一种隧道声波检测元件的安装装置及使用方法与流程

本发明涉及隧道检测技术领域，具体涉及一种隧道声波检测元件的安装装置及使用方法。

背景技术：

在实际工程中，隧道普遍存在裂缝、漏水、空洞等病害。因此，为了控制隧道的变形，保持岩土体的稳定性，需要对隧道进行实时的检测与维护，确保其变形不会超过结构安全状况设计值。声波发射装置在隧道检测领域能够起到很好的作用，可控制发射不同的声波频率，检测隧道裂缝漏水等情况，并根据频率的变化判断隧道病害程度。

目前对该声波发射装置，通常采用人工安装的情况，该安装方式工作量大，危险性较高，且对于一些隧道结构比较复杂的部位，人工安装难度较大，安装过程也较为复杂。

本发明为了克服这一问题，发明一种安全高效的技术进行声波发射装置的安装，从而能够更加安全及时的获取隧道信息，进行其受力变形状况的研究分析。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于无人机技术的隧道声波检测元件的安装装置及使用方法，适用于在隧道内进行人工安装检测装置的部位完成检测装置的安装与拆卸，该装置使用简单，便于操作，能够准确快速的进行检测装置的安装，为实际工程提高可靠的参考。

本发明一方面提供的一种隧道声波检测元件的安装装置的技术方案是：

一种隧道声波检测元件的安装装置，该装置包括：无人机、设置在无人机上的自动伸缩装置、位于自动伸缩装置顶部的支座、四个沿圆周方向布置在支座上的电磁弹簧伸缩装置、位于四个电磁弹簧伸缩装置围成的区域内的保护壳体以及位于保护壳体内的检测元件。

进一步的，所述无人机包括无人机机身、至少两个设置在无人机机身底面上的脚架、至少六个沿圆周均匀布置在无人机机身顶部的螺旋桨；所述无人机机身的顶面中心处安装有至少六个电力磁吸式卡扣装置。

进一步的，所述无人机为载重式无人机，所述无人机机身内设置有gps定位系统。

gps定位系统可设置无人机飞行航线，精准定位隧道内需安装检测装置的部位，使得无人机可按照预先设置的航线飞行，自动飞行至该部位下方。

进一步的，所述自动伸缩装置包括相互套接的第一伸缩杆和第二伸缩杆；所述第一伸缩杆的底部设置有多个与电力磁吸式卡扣装置相配合的凹槽，所述凹槽内部粘贴有磁吸片；所述第一伸缩杆的内部安装有用于第二伸缩杆伸缩滑动的轨道；所述第二伸缩杆上设置有与轨道相配合的凹槽。

所述自动伸缩装置的第一伸缩杆和第二伸缩杆相互套接，可沿轨道自动伸缩，远程遥控高度。

进一步的，所述电磁弹簧伸缩装置包括内电磁板、外电磁板、弹簧、以及安装在外电磁板内的电力装置；所述外电磁板固定安装在支座上，所述弹簧的一端与所述外电磁板的电力装置连接，另一端连接有所述内电磁板。

无人机定位阶段，可通电使弹簧伸长，固定检测装置，不使其发生位移。当飞行至需安装检测装置部位时，断电使弹簧缩短，安装检测装置。

进一步的，所述保护壳体由弹性橡胶材料制成，能够根据隧道外形的变化而改变。

通过保护壳体保护检测元件-声发射装置不受外界环境等因素的影响，并可根据不同的隧道部位发生外形的改变。

进一步的，所述保护壳体的顶部安装有挤压喷射装置，所述挤压喷射装置包括塑料薄膜和包裹在塑料薄膜内的耦合剂。

通过挤压喷射装置将放置有检测元件的保护壳体与隧道壁粘结。

本发明一方面提供的一种隧道检测元件的安装方法的技术方案是：

一种基隧道检测元件的安装方法，该方法包括以下步骤：

设置无人机飞行时的初始坐标点为原点，确定待检测隧道部位的坐标点；同时保持电磁弹簧伸缩装置的弹簧处于伸长状态，固定保护壳体；

根据原点和待检测隧道部位的坐标点，设置无人机飞行航线，控制无人机按照设定的航线飞行至待检测隧道部位下方；

控制自动伸缩装置向上延伸至保护壳体与隧道壁接触，并将挤压喷射装置挤破，释放耦合剂覆盖于保护壳体外表面；

待保护壳体与隧道壁粘接牢固，使电磁弹簧伸缩装置的弹簧回缩，放松保护壳体，控制无人机飞回至原点；

通过保护壳体内的检测隧道病害信息。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明结构简单，操作方便，能够适应复杂的施工环境；

(2)本发明能够快递准确地将检测仪器安装于隧道复杂受力部位，不受人员和场地的限制，极大地提高了操作的安全性；

(3)本发明能够实时检测隧道结构受力复杂部位，及时获取隧道信息，评估隧道安全状况；

(4)本发明采用电磁弹簧伸缩装置，能够更加方便的操控检测仪器的安装。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本发明的不当限定。

图1是实施例一隧道声波检测元件的安装装置的整体结构示意图；

图2是实施例一中无人机的结构示意图；

图3是实施例一中自动伸缩装置的结构示意图；

图4是实施例一中电磁弹簧伸缩装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

图1是本实施例涉及的隧道声波检测元件的安装装置的整体结构示意图。以检测元件为声发射装置为例，对本实施例提出的隧道声波检测元件的安装装置的结构进行详细说明。

如图1所示，所述隧道声波检测元件的安装装置包括无人机1、自动伸缩装置2、支座3、保护壳体4、电磁弹簧伸缩装置5、声发射装置6和挤压喷射装置7。

具体地，所述无人机1上设置有所述自动伸缩装置2，所述自动伸缩装置2上设置有所述支座3，所述支座3上设置有保护壳体4，所述保护壳体内部设置有声发射装置6，所述保护壳体4的四周设置有四个所述电磁弹簧伸缩装置5，所述保护壳体4的顶部安装有挤压喷射装置7，用于粘结隧道壁与保护壳体。

所述无人机1为载重式无人机，具备精准定位功能，用于承载其他装置。

请参阅附图2，所述无人机1包括无人机机身13，所述无人机机身13的底面安装有两个脚架11，所述无人机机身13的顶面中心处安装有六个电力磁吸式卡扣装置25，其通电后具有磁性，用于与自动伸缩装置2的第一伸缩杆固定；所述无人机机身13的顶面上沿圆周方向安装有多个螺旋桨22；所述无人机机身13内安装有gps定位系统，可设置无人机飞行航线，精准定位隧道内需安装检测元件的部位并自动飞行至该部位下方。所述无人机机身13上还设置有充电口14。

所述自动伸缩装置2由两节伸缩杆组成，可通过轨道上下自动调节高度，所述自动伸缩装置2的底部与无人机1通过卡扣磁性连接。

请参阅附图3，所述自动伸缩装置2包括相互套接的圆柱形第一伸缩杆21和圆柱形第二伸缩杆22，其顶部长度、直径、厚度为60mm、28mm、15mm，所述第一伸缩杆21的底部设置有多个凹槽23，所述凹槽23内部粘贴有磁吸片，所述第一伸缩杆21的凹槽23通过磁吸片与无人机机身上的卡扣装置15磁性拼接；所述第一伸缩杆21的内部安装有轨道23，用于第二伸缩杆的伸缩；所述第二伸缩杆22为伸缩结构，长度、直径为60mm、13mm，所述第二伸缩杆22上设置有与轨道相配合的凹槽，所述第二伸缩杆22在第一伸缩杆21内，可沿轨道自动伸缩，可远程遥控其伸缩高度。

所述支座3为多功能磁性支座，所述支座3的底部与所述自动伸缩装置2的顶部连接，所述支座3的顶部安装有保护壳体4。在本实施例中，所述支座3为连接约束装置，使结构不发生多余的位移。

请参阅附图4，所述电磁弹簧伸缩装置5包括内电磁板51、外电磁板52、弹簧53、以及安装在外电磁板内的电力装置，所述外电磁板52固定安装在支座上，所述弹簧53的一端与所述外电磁板52的电力装置连接，另一端连接有所述内电磁板51，内电磁板51可随弹簧的伸缩移动，用于控制保护壳体的固定与放松；所述电力装置与弹簧磁性连接，可控制弹簧的伸缩；在无人机定位阶段，电力装置通电使弹簧53伸长，固定检测元件，不使其发生位移；当飞行至需安装检测元件部位时，电力装置断电使弹簧缩短，安装检测元件。

在本实施例中，所述电力装置采用现有技术结构，在本申请中不再赘述。

所述声发射装置6安装在保护壳体4内，所述声发射装置6包括发射装置和接收装置；所述发射装置，用于发射任意形状或频率的声波，所述接收装置，用于接收声波，通过观测接收装置接收到的声波的变化，对隧道的安全状况进行评估和检测。

在本实施例中，所述保护壳体4由具有弹塑性的橡胶类材料制成，安装于声发射装置外部，保护声发射装置不受外界环境等因素的影响，并可根据不同的隧道部位发生外形的改变。

在本实施例中，所述挤压喷射装置7由塑料薄膜包裹耦合剂组成，挤压后破裂释放耦合剂于保护壳体外表面，从而使保护壳体能够固定于隧道表面。

如图1所示，本实施例提出的隧道声波检测元件的安装装置的工作过程为：

首先，先使用充电口14对无人机1充电，保证无人机有足够的电量；设置无人机1的飞行时初始坐标点为原点，确定需检测隧道部位的坐标点；同时保持电磁弹簧伸缩装置内弹簧处于伸长状态，固定保护壳体；

根据原点和检测部位坐标点设置无人机飞行航线，遥控无人机按照指定航线飞行至需检测区域下方。

控制第二伸缩杆向上延伸，使其不断伸长至保护壳体与隧道壁接触，并将挤压喷射装置挤破，释放耦合剂覆盖于保护壳体外表面；待保护壳体与隧道壁粘接牢固，断开电磁弹簧伸缩装置，使弹簧回缩，放松保护壳体；控制无人机飞回至原区域；保护壳体内的声发射装置发射声波信号，并检测声波频率与信号情况，判断隧道病害情况是否超过安全状况。

实施例二

本实施例提供一种隧道检测元件的安装方法，该方法是基于如上所述的隧道声波检测元件的安装装置实现的。

所述隧道检测元件的安装方法包括以下步骤：

s101，设置无人机1的飞行时初始坐标点为原点，确定需检测隧道部位的坐标点；同时保持电磁弹簧伸缩装置内弹簧处于伸长状态，固定保护壳体。

s102，根据原点和检测部位坐标点，设置无人机飞行航线，控制无人机按照指定航线飞行至需检测区域下方。

s103，控制第二伸缩杆向上延伸，使其不断伸长至保护壳体与隧道壁接触，并将挤压喷射装置挤破，释放耦合剂覆盖于保护壳体外表面。

s104，待保护壳体与隧道壁粘接牢固，断开电磁弹簧伸缩装置，使弹簧回缩，放松保护壳体，控制无人机飞回至原点。

s105，保护壳体内的声发射装置发射声波信号，并检测声波频率与信号情况，判断隧道病害情况是否超过安全状况，观测其频率与波纹变化情况，检测隧道病害信息。

从以上的描述中，可以看出，上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)结构简单，操作方便，能够适应复杂的施工环境；

(2)能够快递准确地将检测仪器安装于隧道复杂受力部位，不受人员和场地的限制，极大地提高了操作的安全性；

(3)能够实时检测隧道结构受力复杂部位，及时获取隧道信息，评估隧道安全状况；

(4)采用电磁弹簧伸缩装置，能够更加方便的操控检测仪器的安装；

(5)采用了先进的声发射设备，能够及时准确的获取隧道病害情况。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。