CN117572524B - 一种地下空间和天然空洞三维探测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间探测技术领域，尤其涉及一种地下空间和天然空洞三维探测设备。包括有车体，所述车体安装有电池，所述车体安装有第一卷扬机，所述第一牵引绳固定连接有升降壳，所述升降壳安装有与所述控制面板电连接的探测器，所述升降盘设置有用于使所述升降壳与所述升降盘发生相对运动的释放机构，所述设置有用于对所述升降盘进行固定的固定机构。本发明通过探测器自天然空洞的中部向四周进行三维探测，均匀了探测器与天然空洞各处之间的距离，提高了三维探测均匀性，同时还避免探测器释放的信号被天然空洞与钻孔交汇处附近向下伸出的岩石阻挡，从而影响三维探测的正常数据，以此提高三维探测的全面性。

Description

一种地下空间和天然空洞三维探测设备

技术领域

本发明涉及空间探测技术领域，尤其涉及一种地下空间和天然空洞三维探测设备。

背景技术

地下空间是指地下建筑、地下隧道、地下矿井和地下停车场等，地下空间均是人类开发和利用的空间，地下空间的利用可以节约地表土地资源，满足城市发展的需求。

天然空洞是指地下形成的空腔或空穴，通常是由于溶解、侵蚀或岩石坍塌等地质过程导致的，天然空洞是自然形成的地下空腔，受地质和水文等自然过程的影响。

由于需要对地下空间和天然空洞所在区域进行安全性评估、建筑工程规划与设计、水资源和环境管理、地质和地球科学研究以及灾害风险评估等，所以需要对地下空间和天然空洞的三维特征进行探测，而在现有的探测技术中大都只是在地表进行探测，届时过厚的土壤会降低探测的精准性。

发明内容

本发明提供了一种地下空间和天然空洞三维探测设备，目的是克服现有的探测技术中大都只是在地表进行探测，届时过厚的土壤会降低探测的精准性的缺点。

一种地下空间和天然空洞三维探测设备，包括有车体，所述车体安装有电池，所述车体安装有第一卷扬机，所述第一卷扬机与所述电池电连接，所述第一卷扬机绕设有第一牵引绳，所述车体安装有与所述第一卷扬机电连接的控制面板，所述车体固定连接有镜像布置的立架，一侧的所述立架转动连接有转轮，镜像布置的所述立架之间设置有升降盘，所述第一牵引绳穿过所述升降盘后固定连接有升降壳，所述升降壳安装有与所述控制面板电连接的探测器，所述升降盘设置有用于使所述升降壳与所述升降盘发生相对运动的释放机构，所述升降盘设置有用于对所述升降盘进行固定的固定机构。

进一步说明，所述释放机构包括有镜像布置的第二卷扬机，镜像布置的所述第二卷扬机均安装于所述升降盘，所述第二卷扬机绕设有第二牵引绳，所述第二牵引绳与所述升降壳固定连接，所述第二卷扬机与所述电池和所述控制面板均电连接。

进一步说明，所述第二牵引绳于所述升降壳上存在多个吊点，使所述探测器运动和探测过程中保持稳定。

进一步说明，所述固定机构包括有匀称布置的接触条，匀称布置的所述接触条均滑动连接于所述升降盘，所述升降盘滑动连接有匀称布置的U形杆，所述U形杆与相邻的所述接触条固定连接，所述升降盘固定连接有匀称布置的第一电磁铁，所述第一电磁铁与所述电池和所述控制面板均电连接，所述第一电磁铁与相邻的所述U形杆之间固定连接有第一弹性元件，所述升降盘靠近升降壳的一侧安装有镜像布置的位置传感器，所述位置传感器与所述电池、所述控制面板以及所述第一电磁铁均电连接。

进一步说明，匀称布置的所述接触条与所述升降盘轴线之间的距离相等，且所述接触条为可形变材质，用于与钻孔内壁充分接触。

进一步说明，所述位置传感器位于所述接触条的下方，用于当所述位置传感器移离钻孔后所述接触条还位于钻孔内部。

进一步说明，还包括有用于对所述探测器进行清理的清理机构，所述清理机构设置于所述升降壳，所述清理机构包括有镜像布置的滑动杆，镜像布置的所述滑动杆均滑动连接于所述升降壳，所述升降壳安装有第二电磁铁，所述第二电磁铁与所述电池和所述控制面板均电连接，所述第二电磁铁与相邻的所述滑动杆之间固定连接有第二弹性元件，所述滑动杆远离所述升降盘的一端固定连接有固定环，所述固定环转动连接有与所述探测器配合的清理环。

进一步说明，所述升降壳靠近所述升降盘的一侧固定连接有镜像布置的平衡杆，所述平衡杆与所述升降盘配合，用于对所述升降壳进行多点位稳固。

进一步说明，所述清理环远离所述第二电磁铁的一侧固定连接有匀称布置的清理板，所述清理板与所述探测器配合，所述清理环靠近所述升降壳的一侧固定连接有限位柱，所述升降壳的内侧设置有与所述限位柱配合的限位槽。

进一步说明，所述限位槽为竖直方向设置的折形槽，用于使所述清理环往复运动。

本发明的有益效果为：本发明通过探测器自天然空洞的中部向四周进行三维探测，均匀了探测器与天然空洞各处之间的距离，提高了三维探测均匀性，同时还避免探测器释放的信号被天然空洞与钻孔交汇处附近向下伸出的岩石阻挡，从而影响三维探测的正常数据，以此提高三维探测的全面性；通过匀称布置的接触条与钻孔内壁之间的摩擦力保证探测器在三维探测时的稳定性，以此提高三维探测精准度；通过清理环向下移动将沾附于探测器外侧的土壤刮落，防止土壤将探测器释放的信号阻挡，影响正常的三维探测过程，以此提高三维探测的精准性；通过匀称布置的清理板往复偏转对探测器外侧上沾附的泥土进行刮除，防止泥土对探测器进行三维探测时的影响，以此提高三维探测的精准性，同时还避免水珠于探测器上滞留时间过长，从而进入探测器内部对其造成损坏，以此提高对探测器保护性。

附图说明

图1为本发明的整体立体结构示意图；

图2为本发明的整体立体结构剖视图；

图3为本发明的固定机构立体结构示意图；

图4为本发明的升降盘及其内零件立体结构示意图；

图5为本发明的清理机构立体结构示意图；

图6为本发明清理板刮蹭探测器外侧时的立体结构示意图；

图7为本发明固定环与清理环相对转动时的立体结构示意图；

图8为本发明的清理机构立体结构爆炸图。

以上附图中：1：车体，2：电池，3：第一卷扬机，4：控制面板，5：立架，6：转轮，7：升降盘，8：升降壳，9：探测器，10：第二卷扬机，1101：接触条，1102：U形杆，1103：第一电磁铁，1104：第一弹性元件，1105：位置传感器，1201：滑动杆，1202：第二电磁铁，1203：第二弹性元件，1204：固定环，1205：清理环，1206：平衡杆，1301：清理板，1302：限位柱，1303：限位槽。

具体实施方式

现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明当前优选的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；而是为了透彻性和完整性而提供这些实施方式，并且这些实施方式将本发明的范围充分地传达给技术人员。

实施例1:一种地下空间和天然空洞三维探测设备，如图1和图2所示，包括有车体1，车体1上侧的右部安装有电池2，车体1上侧的左部安装有与电池2电连接的第一卷扬机3，第一卷扬机3绕设有第一牵引绳，车体1的右部安装有与第一卷扬机3电连接的控制面板4，车体1固定连接有左右镜像布置的两个立架5，左侧立架5的上部转动连接有转轮6，转轮6与第一卷扬机3的第一牵引绳接触，两个立架5之间设置有升降盘7，第一牵引绳的右端穿过升降盘7后固定连接有升降壳8，升降壳8的内部安装有与控制面板4电连接的探测器9，升降盘7设置有用于使升降壳8与升降盘7发生相对运动的释放机构，升降盘7设置有用于对升降盘7进行固定的固定机构，通过探测器9自天然空洞的中部向四周进行三维探测，均匀了探测器9与天然空洞各处之间的距离，提高了三维探测均匀性。

如图2和图3所示，释放机构包括有镜像布置的两个第二卷扬机10，两个第二卷扬机10均安装于升降盘7的下侧，第二卷扬机10绕设有第二牵引绳，第二牵引绳的下端与升降壳8固定连接，第二卷扬机10与电池2和控制面板4均电连接，第二牵引绳于升降壳8上存在多个吊点，使探测器9运动和探测过程中保持稳定，进而提高探测器9三维探测时的精准性，通过两个第二卷扬机10释放第二牵引绳，使探测器9于天然空洞的中部进行三维探测，避免探测器9释放的信号被天然空洞与钻孔交汇处附近向下伸出的岩石阻挡，从而影响三维探测的正常数据，以此提高三维探测的全面性。

如图3-图5所示，固定机构包括有环形匀称布置的四个接触条1101，四个接触条1101均滑动连接于升降盘7，四个接触条1101与升降盘7轴线之间的距离相等，且接触条1101为橡胶材质，用于与钻孔内壁充分接触，通过四个接触条1101与钻孔内壁之间的摩擦力保证探测器9在三维探测时的稳定性，以此提高三维探测精准度，升降盘7滑动连接有环形匀称布置的四个U形杆1102，U形杆1102为铁质，U形杆1102与相邻的接触条1101固定连接，升降盘7固定连接有环形匀称布置的四个第一电磁铁1103，第一电磁铁1103与电池2和控制面板4均电连接，第一电磁铁1103与相邻的U形杆1102之间固定连接有第一弹性元件1104，第一弹性元件1104为弹簧，升降盘7的下侧安装有前后镜像布置的两个位置传感器1105，位置传感器1105与电池2、控制面板4以及第一电磁铁1103均电连接，位置传感器1105位于接触条1101的下方，用于当位置传感器1105移离钻孔后接触条1101还位于钻孔内部，通过U形杆1102挤压相邻的接触条1101并使其发生形变，增大接触条1101与钻孔内壁之间的接触面积，以此进一步提高探测器9在三维探测时的稳定性，进一步提高三维探测精准度。

由于地下空间多为人为开发，所以所在区域的表面环境较为平坦，因此工作人员可以将车体1直接推入其中进行三维探测，当需要使用本设备对地下空间进行三维探测时，工作人员先将车体1推至目标区域，然后工作人员通过控制面板4启动探测器9，探测器9对地下空间的三维特征进行探测，三维探测完毕后工作人员再通过控制面板4关闭探测器9后将车体1推离即可。

当需要对天然空洞进行三维探测时，工作人员先通过现有钻孔设备在天然空洞的上方开设一个钻孔，该钻孔与天然空洞连通，该钻孔设备包括但不限于钻车，待将钻孔施工完成后，工作人员将车体1推至其上通孔的轴线与钻孔的轴线重合，然后工作人员通过控制面板4启动第一卷扬机3，第一卷扬机3开始释放第一牵引绳，升降盘7及其上零件在自身重力的作用下开始向下移动，升降盘7及其上零件在经过车体1的通孔后进入钻孔，在升降盘7进入钻孔后，工作人员通过控制面板4启动两个位置传感器1105，此时两个位置传感器1105距离钻孔内壁较近，所以两个位置传感器1105感知附近存在物体。

随着第一卷扬机3持续释放第一牵引绳，升降盘7及其上零件持续向下移动，当升降盘7向下移动至两个位置传感器1105移出钻孔区域后，此时两个位置传感器1105的附近没有物体，两个位置传感器1105均被触发，随后两个位置传感器1105将此信号传递至相邻的第一电磁铁1103，四个第一电磁铁1103开启，然后四个第一电磁铁1103开始吸附相邻的U形杆1102，四个U形杆1102开始背向移动，U形杆1102挤压相邻的第一弹性元件1104，U形杆1102带动相邻的接触条1101一同移动，直至四个接触条1101分别与钻孔附近的内壁区域接触，通过四个接触条1101与钻孔内壁之间的摩擦力保证探测器9在三维探测时的稳定性，以此提高三维探测精准度。

在接触条1101与钻孔内壁接触后，随着四个U形杆1102持续背向移动，U形杆1102开始挤压相邻的接触条1101，接触条1101发生形变，接触条1101开始贴向钻孔内壁，并且接触条1101与钻孔内壁之间的接触愈来愈大，通过U形杆1102挤压相邻的接触条1101并使其发生形变，增大接触条1101与钻孔内壁之间的接触面积，以此进一步提高探测器9在三维探测时的稳定性，进一步提高三维探测精准度。

在四个接触条1101均与钻孔的内壁贴合完毕后，工作人员通过控制面板4启动两个第二卷扬机10，两个第二卷扬机10均开始释放第二牵引绳，升降壳8及其上零件在自身重力的作用下开始向下移动，直至探测器9向下移动至天然空洞的中部，通过探测器9自天然空洞的中部向四周进行三维探测，均匀了探测器9与天然空洞各处之间的距离，提高了三维探测均匀性，同时还避免钻孔与天然空洞交汇的区域恰好位于天然空洞的上凸区域，届时探测器9释放的信号的可能会被天然空洞与钻孔交汇处附近向下伸出的岩石阻挡，从而影响三维探测的正常数据，以此提高三维探测的全面性。

当三维探测完毕后，工作人员通过控制面板4使第一卷扬机3和第二卷扬机10分别开始收卷第一牵引绳和第二牵引绳，随后升降壳8及其上零件开始向上移动，当第二卷扬机10将第二牵引绳完全收卷后，工作人员通过控制面板4关闭第二卷扬机10和两个位置传感器1105，届时四个第一电磁铁1103关闭，第一电磁铁1103失去对相邻U形杆1102的吸引，随后四个U形杆1102在相邻第一弹性元件1104弹力的作用下开始对向移动，U形杆1102带动相邻的接触条1101一同移动，直至四个接触条1101完全复位，随着第一卷扬机3将第一牵引绳持续收卷，升降盘7和升降壳8及其各自上的零件一同向上移动，直至所有零件复位，然后工作通过控制面板4关闭第一卷扬机3和第二卷扬机10。

实施例2：在实施例1的基础之上，如图5-图6所示，还包括有用于对探测器9进行清理的清理机构，清理机构设置于升降壳8，清理机构包括有左右镜像布置的两个滑动杆1201，两个滑动杆1201均滑动连接于升降壳8，滑动杆1201为铁质，升降壳8安装有第二电磁铁1202，第二电磁铁1202与电池2和控制面板4均电连接，第二电磁铁1202与相邻的滑动杆1201之间固定连接有第二弹性元件1203，第二弹性元件1203为弹簧，滑动杆1201远离升降盘7的一端固定连接有固定环1204，固定环1204转动连接有与探测器9配合的清理环1205，通过清理环1205向下移动将沾附于探测器9外侧的土壤刮落，防止土壤将探测器9释放的信号阻挡，影响正常的三维探测过程，以此提高三维探测的精准性。

如图6-图8所示，升降壳8的上侧固定连接有前后镜像布置的两个平衡杆1206，平衡杆1206与升降盘7接触配合，用于对升降壳8进行多点位稳固，清理环1205的下侧固定连接有匀称布置的清理板1301，清理板1301与探测器9配合，清理环1205的外侧固定连接有左右镜像布置的两个限位柱1302，升降壳8的内侧设置有中心对称布置的两个限位槽1303，限位槽1303与相邻的限位柱1302限位配合，限位槽1303为竖直方向设置的类似“S”形的折形槽，用于使清理环1205往复运动，通过六个清理板1301往复偏转对探测器9外侧上沾附的泥土进行刮除，防止泥土对探测器9进行三维探测时的影响，以此提高三维探测的精准性，同时还避免水珠于探测器9上滞留时间过长，从而进入探测器9内部对其造成损坏，以此提高对探测器9保护性。

在对天然空洞进行三维探测时，当四个接触条1101均与钻孔的内壁贴合完毕后，工作人员通过控制面板4启动两个第二电磁铁1202，第二电磁铁1202开始吸引相邻的滑动杆1201，滑动杆1201开始沿升降壳8向下滑动，两个滑动杆1201带动固定环1204一同向下移动，固定环1204带动清理环1205一同向下移动，由于探测器9经过钻孔时难免发生碰撞从而粘连土壤，届时向下移动的清理环1205对探测器9外侧的土壤进行刮蹭，通过清理环1205向下移动将沾附于探测器9外侧的土壤刮落，防止土壤将探测器9释放的信号阻挡，影响正常的三维探测过程，以此提高三维探测的精准性。

在清理环1205向下移动的过程中，清理环1205还带动两个限位柱1302和六个清理板1301一同向下移动，两个限位柱1302分别于相邻的限位槽1303内向下滑动，同时限位槽1303还挤压相邻的限位柱1302，限位柱1302开始发生逆时针偏转，限位柱1302带动清理环1205一同逆时针偏转，清理环1205与固定环1204发生相对转动，清理环1205带动六个清理板1301一同逆时针偏转，当限位柱1302向下移动至相邻限位槽1303的拐角处后，随着限位柱1302继续向下移动，限位柱1302受相邻限位槽1303的挤压开始顺时针偏转，限位柱1302带动清理环1205一同顺时针偏转。

由于天然空洞一般海拔较低，其内温度同样较低，所以当以常温状态的探测器9沿钻孔向下移动的过程中难免生成水珠，水珠再与土壤混合容易出现泥土，通过六个清理板1301往复偏转对探测器9外侧上沾附的泥土进行刮除，防止泥土对探测器9进行三维探测时的影响，以此提高三维探测的精准性，同时还避免水珠于探测器9上滞留时间过长，从而进入探测器9内部对其造成损坏，以此提高对探测器9保护性，待完成对天然空洞的三维探测后，工作人员控制各零件复位即可。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应理解本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应给予最宽泛的解释，以便涵盖所有的变型以及等同的结构和功能。

Claims (7)

1.一种地下空间和天然空洞三维探测设备，其特征是：包括有车体（1），所述车体（1）安装有电池（2），所述车体（1）安装有第一卷扬机（3），所述第一卷扬机（3）与所述电池（2）电连接，所述第一卷扬机（3）绕设有第一牵引绳，所述车体（1）安装有与所述第一卷扬机（3）电连接的控制面板（4），所述车体（1）固定连接有镜像布置的立架（5），一侧的所述立架（5）转动连接有转轮（6），镜像布置的所述立架（5）之间设置有升降盘（7），所述第一牵引绳穿过所述升降盘（7）后固定连接有升降壳（8），所述升降壳（8）安装有与所述控制面板（4）电连接的探测器（9），所述升降盘（7）设置有用于使所述升降壳（8）与所述升降盘（7）发生相对运动的释放机构，所述升降盘（7）设置有用于对所述升降盘（7）进行固定的固定机构；所述释放机构包括有镜像布置的第二卷扬机（10），镜像布置的所述第二卷扬机（10）均安装于所述升降盘（7），所述第二卷扬机（10）绕设有第二牵引绳，所述第二牵引绳与所述升降壳（8）固定连接，所述第二卷扬机（10）与所述电池（2）和所述控制面板（4）均电连接；所述固定机构包括有匀称布置的接触条（1101），匀称布置的所述接触条（1101）均滑动连接于所述升降盘（7），所述升降盘（7）滑动连接有匀称布置的U形杆（1102），所述U形杆（1102）与相邻的所述接触条（1101）固定连接，所述升降盘（7）固定连接有匀称布置的第一电磁铁（1103），所述第一电磁铁（1103）与所述电池（2）和所述控制面板（4）均电连接，所述第一电磁铁（1103）与相邻的所述U形杆（1102）之间固定连接有第一弹性元件（1104），所述升降盘（7）靠近升降壳（8）的一侧安装有镜像布置的位置传感器（1105），所述位置传感器（1105）与所述电池（2）、所述控制面板（4）以及所述第一电磁铁（1103）均电连接；还包括有用于对所述探测器（9）进行清理的清理机构，所述清理机构设置于所述升降壳（8），所述清理机构包括有镜像布置的滑动杆（1201），镜像布置的所述滑动杆（1201）均滑动连接于所述升降壳（8），所述升降壳（8）安装有第二电磁铁（1202），所述第二电磁铁（1202）与所述电池（2）和所述控制面板（4）均电连接，所述第二电磁铁（1202）与相邻的所述滑动杆（1201）之间固定连接有第二弹性元件（1203），所述滑动杆（1201）远离所述升降盘（7）的一端固定连接有固定环（1204），所述固定环（1204）转动连接有与所述探测器（9）配合的清理环（1205）。

2.按照权利要求1所述的一种地下空间和天然空洞三维探测设备，其特征是：所述第二牵引绳于所述升降壳（8）上存在多个吊点，使所述探测器（9）运动和探测过程中保持稳定。

3.按照权利要求1所述的一种地下空间和天然空洞三维探测设备，其特征是：匀称布置的所述接触条（1101）与所述升降盘（7）轴线之间的距离相等，且所述接触条（1101）为可形变材质，用于与钻孔内壁充分接触。

4.按照权利要求1所述的一种地下空间和天然空洞三维探测设备，其特征是：所述位置传感器（1105）位于所述接触条（1101）的下方，用于当所述位置传感器（1105）移离钻孔后所述接触条（1101）还位于钻孔内部。

5.按照权利要求1所述的一种地下空间和天然空洞三维探测设备，其特征是：所述升降壳（8）靠近所述升降盘（7）的一侧固定连接有镜像布置的平衡杆（1206），所述平衡杆（1206）与所述升降盘（7）配合，用于对所述升降壳（8）进行多点位稳固。

6.按照权利要求1所述的一种地下空间和天然空洞三维探测设备，其特征是：所述清理环（1205）远离所述第二电磁铁（1202）的一侧固定连接有匀称布置的清理板（1301），所述清理板（1301）与所述探测器（9）配合，所述清理环（1205）靠近所述升降壳（8）的一侧固定连接有限位柱（1302），所述升降壳（8）的内侧设置有与所述限位柱（1302）配合的限位槽（1303）。

7.按照权利要求6所述的一种地下空间和天然空洞三维探测设备，其特征是：所述限位槽（1303）为竖直方向设置的折形槽，用于使所述清理环（1205）往复运动。