorSoftware”程序即可对相关数据进行三维建模。

在上述硬件平台中安装windows或Android系统，在系统环境测试合格后，安装“DetectorSoftware”程序安装包，即可实现图像显示应用与相关功能。

3D建模结合D3.js前端技术渲染的方式，仿真拟合出立体图像，即可绘出所探测的隐蔽工程的模型图，并在下方显示相应的数据。并且“DetectorSoftware”程序可为测试人员根据模型图和数据对该隐蔽工程进行验收，体现出直观、操作简单的优点。

在地下物体探测成像相关实例中，根据回波数据重建图像需要做大量复杂的算法处理工作，同时所重建的图像通常缺乏直观性；且考虑手持设备电磁波覆盖范围极度有限，隐蔽工程各部件尺寸量级均在m级单位上，要即时呈现10平方米左右范围的图像难度非常大。所以经过相关调研，采样数据操作采用的方案为：手持探测装置按照标准隐蔽工程构件部署方位图和严格的采点方案对受测区域进行覆盖扫描取点，采点结束后，设备对返回的数据进行A\D转换，进而进行处理成像。

核心控制板1连接电源模块6，电源模块6将锂电池电压或移动电源电压转化为整个系统所需要的3.3V电压，同时使用多个滤波电容保证良好的电压质量。将一块锂电池内置在主控制机盒20中。同时，又留下一个USB供电接口，当锂电池没电的时候，通过该接口使用移动电源继续对整个系统进行供电，大大增加了整个装置的使用时长。

使用本实用新型进行探测时，将探盘16保持在距地面上方2.5cm～5cm的位置，让探测盘与探测地面平行，平稳挥盘，从而获得最准确的探测结果。探测时，手握探测器缓步前行，让探测盘在一条直线上左右摆动。根据现场试验情况，速度控制在0.6～1.5m/s为最佳。

常规的准确定位需要使用精准定位按键，即将探测盘置于疑似区域边缘，按住定位键后，从左到右挥动探盘16，之后再从上到下挥动探盘16，寻找信号强度的交叉峰值点。在定位过程中，一旦达到信号峰值点，标尺的目标光标(像素块)会达到一个最大值，同时，警示音也会达到最大音量。采用这种方法沿着放射线的大致方向匀速前进，当处于一条线上的目标光标一直处于最大值时，即说明接地放射线位于探测位置。

在高矿化地和湿沙地环境中使用探测装置，由于含矿量高等，可能会影响装置探测的准确性。如果要减小这些影响，可以调低探测装置的灵敏度和阈值电平，加大探测盘与地面之间的距离。

在土壤干燥或者接地放射线埋设时间比较长的情况下都会使探测效果提升。因为接地放射线长时间埋在地下会逐渐氧化，产生金属锈，并向四周扩散，与周围的土壤发生反应，产生较强的磁场，增加金属面积，进而增大信号强度。埋设时间越久，信号强度就越大，探测深度也会越深。

在探测区内工作时，由于输电线路存在电场，再加上附近有无线信号发射器等装置，会对探测装置产生一定的干扰。在这种情况下，要降低探测装置的灵敏度，调低阈值电平。

Claims (5)

1.一种隐蔽工程探测成像装置，是基于瞬变电磁法的金属探测方法作为基本原理设计的，其特征在于：包括可拆卸连接在一起的铝管(19)和握柄(18)；所述铝管(19)的底部连接有金属探测器，金属探测器包括设置于底端的探盘(16)以及位于探盘(16)上方、与探盘(16)连接的金属探测器机盒(15)，且金属探测器机盒(15)上设置激光测距仪(11)；所述金属探测器机盒(15)的上方设置有与金属探测机盒连接的主控制机盒(20)，且主控制机盒(20)上设置显示屏(13)；所述握柄(18)的顶端设置弯曲托手(17)，且握柄(18)上设置有防滑圈垫(181)。

2.根据权利要求1所述的一种隐蔽工程探测成像装置，其特征在于：所述金属探测器机盒(15)内设置金属探测系统去(10)，所述金属探测系统去(10)的输入端连接功率接收模块(3)，功率接收模块(3)包含前置放大电路、滤波电路、分段放大电路和A/D采集模块；所述金属探测系统去(10)的输出端连接用于进行电磁脉冲发射的功率发射模块(2)。

3.根据权利要求2所述的一种隐蔽工程探测成像装置，其特征在于：所述主控制机盒(20)内设置与金属探测系统去(10)连接的核心控制板(1)，核心控制板(1)连接有蓝牙通讯模块(8)，并通过蓝牙通讯模块(8)连接上位机(12)；所述核心控制板(1)连接电源模块(6)、人机交互系统(7)、激光测距模块(9)，且核心控制板(1)的输出端连接显示屏(13)。

4.根据权利要求3所述的一种隐蔽工程探测成像装置，其特征在于：所述核心控制板(1)为STM32微控制器。

5.根据权利要求3所述的一种隐蔽工程探测成像装置，其特征在于：所述上位机(12)采用安卓系统。