岩土工程勘察智能化钻探采集设备及系统的制作方法

本发明实施例涉及工程地质勘察技术领域，具体而言，涉及一种岩土工程勘察智能化钻探采集设备及系统。

背景技术

工程地质勘察信息的主要来源是勘探，常用的勘探方法以工程钻探、静力触探和原位测试为主。工程钻探目前仍是岩土工程勘察最重要的技术手段，野外取样、野外地质编录是取得岩土工程勘察第一手原始地质信息资料的最基本的工作方法和重要环节。工程钻探数据是否准确、真实、可靠，能否对各种地层结构、地质信息进行高质量的、准确的、全面的描述，直接关系着岩土工程勘察成果的质量，其成果是进行工程地质评价和设计、施工的基础资料，钻探质量的高低对整个工程勘察的质量起决定性作用。

然而，通过现有的工程钻探技术获得的作业数据大多质量较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种岩土工程勘察智能化钻探采集设备及系统，能够获得质量较高的作业数据。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种岩土工程勘察智能化钻探采集设备，包括：中控箱、钻机组件、空气压缩组件和支撑组件；

所述钻机组件包括支架和钻进设备，所述支架固定连接于所述支撑组件，所述钻进设备固定连接于所述支架，所述钻进设备远离所述支架的位置设置有摄像头和感应装置，所述钻进设备远离所述支架的位置穿过所述支撑组件并朝向钻孔位置；

所述空气压缩组件包括空气压缩机和气体管；所述空气压缩机设置于所述支撑组件，所述气体管的一端与所述空气压缩机连通、另一端设置于钻孔内靠近所述钻进设备的位置；

所述中控箱设置于所述支撑组件远离所述空气压缩机的位置；所述中控箱分别与所述钻进设备、所述摄像头、所述感应装置和所述空气压缩机通过电缆连接。

可选地，所述岩土工程勘察智能化钻探采集设备还包括卷扬机，所述钻进设备包括滑轮组件、钻杆、标贯锤和钻头；

所述滑轮组件固定连接于所述支架远离所述支撑组件的位置，所述滑轮组件与所述卷扬机连接，所述卷扬机设置于所述支撑组件靠近所述中控箱的位置，所述卷扬机与所述中控箱通过电缆连接；

所述钻杆固定连接于所述滑轮组件，所述标贯锤套设于所述钻杆，所述钻杆与所述中控箱通过电缆连接；

所述钻头设置于所述钻杆远离所述滑轮组件的位置；所述摄像头和所述感应装置设置于所述钻杆靠近所述钻头的位置

所述气体管的另一端置于所述钻孔内靠近所述钻头的位置。

可选地，所述滑轮组件包括滑轮和钢绞线；

所述滑轮固定连接于所述支架远离所述支撑组件的位置，所述滑轮与所述卷扬机连接；

所述钢绞线的一端固定连接于所述卷扬机、另一端固定连接于所述钻杆，所述钢绞线绕设于所述滑轮。

可选地，所述中控箱包括壳体、主板、电池组件和存储设备；

所述壳体设置于所述支撑组件远离所述空气压缩机的位置，所述壳体内部为空腔，所述主板、所述电池组件和所述存储设备容置于所述空腔；

所述电池组件分别与所述主板和所述存储设备电连接；

所述主板与所述存储设备通过电缆连接；

所述主板与所述卷扬机、所述钻杆、所述摄像头、所述感应装置和所述空气压缩机通过电缆连接。

可选地，所述钻杆为中空结构；

所述中空结构内设置有第一电缆线和第二电缆线；所述第一电缆线的一端通过连接于所述摄像头、另一端通过连接于所述主板；所述第二电缆线的一端通过连接于所述感应装置、另一端通过连接于所述主板。

可选地，所述岩土工程勘察智能化钻探采集设备还包括发动机；

所述发动机设置于所述支撑结构靠近所述壳体且远离所述空气压缩机的位置；所述发动机与所述主板通过电缆连接；

所述发动机分别与所述卷扬机、所述钻杆、所述电池组件和所述空气压缩机电连接。

可选地，所述感应装置还设置有多频定位设备；

所述多频定位设备与所述主板通过电缆连接。

可选地，所述支撑组件包括底板和多个支撑件；

各所述支撑件固定连接于所述底板；

所述支架固定连接于所述底板，所述钻进设备远离所述支架的位置穿过所述底板并朝向所述钻孔位置；

所述空气压缩机设置于所述底板，所述中控箱设置于所述底板远离所述空气压缩机的位置。

可选地，所述底板开设有通孔，所述钻进设备穿过所述通孔并朝向所述钻孔位置。

本发明实施例还提供了一种岩土工程勘察智能化钻探采集系统，包括：终端设备和上述岩土工程勘察智能化钻探采集设备；

所述终端设备与中控箱同步数据。

本发明实施例提供的岩土工程勘察智能化钻探采集设备及系统，通过设置于钻进设备的摄像头和感应装置采集、获取已钻进钻孔的实时影像、实时钻进深度和钻孔的定位信息，能够提高原始数据获取的准确性，通过空气压缩机和气体管对作业中的钻进设备(钻头)进行冷却并对已钻进钻孔内的岩(土)碎屑进行清洁，能够提高钻进设备(钻头)的使用可靠性，延长钻进设备(钻头)的使用寿命，提高钻探质量，保证摄像头采集的影像的质量，中控箱能够集中控制钻进设备、摄像头、感应装置和空气压缩机的运行，协调整个系统的作业，进而获得高质量的作业数据。

进一步地，采用空气压缩机和气体管对钻头进行冷却并对已钻进钻孔内的岩(土)碎屑进行清洁，能够降低对土层的扰动，进而保证相关信息的质量。

进一步地，壳体空腔内设置的存储设备能够对摄像头采集的实时影像和感应装置采集的实时钻进深度和钻孔的定位信息进行存储，如此设置，在岩土工程勘察智能化钻探采集设备在异常断电时，能够保证作业数据的可用性，避免数据因异常断电丢失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种岩土工程勘察智能化钻探采集设备的结构示意图。

图2为本发明实施例所提供的一种钻进设备的结构示意图。

图3为本发明实施例所提供的一种中控箱的结构示意图。

图4为本发明实施例所提供的一种岩土工程勘察智能化钻探采集系统的结构示意图。

图标：100-岩土工程勘察智能化钻探采集设备；200-岩土工程勘察智能化钻探采集系统；1-中控箱；11-壳体；12-主板；13-电池组件；14-存储设备；21-支架；221-滑轮组件；222-钻杆；2221-第一电缆线；2222-第二电缆线；223-标贯锤；224-钻头；3-摄像头；4-感应装置；41-多频定位设备；5-卷扬机；6-空气压缩组件；61-空气压缩机；62-气体管；7-支撑组件；71-底板；711-通孔；72-支撑件；8-发动机；9-终端设备。

具体实施方式

工程地质勘察信息的主要来源是勘探，常用的勘探方法以工程钻探、静力触探和原位测试为主。工程钻探目前仍是岩土工程勘察最重要的手段，野外取样、野外地质编录是取得岩土工程勘察第一手原始地质信息资料的最基本的工作方法和重要环节。工程钻探数据是否准确、真实、可靠，能否对各种地层结构、地质信息进行高质量的、准确的、全面的描述，直接关系着岩土工程勘察成果的质量，其成果是进行工程地质评价和设计、施工的基础资料，钻探质量的高低对整个工程勘察的质量起决定性作用

发明人经调查发现，通过现有的工程钻探技术获得的作业数据大多质量较低，发明人经过仔细研究和分析，发现工程勘察野外钻探工作环境恶劣，地层描述内容复杂、步骤繁琐，钻探成果责任明确、质量要求较高。但现有的作业数据获取方法大多采用司钻员操作钻机进行打钻取岩样，描述员纸笔记录的工作模式，尽管已基本实现了计算机绘图、打印报告等，但岩(土)样的采集仍一直需要人工打钻取岩芯，进行土层鉴别，耗费了大量的人力物力，由于野外工作环境恶劣、从业人员层次较低等现实因素，进而导致作业数据的质量较低，并产生各类安全事故。

以上现有技术方案中所存在的不足，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。

基于上述研究，本发明实施例提供了一种岩土工程勘察智能化钻探采集设备及系统，能够获得质量较高的作业数据。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明实施例所提供的一种岩土工程勘察智能化钻探采集设备100的结构示意图，由图可见，该岩土工程勘察智能化钻探采集设备包括中控箱1、钻机组件、卷扬机5、空气压缩组件6、支撑组件7和发动机8。

其中，支撑组件7包括开设有通孔711的底板71以及多个支撑件72，进一步地，各支撑件72固定连接于底板71。整个支撑组件7用于固定岩土工程勘察智能化钻探采集设备100中的其它部件以及保证整个岩土工程勘察智能化钻探采集设备100的稳定性，防止倾斜、颠覆。可以理解，支撑组件7可以是支架支腿，也可以是履带拖车，也可以是汽车等。

进一步地，钻机组件包括支架21和钻进设备，钻进设备包括滑轮组件221、钻杆222、标贯锤223和钻头224。支架21固定于底板71并与底板71铆合，滑轮组件221包括滑轮和钢绞线，滑轮固定于支架21远离底板71的位置，滑轮与卷扬机5连接。钢绞线的一端固定于滑轮，另一端与钻杆222固定连接，钢绞线绕设于滑轮。标贯锤223套设于钻杆222，标贯锤223用于标准贯入试验，方便之后的钻探作业。

请继续参阅图1，钻头224固定连接于钻杆222远离钢绞线的一端，钻杆222靠近钻头224的位置设置有摄像头3和感应装置4，当钻杆222和钻头224对钻孔位置进行钻探时，摄像头3和感应装置4用于钻孔的相关信息进行采集和获取。其中，摄像头3用于采集已钻进钻孔内的实时影像，感应装置4用于获取钻头224的实时钻进深度。进一步地，感应装置4还设置有多频定位设备41，多频定位设备41用于获取钻孔的定位信息。

请继续参阅图1，钻头224在钻探过程中会产生碎屑粉尘，若不及时处理可以导致钻头224的使用故障，现有的清洁钻头224周围的碎屑粉尘的方式大多用水、泥浆等冲洗液，由于钻杆222靠近钻头处224设置了摄像头3和感应装置4，若使用冲洗液，可能导致土层扰动，并且冲洗液可能导致摄像头3的镜头模糊不清，不利于影像采集和视觉判断，基于此，空气压缩组件6能够解决上述问题，空气压缩组件6包括空气压缩机61和气体管62，气体管62的一端与空气压缩机61连通、另一端设置于钻杆222靠近钻头224的位置。空气压缩机61设置于底板71，空气压缩机61产生的高压气体通过气体管62输送到已钻进钻孔内，已钻进钻孔内形成气体循环流动，以达到冷却钻头224的目的，并将碎屑粉尘排出钻孔外，由于气体比重小，流速快，能够减少土层扰动，并且能够保证摄像头3的清洁，如此设置，能够保证摄像头3采集到的实时影像的清晰度、感应装置4获取到的实时钻进深度的准确度以及多频定位设备41获取到的钻孔的定位信息的准确度，从数据来源上保证了质量。

进一步地，请继续参阅图1，中控箱1设置于底板71远离空气压缩机61的位置，中控箱1分别与钻杆222、摄像头3、感应装置4、多频定位设备41、卷扬机5、空气压缩机61和发动机8通过电缆连接，中控箱1能够对这些组件进行集中控制，例如，中控箱1能够控制卷扬机5的运作，进而实现钻杆222和钻头224在垂直于钻孔位置地面的方向上的来回移动，中控箱1还能够控制钻杆222进行作业，并实时获取摄像头3、感应装置4和多频定位设备41发送的相关信息，此外，中控箱1通过控制空气压缩机61进行运作，能够实现对钻头224冷却和已钻进钻孔的清洁。发动机8设置于底板71靠近中控箱1且远离空气压缩机61的位置，发动机8能够为中控箱1、钻杆222、卷扬机5和空气压缩机61提供相应的电能。

图2示出了本发明实施例所提供的一种钻进设备的结构示意图，由图可见，钻杆222为中空结构，中空结构内设置有第一电缆线2221和第二电缆线2222。第一电缆线2221的一端通过连接于摄像头3、另一端通过连接于图1中的中控箱1，第二电缆线2222的一端通过连接于感应装置4和多频定位设备41、另一端通过连接于图1中的中控箱1。

图3示出了本发明实施例所提供的一种中控箱的结构示意图，由图可见，该中控箱1包括壳体11、主板12、电池组件13和存储设备14。其中，主板12集成有中央处理器，图1中的滑轮组件221、钻杆222、摄像头3、感应装置4、多频定位设备41、卷扬机5、空气压缩机61和发动机8与中央处理器通过电缆连接，以实现数据交互。

请结合参阅图3和图1，壳体11设置于底板71远离空气压缩机61的位置，壳体11内部为空腔，主板12、电池组件13和存储设备14均容置于空腔，电池组件13分别与主板12和存储设备14电连接，主板12与存储设备14通过电缆连接，电池组件13还与发动机8电连接，发动机8在运作时能够对电池组件13进行充电，电池组件13为主板12和存储设备14提供电能，存储设备14用于接收主板12发送的已钻进钻孔的相关信息，能在异常断电时保证数据的可用性。可选地，主板12可以将电池组件13的电能输送至摄像头3、感应装置4和多频定位设备41。

可以理解，在本实施例中，电缆分为控制电缆和信号电缆，其中，钻进设备、空气压缩机、发动机、卷扬机为控制电缆和信号电缆同时连接；摄像头、感应装置与中控箱为信号电缆连接。

在此基础上，本发明实施例还提供了一种岩土工程勘察智能化钻探采集系统200，包括终端设备9和上述岩土工程勘察智能化钻探采集设备。其中，终端设备9与中控箱1内的主板通过移动网络进行数据同步，终端设备9用于接收主板发送的已钻进钻孔的相关信息，技术人员根据这些相关信息对钻孔周围的岩(土)层进行分析和鉴别。可选地，主板还可以将已钻进钻孔的相关信息发送至数据服务器进行存储。如此设置，既从作业数据获取的源头保证了质量，又在作业数据处理阶段进行了把关，进而提高了钻探勘察作业数据的质量。进一步地，由于中控箱能够对多个设备进行控制，避免了人工手动操作设备，降低了安全事故的发生几率，进而保证了工作人员的人身安全。

综上，本发明实施例所提供的岩土工程勘察智能化钻探采集设备及系统，在结构上进行了巧妙设计，能够对钻头进行降温，还能够对已钻进钻孔内的碎屑粉尘进行清洁，采用中控箱对各个部件进行集中控制，能够有效提高作业数据的质量，进而获得质量较高的作业数据，此外，还避免了人工手动操作设备，降低了安全事故的发生几率，进而保证了工作人员的人身安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。