[發(fā)明專利]一種大型水電站百米級(jí)引水豎井健康檢測(cè)裝備及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710748869.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107561085B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐爐亮;李清泉;靳晨;孫飛;陳西;牛樂(lè);段倩;初旭;于智偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬(wàn)榮

本發(fā)明公開(kāi)了一種大型水電站百米級(jí)引水豎井健康檢測(cè)裝備及方法，該裝備包括無(wú)人飛艇、數(shù)據(jù)采集裝置和卷?yè)P(yáng)機(jī)；數(shù)據(jù)采集裝置通過(guò)多根尼龍繩吊裝在無(wú)人飛艇下方，數(shù)據(jù)采集裝置的底部與卷?yè)P(yáng)機(jī)相連；數(shù)據(jù)采集裝置為4層結(jié)構(gòu)，包括：設(shè)置在頂層的減震彈簧；設(shè)置在第二層的激光掃描儀、氣壓高度傳感器和慣性測(cè)量裝置；設(shè)置在第三層的照明裝置和相機(jī)；以及設(shè)置在底層的控制裝置；根據(jù)采集到的各種數(shù)據(jù)，處理得到引水豎井內(nèi)壁的缺陷位置和缺陷形態(tài)。本發(fā)明突破了大型水電站引水豎井人工檢測(cè)不可達(dá)、檢測(cè)難度大的難題，填補(bǔ)百米級(jí)豎井段信息化檢測(cè)的國(guó)際空白；解決了引水豎井段內(nèi)壁缺陷位置確定、缺陷形態(tài)方面度量的技術(shù)難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及豎井健康檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大型水電站百米級(jí)引水豎井健康檢測(cè)裝備及方法。

背景技術(shù)

在水力發(fā)電站建設(shè)過(guò)程中，河流中上游或坡度較陡的山區(qū)河流，常常將水庫(kù)中的水引入引水道，在引水道底端安裝水輪機(jī)，利用水的高速流動(dòng)推動(dòng)發(fā)電機(jī)組工作。在水流不斷沖刷的過(guò)程中，引水道內(nèi)壁表面存在混凝土剖蝕的風(fēng)險(xiǎn)，輕則造成非正常停機(jī)檢修，重則機(jī)組水輪機(jī)及流道損毀進(jìn)而危及整個(gè)引水發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行，造成不可估量的后果，對(duì)電站安全穩(wěn)定運(yùn)行極為不利。因此對(duì)引水道檢查，掌握缺陷情況，研究判斷缺陷發(fā)展趨勢(shì)是十分必要的。

引水道由進(jìn)口漸變段、上平段、上彎段、豎井段、下彎段、下平段和下平漸變段七部分組成。其中上平段、下平段、下彎段為引水道中檢修人員可到達(dá)的位置，可采用人工缺陷檢查的方式，此外，一些企業(yè)通過(guò)潛航器或水下機(jī)器人等運(yùn)輸工具搭載相機(jī)和聲納開(kāi)展無(wú)需排水的水下機(jī)器檢測(cè)。目前，國(guó)內(nèi)外已有的解決實(shí)施方案，其應(yīng)用場(chǎng)景均是在人員可達(dá)隧洞或者洞室中進(jìn)行，或者只是針對(duì)引水管道水平段或者下彎段進(jìn)行的混凝土豎井內(nèi)壁表面數(shù)據(jù)采集及缺陷提取。面對(duì)大型水電站人員不可達(dá)的引水豎井段，目前在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)行之有效的混凝土表面缺陷檢測(cè)成功案例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中難以進(jìn)行引水豎井表面缺陷檢測(cè)的缺陷，提供一種大型水電站百米級(jí)引水豎井健康檢測(cè)裝備及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種大型水電站百米級(jí)引水豎井健康檢測(cè)裝備，包括無(wú)人飛艇、數(shù)據(jù)采集裝置和卷?yè)P(yáng)機(jī)；數(shù)據(jù)采集裝置通過(guò)多根尼龍繩吊裝在無(wú)人飛艇下方，數(shù)據(jù)采集裝置的底部與卷?yè)P(yáng)機(jī)相連；其中：

數(shù)據(jù)采集裝置為4層結(jié)構(gòu)，包括：設(shè)置在頂層的減震彈簧，用于在無(wú)人飛艇晃動(dòng)和傾斜時(shí)使數(shù)據(jù)采集裝置保持鉛直向下的狀態(tài)；設(shè)置在第二層的激光掃描儀、氣壓高度傳感器和慣性測(cè)量裝置，激光掃描儀用于掃描與目標(biāo)物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，氣壓高度傳感器用于實(shí)時(shí)獲取氣壓數(shù)據(jù)，慣性測(cè)量裝置用于實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)采集裝置的姿態(tài)數(shù)據(jù)；設(shè)置在第三層的照明裝置和相機(jī)，用于照明和采集影像，并合成360度全景影像；以及設(shè)置在底層的控制裝置，用于供電和數(shù)據(jù)傳輸，并根據(jù)采集到的各種數(shù)據(jù)，處理得到引水豎井內(nèi)壁的缺陷位置和缺陷形態(tài)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集裝置中的照明裝置和相機(jī)呈米字形安裝，包括4個(gè)照明裝置和4個(gè)相機(jī)，4個(gè)照明裝置之間夾角為90度，4個(gè)相機(jī)之間的夾角也為90度。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的無(wú)人飛艇底部設(shè)置有8個(gè)方向的8根高強(qiáng)度的尼龍繩，8根尼龍繩分別系在數(shù)據(jù)采集裝置頂層上；無(wú)人飛艇的側(cè)面連接有8根高強(qiáng)度的尼龍系留繩，打結(jié)后的8根尼龍系留繩與卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩相連。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的控制裝置包括：數(shù)據(jù)通信模塊和數(shù)據(jù)處理與保存模塊；其中：

數(shù)據(jù)處理與保存模塊為工控機(jī)；數(shù)據(jù)通信模塊用于實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與激光掃描儀、氣壓高度傳感器、慣性測(cè)量裝置、相機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信；數(shù)據(jù)處理與保存模塊進(jìn)而對(duì)激光掃描儀、氣壓高度傳感器、慣性測(cè)量裝置和相機(jī)采集到的四類數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與保存。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的控制裝置還包括：交換機(jī)、22V轉(zhuǎn)12V變壓器、電源和12V轉(zhuǎn)9V變壓器。