一种注浆扩散测试系统及方法与流程

本发明实施例涉及注浆工程技术领域，具体涉及一种注浆扩散测试系统及方法。

背景技术：

为了实现对注浆工程中注浆效果的控制，人们通过浆液扩散模拟实验计算浆液扩散参数，并建立了多种注浆扩散模型以模拟和研究不同地质条件下的注浆扩散过程。传统会通过视频记录的方式监测浆液扩散实验的整个过程，然后待实验完成后根据实验视频手工绘制浆液扩散图形以观测注浆模拟过程，该处理方法浪费较多时间，数据采集精度也受到很大的影响，而且视频处理过程复杂而艰难，不易获得理想数据。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种注浆扩散测试系统方法，以解决现有的注浆扩散浆液数据采集与手工处理方法处理过程复杂、数据采集精度低、结果不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提出了一种注浆扩散测试系统，所述系统包括注浆扩散测试装置、图像采集装置和数据处理装置；

所述注浆扩散测试装置用于进行注浆扩散模拟试验，所述注浆扩散测试装置上设置有多个用于观测浆液扩散形状与测量扩散边界的观测窗口；

所述图像采集装置包括多个分别设置在所述观测窗口处的用于实时采集所述观测窗口内图像信息的图像采集单元；

所述数据处理装置包括图像识别单元、扩散参数计算单元和扩散图形绘制单元；

所述图像识别单元用于接收图像采集装置发送的图像信息进行处理并识别出所述图像信息中的浆液图像信息以获得浆液扩散至所述观测窗口时的时间点信息；

所述扩散参数计算单元用于根据所述时间点信息和所述观测窗口在注浆扩散测试装置上的预设距离信息计算出扩散参数信息；

所述扩散图形绘制单元用于根据所述扩散参数信息实时绘制三维扩散形态图形并生成三维扩散形态动画进行存储。

进一步地，所述图像采集单元包括无线网络摄像头。

进一步地，所述系统还包括无线通讯装置，所述无线网络摄像头通过无线通讯装置与数据处理装置无线网络连接。

进一步地，所述数据处理装置还包括播放单元，所述播放单元用于播放和回放所述三维扩散形态动画。

进一步地，所述扩散参数信息包括不同扩散方向上的浆液流速、扩散半径、扩散面积以及扩散体积。

进一步地，所述注浆扩散测试装置包括试验流体生成装置、浆液扩散测试装置和回收装置，所述试验流体生成装置用于产生注浆浆液，按设计的注浆压力、注浆量向浆液扩散测试装置提供试验物质，所述浆液扩散测试装置用于注浆浆液在可模拟各种裂隙的注浆模型中进行扩散，所述回收装置用于测试完成工作浆液的回收。

进一步地，所述浆液扩散测试装置包括调节裂隙面倾角及宽度装置。

进一步地，所述数据处理装置包括计算机。

根据本发明实施例的第二方面，提出了一种注浆扩散测试方法，所述方法包括：

通过注浆扩散测试装置进行注浆扩散模拟试验，所述注浆扩散测试装置上设置有多个用于观测浆液扩散形状与测量扩散边界的观测窗口；

通过多个分别设置在所述观测窗口处的图像采集单元实时采集所述观测窗口内图像信息；

对采集到的所述图像信息进行处理并识别出所述图像信息中的浆液图像信息以获得浆液扩散至所述观测窗口时的时间点信息；

根据所述时间点信息和所述观测窗口在注浆扩散测试装置上的预设距离信息计算出扩散参数信息；

根据所述扩散参数信息实时绘制三维扩散形态图形并生成三维扩散形态动画进行存储。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例提出了一种注浆扩散测试系统及方法，系统包括注浆扩散测试装置、图像采集装置和数据处理装置，通过图像采集装置实时获取注浆扩散过程中的图像信息，并对图像信息进行处理和识别，计算出扩散过程中的关键扩散参数信息，数据即时而准确，并可以实时绘制出动态的三维浆液扩散动画，不需要对记录视频进行处理，直接从三维浆液扩散动画中获取某一时间点的扩散图形即可进行后续扩散研究，数据采集精度高，结果准确度高，操作简便快捷，有效节省人力物力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种注浆扩散测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种注浆扩散测试系统注浆扩散测试装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的一种注浆扩散测试系统数据处理装置的结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的一种注浆扩散测试方法的流程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了一种注浆扩散测试系统，该系统包括注浆扩散测试装置100、图像采集装置200和数据处理装置300。

如图2所示，注浆扩散测试装置100用于进行注浆扩散模拟试验，注浆扩散测试装置100上设置有多个用于观测浆液扩散形状与测量扩散边界的观测窗口110。观测窗口110设置在浆液的扩散路径以及边界上，随着扩散的进行，浆液依次流经各个观测窗口110。

进一步地，注浆扩散测试装置100包括试验流体生成装置、浆液扩散测试装置和回收装置，试验流体生成装置用于产生注浆浆液，按设计的注浆压力、注浆量向浆液扩散测试装置提供试验物质，浆液扩散测试装置用于注浆浆液在可模拟各种裂隙的注浆模型中进行扩散，回收装置用于测试完成工作浆液的回收。进一步地，浆液扩散测试装置包括调节裂隙面倾角及宽度装置。本实施例中的注浆扩散测试装置100的具体结构和功能可参考：cn1908371a-注浆扩散测试装置100的具体内容。

图像采集装置200包括多个分别设置在观测窗口110处的用于实时采集观测窗口110内图像信息的图像采集单元。进一步地，图像采集单元包括无线网络摄像头。系统还包括无线通讯装置400，无线网络摄像头通过无线通讯装置400与数据处理装置300无线网络连接。通过无线网络摄像头对准观测窗口110，当浆液扩散至观测窗口110的位置时，无线网络摄像头采集到浆液的图像信息。

如图3所示，数据处理装置300包括图像识别单元310、扩散参数计算单元320和扩散图形绘制单元330。进一步地，数据处理装置300包括计算机。

图像识别单元310用于接收图像采集装置200发送的图像信息进行处理并识别出图像信息中的浆液图像信息以获得浆液扩散至观测窗口110时的时间点信息。通过监控不同的观测窗口110，当从获取到的图像信息中识别到浆液出现时，则记录浆液流经当前观测窗口110的时间点。

扩散参数计算单元320用于根据时间点信息和观测窗口110在注浆扩散测试装置100上的预设距离信息计算出扩散参数信息。扩散参数信息包括不同扩散方向上的浆液流速、扩散半径、扩散面积以及扩散体积。多个观测窗口110设置在注浆扩散测试装置100上，相邻观测窗口110之间的距离信息是固定的，通过记录的时间点可以计算出流经两个相邻观测窗口110的时间，根据预设距离与时间的比值获得不同扩散方向上的流速，综合扩散路径上多个观测窗口110的信息，计算得到不同时间点的扩散半径r，根据s＝πr²，得到扩散面积s，并根据v＝sh，计算得到扩散体积v，其中h为浆液扩散测试装置中预设的裂隙宽度。

扩散图形绘制单元330用于根据扩散参数信息实时绘制三维扩散形态图形并生成三维扩散形态动画进行存储。进一步地，数据处理装置300还包括播放单元，播放单元用于播放和回放三维扩散形态动画。可以根据需要对动画进行回放，例如想知道实验开始10秒后的扩散图形，则将动画回放至10处开始播放，进行观察和研究。

通过图像采集装置200实时获取注浆扩散过程中的图像信息，并对图像信息进行处理和识别，计算出扩散过程中的关键扩散参数信息，数据即时而准确，并可以实时绘制出动态的三维浆液扩散动画，不需要对记录视频进行处理，直接从三维浆液扩散动画中获取某一时间点的扩散图形即可进行后续扩散研究，数据采集精度高，结果准确度高，操作简便快捷，有效节省人力物力。

实施例2

与上述实施例1相对应的，本实施例提出了一种注浆扩散测试方法，如图4所示，该方法包括：

s10、通过注浆扩散测试装置100进行注浆扩散模拟试验，注浆扩散测试装置100上设置有多个用于观测浆液扩散形状与测量扩散边界的观测窗口110；

s20、通过多个分别设置在观测窗口110处的图像采集单元实时采集观测窗口110内图像信息；

s30、对采集到的图像信息进行处理并识别出图像信息中的浆液图像信息以获得浆液扩散至观测窗口110时的时间点信息；

s40、根据时间点信息和观测窗口110在注浆扩散测试装置100上的预设距离信息计算出扩散参数信息；

s50、根据扩散参数信息实时绘制三维扩散形态图形并生成三维扩散形态动画进行存储。

本实施例提供的一种注浆扩散测试方法中各步骤的具体过程均已在上述实施例1中做了详细介绍，因此这里不做过多赘述。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。