一种基于高性能无人机的隧道二次衬砌检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于高性能无人机的隧道二次衬砌检测系统，属于隧洞测量技术领域。

背景技术：

现有的隧道施工阶段无损检测装置主要采用地质雷达进行检测，但是这种地质雷达检测时必须将天线紧贴在衬砌表面，同时，需要通过纵向、环向移动实现区域性隧道衬砌质量检测工作，这样才能保证拱形隧道检测的准确性。在现有的检测装置中，基本采用高空作业车或者在施工机械上焊制简易支架，由检测人员站在操作框中手举雷达天线，并将其紧贴在衬砌表面以配合完成检测工作。

其主要弊端有：一、借助机械让检测人员进行高空作业，会威胁到检测人员的生命安全，二、目前的检测是检测人员手持地质雷达进行无损检测其效率较低，延误施工进度，三、检测人员手持地质雷达进行无损检测，存在雷达天线检测速度和位置不稳定等问题，四、目前的检测方法要求操作人员长时间手举天线，这就会因操作人员的疲劳造成天线和衬砌表面的紧贴性产生波动或误差，进而对无损检测结果产生不良影响，五、目前存在的个别隧道衬砌系统检测车臂架系统体积庞大、液压系统复杂、控制调整复杂、车体笨重，使用成本高，不利于推广。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种基于高性能无人机的隧道二次衬砌检测系统，此检测系统能够代替检测人员的高空作业，以保障检测人员的人身安全和仪器安全，提高隧道二衬检测的效率和安全性。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种基于高性能无人机的隧道二次衬砌检测系统，它包括GPS/INS组合导航系统、无人机检测系统和现场指挥中心；所述现场指挥中心和无人机检测系统之间通过无线通讯连接。

所述无人机检测系统包括无人机机身、自动驾驶仪、地质雷达天线、信息接收模块、信息传递模块、高精度激光测距传感器、运动控制器、全景摄像头、照明灯和电源；所述信息接收模块与自动驾驶仪之间通讯连接，并接收飞行指令和GPS/INS组合导航系统的导航信息；所述照明灯和全景摄像头安装在无人机机身的头部，并将隧道的图像信息及无人机位置信息通过无线通讯传输到现场指挥中心进行无人机辅助定位。

所述GPS/INS组合导航系统由GPS和INS耦合实现组合导航定位，在其内部封装GPS模块和IMU模块，能在隧道内无信号的环境下进行自主导航，并能在接受到GPS信号时进行误差分析后自适应调整。

所述高精度激光测距传感器安装在无人机机身的底部，并测量无人机距离地面的距离。

所述地质雷达天线固定安装在无人机机身的顶部，在地质雷达天线上安装有运动控制器，使其紧贴衬砌外表面运行。

所述地质雷达天线通过无线通讯与现场指挥中心相连。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型的基于高性能无人机的隧道二次衬砌检测系统采用无人机作业，克服了检测人员站在操作框中手举雷达天线的缺点保障了检测人员的生命安全。

2、本实用新型的能够较大的提高检测效率，进而保证了能够快速完成检测，最低限度的影响施工进度。

3、本实用新型的二次衬砌检测系统无需检测人员手持地质雷达进行无损检测，解决了存在雷达天线检测速度和位置不稳定的问题，从而提高了检测的精度。

4、本实用新型通过采用GPS/INS组合导航系统由GPS和INS耦合实现组合导航定位，内部封装GPS模块和IMU模块，能在隧道内无信号的环境下进行自主导航，并能在接受到GPS信号时进行误差分析好调整。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1 为本实用新型无人机检测系统构造示意图。

图2 为本实用新型检测系统信息传递示意图。

图中：无人机机身1、自动驾驶仪2、地质雷达天线3、信息接收模块4、信息传递模块5、高精度激光测距传感器6、无人机检测系统7、运动控制器8、全景摄像头9、照明灯10、电源11、GPS/INS组合导航系统12、现场指挥中心13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

请参阅图1-2，一种基于高性能无人机的隧道二次衬砌检测系统，它包括GPS/INS组合导航系统12、无人机检测系统7和现场指挥中心13；所述现场指挥中心13和无人机检测系统7之间通过无线通讯连接；所述无人机检测系统7包括无人机机身1、自动驾驶仪2、地质雷达天线3、信息接收模块4、信息传递模块5、高精度激光测距传感器6、运动控制器8、全景摄像头9、照明灯10和电源11；所述信息接收模块4与自动驾驶仪2之间通讯连接，并接收飞行指令和GPS/INS组合导航系统12的导航信息；所述照明灯10和全景摄像头9安装在无人机机身1的头部，并将隧道的图像信息及无人机位置信息通过无线通讯传输到现场指挥中心13进行无人机辅助定位。通过采用上述结构的隧道二次衬砌检测系统，能够用于隧道二次衬砌的自动检测，

进一步的，所述GPS/INS组合导航系统12由GPS和INS耦合实现组合导航定位，在其内部封装GPS模块和IMU模块，能在隧道内无信号的环境下进行自主导航，并能在接受到GPS信号时进行误差分析后自适应调整。

进一步的，所述高精度激光测距传感器6安装在无人机机身1的底部，并测量无人机距离地面的距离。进而时时反馈调节无人机机身1在隧洞内部的高度，保证了飞行的安全性。

进一步的，所述地质雷达天线3固定安装在无人机机身1的顶部，在地质雷达天线3上安装有运动控制器，使其紧贴衬砌外表面运行。克服了检测人员站在操作框中手举雷达天线的缺点，保障了检测人员的生命安全。而且，通过运动控制器能够对地质雷达天线3的位置进行精确控制，保证了其在检测过程中，始终紧贴衬砌外表面，保证了检测的精度。

进一步的，所述地质雷达天线3通过无线通讯与现场指挥中心13相连。通过将地质雷达天线3采集的图像传递给现场指挥中心13，由现场指挥中心进行雷达图像分析，并对隧道结构的技术、运营状况进行客观评价。

本实用新型的工作过程和工作原理：

在作业过程中，根据待测隧道基本资料设计无人机检测系统的定期检查飞行轨迹函数，无人机检测系统7待命就位后，向其信息接收模块4发出飞行指令，由电源11供电起飞，自动驾驶仪2指导飞行，无人机检测系统在飞行过程中，由照明灯10补光照明，全景摄像机9采集无人机范围内的图像信息指导飞行，无人机驱动系统提供无人机飞行动力让地质雷达天线紧贴衬砌表面。在雷达天线上安装运动控制器保证无人机能够在雷达天线紧贴着衬砌表面运行，二次衬砌检测完成后，无人机检测系统返程降落。

上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。