[發明專利]一種探測巖溶通道的自動監測設備與使用方法

在審

• 申請號: 202011014694.6
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112067058A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 張永杰;黃萬東;曹俊;李子豐;黃金鑫;黃政;劉濤
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本專利公開發明一種探測巖溶通道的自動監測設備與使用方法，涉及不良地質的探測技術領域。該自動監測設備核心裝置包括：由橡膠+塑料外殼組成的主探測小球，外殼體上設有無線發射模塊和紅外線測距裝置，小球內部安裝有三軸加速度傳感器，記錄小球運動數據；三維電子羅盤，電子羅盤記錄方位；三軸陀螺儀，陀螺儀測量小球的角度信息；單片機，控制單元可對數據統一收集和處理；與控制單位相連接的GPS定位器和計時器。通過主探測球對各個時間采集點的運動數據進行模擬擬合，得到山體內部的巖溶通道分布的大致情況。本發明將微機械技術與微電子技術相融合形成的一個新興技術運用在土木工程巖溶探測領域，為不良地質探測提供了一種新的研究方向。

技術領域

本發明涉及山體巖溶通道探測技術領域，具體涉及一種探測巖溶通道的自動監測設備、探測系統及使用方法。

技術背景

在巖溶地區，提前有效的探測巖溶的發育情況，有利于工程建設和保障工程安全施工，但由于山體或地下巖溶發育情況復雜多變，巖溶通道的分布大多隱蔽，通常的超前探測，如地質雷達、TSP地震波、瞬變電磁法以及超前水平鉆孔法難以精準預報深部巖溶通道分布情況，不僅僅如此，超前探測所需費用較高，在一些特殊情況下探測效果并不理想。依照現有的探測技術條件，難以對山體內部巖溶隱蔽通道的分布情況做一個較為準確的預測和評價。隨著現代科學技術的不斷發展，定位設備應用和運動傳感器技術日益成熟，由此產生了大量物體運動軌跡數據，通過分析物體的運動規律，可以得出一些時空分布情況，進而分析山體巖溶通道的分布情況。

發明新型內容

針對目前巖溶探測技術上的不足，本發明的目的在于提供一種探測巖溶通道的自動監測設備、探測系統及使用方法，能夠探測山體內部巖溶通道的分布情況，并給出巖溶通道內部大致的分布成果圖，具有方法系統清晰，數據來源可靠等優點。

為實現以上所述的目的，本發明采用的技術方案為：

一種探測巖溶通道的自動監測設備，包括：

由外部為橡膠+塑料組成的外殼體，具有密閉防水性；

無線發射裝置，所述無線發射裝置安裝外殼體的頂部，其上設有電路總開關及正常工作信號燈；

紅外線測距裝置，所述紅外線測距裝置設有三個紅外線測距鏡頭，分別安裝于外部支架兩側和頂部。

GPS定位器，所述GPS定位器安裝于外殼體內部，與紅外線測距裝置位置相對；

計時器裝置，所述計時器裝置安裝于所述GPS定位器下端；

控制單元(單片機)，所述控制單元設在小球內部支架的最下方，并分別與九軸傳感器、驅動部、GPS定位器、紅外線測距裝置及無線發射模塊等相連。

三軸加速度傳感器，所述三軸加速度傳感器安裝于外殼體內的工作片上；

三維電子羅盤，所述三維電子羅盤安裝于外殼體內的工作片上；

三軸陀螺儀，所述三軸陀螺儀安裝于小球內部工作片上，并與所述三軸加速度傳感器和三維電子羅盤位置相對；

高度傳感器，所述高度傳感器安裝于小球內部工作片上；

數據接收盒，所述數據接收盒與計算機相連；

優選的，在上述技術方案的基礎上，所述三軸加速度傳感器裝置，包括：

驅動部，所述驅動部安裝于外殼體內的工作片上，并與所述控制器信號和三軸加速度運動傳感器相連；

由以上所述的橡膠+塑料外殼、所述無線發射裝置、所述GPS定位器、所述紅外線測距裝置、所述三軸加速度傳感器、所述三維電子羅盤、所述三軸陀螺儀、所述高度傳感器、所述單片機和所述驅動部組成防水主探測小球；

由以上所述數據接收盒和所述計算機組成上機位部分；