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CN112462448B - 基于wifi定位的管道型岩溶地下空间探测装置及探测方法 - Google Patents

基于wifi定位的管道型岩溶地下空间探测装置及探测方法 Download PDF

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CN112462448B CN202011276775.3A CN202011276775A CN112462448B CN 112462448 B CN112462448 B CN 112462448B CN 202011276775 A CN202011276775 A CN 202011276775A CN 112462448 B CN112462448 B CN 112462448B
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Abstract

本发明公开了基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置及探测方法；所述装置包括若干个探测传感器、连接线、控制器、数据处理终端，若干个探测传感器依次并排设置且相邻探测传感器之间通过连接线连接，位于尾端的探测传感器通过连接线与控制器相连接，探测传感器与数据处理终端网络连接；其探测方法包括以下步骤：S1、寻找地下河天窗，以便于放置探测传感器；S2、预估探测长度，根据探测长度在连接线上连接若干个探测传感器；S3、将探测传感器以及连接线放入地下河中，探测传感器通过WIFI模块将探测到的数据传输给数据处理终端，数据处理终端对数据进行分析后形成立体的地下河展布图，从而完成了对地下河管道的的探测作业。

Description

基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置及探测方法
技术领域
本发明涉及岩溶地下空间探测领域，尤其涉及一种基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置及探测方法。
背景技术
在岩溶区进行国土空间规划、地下工程建设和水资源开发利用等需要查明岩溶地下河、大型岩溶管道和溶洞等是岩溶地质体的分布和规模等要素。
目前国内外对于岩溶地下空间的探测主要使用地球物理勘探手段，如地震、电法、磁法等，但是受地质条件、场地环境和物探自身的多解性影响，探测效果并不理想，尤其是对于深部长距离岩溶管道或地下河的探测，有效的手段并不多，无法实现准确定位。对于岩溶地下河的联通性探测，示踪试验能较好的解决这个问题，但是一般只能确定示踪剂投入点和接收点之间是联通的，无法精细刻画投入点和接收点之间地下河的运动路径和形态规模，而且受降雨和检测仪器精度等条件限制，容易出现漏判，属于被动式探测方法。同时由于岩溶地下河一般发育在较深的地下，且距离较长，采用带有GPS定位功能的投入式探测设备由于没有办法收到卫星信号而导致无法进行定位和探测；因此，有必要研究一种地下空间探测装置来解决上述问题。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，提供一种结构简单、操作便利的基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置及探测方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置，包括若干个探测传感器、连接线、控制器、数据处理终端，若干个探测传感器依次并排设置且相邻探测传感器之间通过连接线连接，位于尾端的探测传感器通过连接线与控制器相连接，探测传感器与数据处理终端网络连接；所述探测传感器包括传感器外壳、驱动机构、电子罗盘、WIFI模块、红外摄像头、超声波发射模块、超声波接收模块、万向轮，万向轮设置在传感器外壳外侧且与位于传感器外壳内的驱动机构传动连接，电子罗盘、红外摄像头、驱动机构均通过连接线与控制器相连接；所述电子罗盘、WIFI模块、超声波发射模块、超声波接收模块均设置在传感器外壳内，红外摄像头固定连接在传感器外壳上；电子罗盘、超声波接收模块、红外摄像头均通过WIFI模块与数据处理终端网络连接；相邻探测传感器内的WIFI模块通过WIFI信号无线连接。
进一步的，所述红外摄像头为360度全景摄像头。
进一步的，所述驱动机构为驱动电机，驱动电机的输出轴与万向轮传动连接。
进一步的，所述连接线为金属线，金属线外侧套接有绝缘层。
进一步的，所述相邻探测传感器之间间距1～2米。
一种基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置的探测方法，包括以下步骤：
S1、寻找地下河天窗，在不存在地下河天窗时进行钻孔连通地下河，以便于放置探测传感器；
S2、预估探测长度，根据探测长度在连接线上连接若干个探测传感器，将接近地表的探测传感器中的WIFI模块与无线网连接，然后依次将相邻探测传感器中的WIFI模块无线连接；
S3、将探测传感器以及连接线放入地下河中，在地表上通过控制器调整红外摄像头的角度，当探测传感器进入到水平段时，控制器通过电子罗盘区分方向，同时控制器通过驱动机构驱动万向轮沿着地下河管道进行行走，探测传感器通过超声波发射模块和超声波接收模块来探测地下河管道内的形状数据、通过电子罗盘来探测地下河管道内的方位数据、通过红外摄像头来探测地下河管道内的图像数据，最后通过WIFI模块将形状数据、方位数据、图像数据传输给数据处理终端，数据处理终端对形状数据、方位数据、图像数据进行分析后形成立体的地下河展布图，从而完成了对地下河管道的的探测作业。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明提供了一种基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置，其通过在连接线上串联若干个探测传感器且探测传感器通过WIFI模块依次连接的设计，使得位于岩溶管道内的探测传感器可以接收到网络信号，方便了其将探测到的数据实时传输给数据处理终端；本发明可以实现对岩溶地下河和岩溶管道的走向、发育形态、规模进行探测操作，可广泛用于管道型岩溶地下空间的探测作业，同时本发明中的技术方案也可以给油气、市政排水、电缆管道的探测操作提供一定的参考借鉴意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为探测传感器的结构示意图；
图2为本发明的探测效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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。
为了探测岩溶地下河和长距离岩溶管道的走向，本发明设计了一种具有可以确定地下河管道走向、测量岩溶地下河管道空间规模以及进行探测数据实时可视化传输的管道型岩溶地下空间探测装置。
1、本发明技术方案的基本组成；
(1)探测传感器(如图1所示)；
探测传感器1包括WIFI模块104、红外摄像头103、超声波发射模块102、超声波接收模块105、电子罗盘108、驱动机构107、外壳101和万向轮106八个部分；探测传感器1整体及各部件做防水处理；红外摄像头103为360度全景摄像头，具有夜视和运动提示功能；超声波发射模块102发射一定频率的超声波，超声波接收模块105接收反射回来的超声波，主要功能是进行测距和地下空间规模测量；电子罗盘108进行方位测量，主要作用是进行地下河走向测定；驱动机构107和万向轮106是探测传感器1的动力装置，通过地面控制器操作可以使传感器前进或后退；外壳101为传感器保护装置，为绝缘柔性材质；WIFI模块104起到通信和数据传输作用。
(2)连接线2；
连接线2的外壳为柔性绝缘材料，中间为可通电的金属材料，比如铜线。
(3)控制器3；
控制器3位于地表上，主要作用是控制各个探测传感器的前进和后退。
(4)数据处理终端4；
数据处理终端4可以综合分析电子罗盘数据，超声波数据和红外摄像头数据，并能可视化显示。
2、本发明进行探测操作时效果图如图2所示，其实施步骤如下：
(1)地下河天窗调查；
在进行地下河探测前，需首先地下河天窗调查，如果实际情况不存在地下河天窗，需进行钻探，以便能放入探测装置。
(2)探测传感器连接；
确定好投放入口后，预估探测长度，然后进行探测传感器1连接，为保证探测精度，一般在连接线2上间隔1～2米设置一个探测传感器1，近地表的探测传感器1须能收到手机信号，以便能为进入地下河的其他探测传感器1提供WIFI热点，为了克服地下河无信号的情况，本发明中的各个探测传感器1采用接力式连接方式，即以近地表WIFI为起点，依次向地下河深部传递WIFI信号。
(3)传感器控制及数据处理；
在入口逐个放入探测传感器1，通过控制器3调整红外摄像头103的角度，当探测传感器1进入到水平段时，通过控制器3结合红外摄像头103、电子罗盘108、驱动机构107进行探测传感器1调整，保证超声波发射模块102、超声波接收模块105能准确测量出地下河管道的形态。探测过程中，红外摄像头103、电子罗盘108、超声波接收模块105探测的所有数据均通过WIFI模块104实时传输至数据处理终端4，经过数据分析处理，形成立体的地下河展布图，包括地下河走向、地下河内部形态等重要信息。
本发明提供了一种基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置，其通过在连接线上串联若干个探测传感器且探测传感器通过WIFI模块依次连接的设计，使得位于岩溶管道内的探测传感器可以接收到网络信号，方便了其将探测到的数据实时传输给数据处理终端；本发明可以实现对岩溶地下河和岩溶管道的走向、发育形态、规模进行探测操作，可广泛用于管道型岩溶地下空间的探测作业，同时本发明中的技术方案也可以给油气、市政排水、电缆管道的探测操作提供一定的参考借鉴意义。

Claims (1)

1.基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置的探测方法，基于WIFI定位的管道型岩溶地下空间探测装置包括若干个探测传感器、连接线、控制器、数据处理终端，若干个探测传感器依次并排设置且相邻探测传感器之间通过连接线连接，位于尾端的探测传感器通过连接线与控制器相连接，探测传感器与数据处理终端网络连接；所述探测传感器包括传感器外壳、驱动机构、电子罗盘、WIFI模块、红外摄像头、超声波发射模块、超声波接收模块、万向轮，万向轮设置在传感器外壳外侧且与位于传感器外壳内的驱动机构传动连接，电子罗盘、红外摄像头、驱动机构均通过连接线与控制器相连接；所述电子罗盘、WIFI模块、超声波发射模块、超声波接收模块均设置在传感器外壳内，红外摄像头固定连接在传感器外壳上；电子罗盘、超声波接收模块、红外摄像头均通过WIFI模块与数据处理终端网络连接；相邻探测传感器内的WIFI模块通过WIFI信号无线连接；所述红外摄像头为360度全景摄像头；所述驱动机构为驱动电机，驱动电机的输出轴与万向轮传动连接；所述连接线为金属线，金属线外侧套接有绝缘层；所述相邻探测传感器之间间距1～2米；其特征在于：包括以下步骤：
S1、寻找地下河天窗，在不存在地下河天窗时进行钻孔连通地下河，以便于放置探测传感器；
S2、预估探测长度，根据探测长度在连接线上连接若干个探测传感器，将接近地表的探测传感器中的WIFI模块与无线网连接，然后依次将相邻探测传感器中的WIFI模块无线连接；
S3、将探测传感器以及连接线放入地下河中，在地表上通过控制器调整红外摄像头的角度，当探测传感器进入到水平段时，控制器通过电子罗盘区分方向，同时控制器通过驱动机构驱动万向轮沿着地下河管道进行行走，探测传感器通过超声波发射模块和超声波接收模块来探测地下河管道内的形状数据、通过电子罗盘来探测地下河管道内的方位数据、通过红外摄像头来探测地下河管道内的图像数据，最后通过WIFI模块将形状数据、方位数据、图像数据传输给数据处理终端，数据处理终端对形状数据、方位数据、图像数据进行分析后形成立体的地下河展布图，从而完成了对地下河管道的探测作业。
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