一种水压作业机械人系统及管理方法与流程

文档序号：11508961阅读：204来源：国知局

本发明涉及一种水压作业机械人系统及管理方法。特别是应用于电力施工特殊现场,充分利用水资源，降低成本，有利环保施工作业的机械人系统。

背景技术：

现有电力送电线路工程基础施工中，针对现阶段工程上直径1至1.8米，深度10米的架空送电线路铁塔地质挖孔桩基础成孔作业。

现有的工程配套设备不能针对不同的地质要求，设备小型化，系统的施工管理和策略性调整动力，针对施工方案灵活性部署。如：设备宽度可通行的路面1.2～1.5米宽，高度小于1～1.5米，设备长度2～3米，负重设备1～2吨，能作业向下深度大于8～15米。

工程施工方案面临急迫的改进，达到节约能效，减少人工作业，使机械化作业可以不断完善，实现地形地质灵活部署,充分利用水资源，降低成本，有利环保施工作业。

技术实现要素：

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统上的贮水罐体，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）,管道（3）一端与高压水泵回路相接，另一端分别与吸嘴和/或喷嘴相连，通过支撑臂伸展固定，或行进动力系统固定点向作业面延展，通过马达控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，优选喷嘴30mpa及以上冲击力的水压，先自直径1.8米的向下圆形做土层剥离：可钻性1～4级的软质围岩、冲积岩及风化岩土石层的定向下钻，再对破碎土层分层破碎；

破碎土层定时分层厚度为10～30cm，喷嘴停止作业，通过管道（3），吸嘴一端与高压水泵回路相接，将岩层废弃物收集吸附至行进动力系统上的空余空间。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统上的贮水罐体，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）,管道（3）一端与高压水泵回路相接，另一端分别与吸嘴和/或喷嘴相连，通过支撑臂伸展固定，或行进动力系统固定点向作业面延展，通过马达控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，优选喷嘴100～400mpa及以上冲击力的水压，再通过内孔直径约0.3mm的宝石喷嘴形成速度800～1000m/s的高速射流的水压，先自直径1.8米的向下圆形做土层剥离：可钻性4～6级，或部分7级的岩层的定向下钻，再对破碎土层分层破碎；

破碎土层定时分层厚度为6～20cm，喷嘴停止作业，通过管道（3），吸嘴一端与高压水泵回路相接，将岩层废弃物收集吸附至行进动力系统上的空余空间。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统上的贮水罐体，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）,管道（3）一端与高压水泵回路相接，另一端分别与吸嘴和/或喷嘴相连，通过支撑臂伸展固定，或行进动力系统固定点向作业面延展，通过马达控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，优选喷嘴400mpa及以上冲击力的水压，再通过内孔直径约0.3mm的宝石喷嘴形成速度800～1000m/s的高速射流的水压，先自直径1.8米的向下圆形做土层剥离：可钻性5～12级的岩层或软、硬互层的定向下钻，再对破碎土层分层破碎；

破碎土层定时分层厚度为5～10cm，喷嘴停止作业，通过管道（3），吸嘴一端与高压水泵回路相接，将岩层废弃物收集吸附至行进动力系统上的空余空间。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统上的贮水罐体，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）,管道（3）一端与高压水泵回路相接，另一端分别与吸嘴和/或喷嘴相连，通过支撑臂伸展固定，或行进动力系统固定点向作业面延展，通过马达控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴100～400mpa及以上冲击力的水压，再通过内孔直径约0.3mm的宝石喷嘴形成速度800～1000m/s的高速射流，所述的高速射流为冷热交替使用的液体，冷热的上下限为-40度至100度，通过冷热效应，针对饱水状态下单向抗压强度大于10mpa的坚硬岩石自直径1.8米的向下圆形做土层剥离，破碎。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统上的贮水罐体，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）,管道（3）一端与高压水泵回路相接，另一端分别与吸嘴和/或喷嘴相连，通过支撑臂伸展固定，或行进动力系统固定点向作业面延展，通过马达控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，喷流lng液体气化,通过贮水罐体分内、外两层，夹层填充珠光砂并抽真空，减小外界热量传入，保证罐内lng日气化率低于0.3%，贮水罐体设计温度达到负196度，摄氏度lng常温下沸点在负162摄氏度下安全作业，通过lng气体在隔离区钻探作业时，在点燃后加热下探区间，使饱水状态下单向抗压强度大于10mpa至40mpa的坚硬岩石通过冷热效应，向下圆形做土层剥离，破碎。

一种水压作业机械人系统，其特征在于通过马达控制向下不少于10米的支撑臂，具有网络通信控制端远程控制，进行数据连接或数据交换。

一种水压作业机械人系统，其特征在于高压水泵在满足现场施工条件的情况下，或用多功能液压机、液压马达替换。

一种水压作业机械人系统，其特征在于高压水泵优选喷嘴30～400mpa及以上冲击力的水压，参杂适量的金刚砂磨料，对饱水状态下单向抗压强度大于10mpa的坚硬岩石自直径1.8米的向下圆形做土层剥离。

一种水压作业机械人系统，其特征在于网络通信控制端，选择适用以下通讯标准的芯片:

所述的通讯标准为td-scdma、td-scdma到hspa、tdmbms到tddlte、wcdma、hsdpa、cdma20001×ev-do、umb、uwb、wimax802.16d\e\m、lte\sae、wapi、兼容wlan下的wifi802.11b\g\n\aq、mimoofdm、闪联技术、蓝牙或mcwill;适用工作无线频段为400mhz、450~470mhz、698mhz~806mhz、900mhz、1110mhz、1800mhz、1900mhz、2100mhz、2300~2400mhz、2,500~2,690mhz、3300mhz、3400~3600mhz、3650-3700mhz频段，

以及，网络互连基于有线无线技术，实现有线信号与无线信号的双向转变，和/或有线信号与光信号的双向转变.选择与光收发一体化模块led灯构建li-fi光通讯环境的双向转变；

和/或无线信号与光信号的双向转变，选择与光收发一体化模块led灯构建li-fi光通讯环境的双向转变；

和/或有线信号与m2m通讯环境信号的双向转变；

和/或无线信号与m2m通讯环境信号的双向转变；

和/或有线信号与igrs通讯模块应用的生活电器通讯环境信号的双向转变；

和/或无线信号与igrs通讯模块应用的生活电器通讯环境信号的双向转变；

和/或有线信号与ic感应芯片信号的双向转变；

和/或无线信号与ic感应芯片信号的双向转变；

ic感应芯片信号和/或与光信号的双向转变，选择与光收发一体化模块led灯构建li-fi光通讯环境的双向转变；

m2m通讯环境信号和/或与光信号的双向转变，选择与光收发一体化模块led灯构建li-fi光通讯环境的双向转变；

igrs通讯模块应用的生活电器通讯环境信号和/或与光信号的双向转变，选择与光收发一体化模块led灯构建li-fi光通讯环境的双向转变；

和/或m2m通讯环境信号与ic感应芯片信号的双向转变；

和/或igrs通讯模块应用的生活电器通讯环境信号与ic感应芯片信号的双向转变；或者fm电波，电视信号，uwb脉冲信号与上述技术的融合。

一种水压作业机械人系统管理方法：

s1.通过前期土层地质条件分析，制定装备工艺参数；

s2.进入现场，根据选定装备工艺参数，进行效果检查，修正；

s3.根据定量数据，完善水压作业数据模型，固化技术方案；

s4.根据施工条件和作业完成过程，针对设备的使用状态，完善设备的技术指标要求；

s5.完成。

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供施工土层分层面破碎，作业面清除土石清理，后续废弃物砂石回收，一方面提高了机械效率，形成不同地质条件下的施工技术方案；另一方面，在作业现场，注重当地资源如：水资源，以及砂石废弃物的环保问题，实现资源最大化利用，从而减少环境破坏。本发明的一种水压作业机械人系统,带来一种水压作业机械人系统革新的思路，能满足荒野乃至陡峭的区间施工工作需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为本发明的使用方法步骤图。

具体实施方式

水压力切割，通常是，是通过压裂设备把高黏度压裂液挤入地层，造成新的或者扩大旧地层压力，从而改善井孔周围地层的渗透性，已有的矿井采用技术是对纵向矿层面的作业，水力压裂实验中，水压力通常大于30mpa。需要对电力基桩应用上，加以工艺工法，以及设备应用中的改进。且可以针对向下的基桩作业面，可以同步吸取发掘面的砂石，使向下的作业实现有序的高效完成。

从上述的技术来看，主要是有着以下的困难：

从技术角度，对砂石层硬度作业的分层作业规划，以及适配的工艺方法管理，实现成本低，时效快，可满足不同作业面土层岩石的破碎。

综上，在施工工艺上，优选喷嘴的水压，先自直径1.8米的向下圆形做剥离可钻性1～4级的软质围岩、冲积岩及风化岩土石层的定向下钻，实现先打孔，后分层冲压破碎，以便设备的效率使用。

参照图1，一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统1上的贮水罐体2，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）3,管道（3）一端与高压水泵4回路相接，另一端分别与吸嘴5和/或喷嘴6相连，通过支撑臂7伸展固定，或行进动力系统固定点8向作业面延展，通过马达9控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，优选喷嘴30mpa及以上冲击力的水压，先自直径1.8米的向下圆形做土层剥离：可钻性1～4级的软质围岩、冲积岩及风化岩土石层的定向下钻，再对破碎土层分层破碎；

此种方案可以有效的就松软土层有效的作业，且有利的结合施工现场水资源利用。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统1上的贮水罐体2，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）3,管道（3）一端与高压水泵4回路相接，另一端分别与吸嘴5和/或喷嘴6相连，通过支撑臂7伸展固定，或行进动力系统固定点8向作业面延展，通过马达9控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，优选喷嘴100～400mpa及以上冲击力的水压，再通过内孔直径约0.3mm的宝石喷嘴形成速度800～1000m/s的高速射流的水压，先自直径1.8米的向下圆形做土层剥离：可钻性4～6级，或部分7级的岩层的定向下钻，再对破碎土层分层破碎；

此种方案在考虑到岩石层的应变率效应下，通过增大压力的方法，改进了岩层作业的适应。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统1上的贮水罐体2，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）3,管道（3）一端与高压水泵4回路相接，另一端分别与吸嘴5和/或喷嘴6相连，通过支撑臂7伸展固定，或行进动力系统固定点8向作业面延展，通过马达9控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，优选喷嘴400mpa及以上冲击力的水压，再通过内孔直径约0.3mm的宝石喷嘴形成速度800～1000m/s的高速射流的水压，先自直径1.8米的向下圆形做土层剥离：可钻性5～12级的岩层或软、硬互层的定向下钻，再对破碎土层分层破碎；

此种方案，考虑到现有的技术现场局限，通过现有技术的适应性改善，完善了作业的选择性。且随以技术的改善，可以逐步完善现有技术条件的不足。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统1上的贮水罐体2，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）3,管道（3）一端与高压水泵4回路相接，另一端分别与吸嘴5和/或喷嘴6相连，通过支撑臂7伸展固定，或行进动力系统固定点8向作业面延展，通过马达9控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴100～400mpa及以上冲击力的水压，再通过内孔直径约0.3mm的宝石喷嘴形成速度800～1000m/s的高速射流，所述的高速射流为冷热交替使用的液体，冷热的上下限为-40度至100度，通过冷热效应，针对饱水状态下单向抗压强度大于10mpa的坚硬岩石自直径1.8米的向下圆形做土层剥离，破碎。

通过冷热效应，可以剥离较坚硬的岩石层，是对现有技术的探讨和发掘设备现有的适应能力，类似的技术还有液体炸药的选用。在安全生产的前提下，改进作业的技术选择，可扩大地域的气候适应性，比如：西部的严寒气候作业。

一种水压作业机械人系统,其特征在于包括:安置行进动力系统1上的贮水罐体2，贮水罐体通过高压水泵适配耐压管道（3）3,管道（3）一端与高压水泵4回路相接，另一端分别与吸嘴5和/或喷嘴6相连，通过支撑臂7伸展固定，或行进动力系统固定点8向作业面延展，通过马达9控制向下不少于10米的支撑臂，延展管道（3）相连的喷嘴，喷流lng液体气化,通过贮水罐体分内、外两层，夹层填充珠光砂并抽真空，减小外界热量传入，保证罐内lng日气化率低于0.3%，贮水罐体设计温度达到负196度，摄氏度lng常温下沸点在负162摄氏度下安全作业，通过lng气体在隔离区钻探作业时，在点燃后加热下探区间，使饱水状态下单向抗压强度大于10mpa至40mpa的坚硬岩石通过冷热效应，向下圆形做土层剥离，破碎。

此种技术是，对前述技术的补充完善，且针对严寒地区的液体，主要泛指水等自然条件下的固态凝结为冰的现象，可以针对此类状态，突破现有技术的局限。通过冷热效应改变岩石层的软化系数，特别是针对性的易溶性岩石、碰撞性岩石、崩解性岩石、盐渍化岩石不同的熔点，以及温度的瞬间变化差异，使其内部结构变化，带来有益的效果：可剥离破粹。利用lng的冷藏条件，通过射流的向下对冻土或者坚硬的岩石，特别是10mpa至40mpa的岩层，对其破碎的研究和探索。

一种水压作业机械人系统，其特征在于通过马达9控制向下不少于10米的支撑臂7，具有网络通信控制端10远程控制，进行数据连接或数据交换。

一种水压作业机械人系统，其特征在于高压水泵4在满足现场施工条件的情况下，或用多功能液压机11、液压马达替换12。

一种水压作业机械人系统，其特征在于高压水泵4优选喷嘴630～400mpa及以上冲击力的水压，参杂适量的金刚砂13磨料，对饱水状态下单向抗压强度大于10mpa的坚硬岩石自直径1.8米的向下圆形做土层剥离。

此类方案，是针对现有的土层乃至岩石的坚硬状态，逐步完善水切割技术在电力基桩环境的施工和工艺改进。

针对上述耐压管道（3）3，优选防水防油紧密的耐压材质。

根据现场条件，设定作业时间，对喷嘴水压作业效果检查，修正。并应对作业环境的范围，以及作业范围内的人员器材做好安全保护。如：作业面的向下水压施工，在做业面覆合上防水溅起的防护盖。

喷嘴水压及土层（涵括岩石层）的关系，取决于射速，土层（涵括岩石层）可钻性条件。

面临不同地形的施工作业现况，特别是涉及当地的土质地形，以及作业面可以就地利用的资源，减少运输成本，加强废弃物环保的循环利用。是当前工程管理的难点。

通过对技术方案现场组织，工艺标准涉及人员、设备的调配，解决已有的技术方案准备周期长或工程实施设备调配型号杂，共用设备不能快速满足：施工作业现场需求的困难中，以动态的技术管理，是提高企业管控成本，安全生产的核心能力；但面临现有的设备标准不一，无法满足现场作业的需求，以及人员队伍管理的预案，做到快速响应，集约管理，从而时间上提高效率，通过定义需求，发掘技术现场的设备管控需要，实现安全管控的实施目的。

参见图1，所示图例为履带式动力行进装置，实际上可根据工地实施场地有条件选择轮式行进装置。

一种水压作业机械人系统，一种水压作业机械人系统，其特征在于所述的网络通信控制端10，选择适用以下通讯标准的芯片:

以及，网络互连基于有线无线技术，实现有线信号14与无线信号15的双向转变，和/或有线信号14与光信号16的双向转变.选择与光收发一体化模块17led灯构建li-fi光通讯环境的双向转变；