隧洞温度检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及隧洞检测技术领域，具体地，涉及一种隧洞温度检测装置。


背景技术：

2.水电资源是具备广大开发前景的绿色能源，水电工程发挥了推动绿色低碳发展，持续改善环境质量，提升生态系统质量和稳定性的重要作用。
3.隧洞是水利水电关建的控制性工程。如南水北调西线一期工程深埋隧洞总长264km；引汉济渭引水隧洞98.30km，雅鲁藏布江下游水电开发，总规模达6000万kw，其玉松水库电站拥有6条引水隧洞，单洞长约30km。随着重点水利工程的持续推进，高寒高海拔地区需要构建大量的引水隧洞，上述隧洞均为高海拔地区深埋长隧道。受断层破碎带、软弱地层、突涌水、高地应力和复杂地温等影响，上述隧道服役地区的隧道衬砌混凝土服役条件复杂，同时引水隧洞断面巨大，衬砌混凝土属于典型的大体积混凝土结构，在地温、约束、气温变化影响下会产生较大温度梯度，进而产生贯穿性的结构裂缝，对于过水隧道来说有巨大的安全隐患，影响其服役性能和耐久性，因此对衬砌混凝土裂缝进行及时巡检和检测是必要的措施。
4.检测隧道衬砌混凝土温度裂缝需要获取隧洞围岩温度、混凝土内部温度和混凝土表面温度。现有技术通过埋设温度计对围岩温度和混凝土内部温度进行检测，而衬砌表面混凝土最容易受到外部环境变化影响产生浅表裂缝，浅层裂缝在服役过程中受到水流冲击或者冷热循环后会进一步开裂造成严重危害，因此仅埋设温度计无法有效捕捉、反馈区域面积的混凝土温度变化。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例的主要目的在于提供一种隧洞温度检测装置，以在复杂施工环境中实现对隧洞温度的高效检测，为高寒高海拔地区的深埋长隧道的长期安全与稳定服役提供支持。
6.为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种隧洞温度检测装置，包括：
7.数据终端设备，用于存储红外温度图像数据；
8.与数据终端设备通信连接的红外摄像机，用于采集红外温度图像数据，上传红外温度图像数据至数据终端设备；
9.搭载红外摄像机且与数据终端设备连接的无人机，用于基于位置参数和来自外部数据处理装置的飞控数据飞行；
10.多个设置于隧洞表面且与无人机通信连接的定位辅助装置，用于发送位置参数至无人机。
11.在其中一种实施例中，还包括：
12.与无人机连接的云台，用于搭载红外摄像机并根据来自无人机的飞控数据调整红外摄像机的工作视角。
13.在其中一种实施例中，云台固定于无人机的下方，红外摄像机固定于云台的下方。
14.在其中一种实施例中，还包括：
15.一端与红外摄像机连接，另一端与数据终端设备通信连接的无线数据传输装置，用于将来自红外摄像机的红外温度图像数据发送至数据终端设备。
16.在其中一种实施例中，无线数据传输装置固定于云台的下方。
17.在其中一种实施例中，还包括：
18.多个设置于隧洞内部且与数据终端设备通信连接的温度传感器，用于采集隧洞内部温度数据，上传隧洞内部温度数据至数据终端设备。
19.在其中一种实施例中，还包括：
20.一端与多个温度传感器连接，另一端与数据终端设备通信连接的数据采集装置，用于按照预设的频率接收隧洞内部温度数据，上传隧洞内部温度数据至数据终端设备。
21.在其中一种实施例中，还包括：
22.设置于隧洞表面且与数据终端设备通信连接的气象站，用于采集隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据，上传隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据至数据终端设备。
23.在其中一种实施例中，还包括：
24.一端与数据采集装置和气象站连接，另一端与数据终端设备通信连接的通信串口，数据采集装置通过通信串口上传隧洞内部温度数据至数据终端设备，气象站通过通信串口上传隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据至数据终端设备。
25.在其中一种实施例中，温度传感器为数字温度计、振弦式温度计或光纤温度计。
26.本实用新型实施例的隧洞温度检测装置包括数据终端设备、与数据终端设备通信连接的红外摄像机，搭载红外摄像机且与数据终端设备连接的无人机和多个设置于隧洞表面且与无人机通信连接的定位辅助装置，可以在复杂施工环境中实现对隧洞温度的高效检测，为高寒高海拔地区的深埋长隧道的长期安全与稳定服役提供支持。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本实用新型一实施例中隧洞温度检测装置的结构框图；
29.图2是本实用新型一实施例中隧洞温度检测装置的示意图；
30.图3是本实用新型另一实施例中隧洞温度检测装置的结构框图。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
32.鉴于现有技术无法有效捕捉、反馈区域面积的混凝土温度变化，本实用新型实施
例提供一种隧洞温度检测装置，可以在复杂施工环境中实现对隧洞温度的高效检测，为高寒高海拔地区的深埋长隧道的长期安全与稳定服役提供支持。以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
33.图1是本实用新型一实施例中隧洞温度检测装置的结构框图。如图1所示，隧洞温度检测装置包括：
34.数据终端设备，用于存储红外温度图像数据。
35.与数据终端设备通信连接的红外摄像机，用于采集红外温度图像数据，上传红外温度图像数据至数据终端设备。
36.其中，红外摄像机是砌混凝土表面温度检测的核心装置，可以基于被测物体自身辐射、环境反射辐射、大气辐射、探测区域面积、环境温度、表面吸收率和测量间距等数据对比解算被测物体温度并反馈至数据终端设备。
37.搭载红外摄像机的无人机，用于基于位置参数和来自外部数据处理装置的飞控数据飞行，为红外摄像机提供高效便捷的移动服务；其中，无人机可以采用现有的大疆经纬m300rtk无人机。特别的，无人机在运行过程中可实现自动避障和更换电池后的断点重启，在完成当前区域的环扫检测后向下一区域移动，直到完成全部检测区域的检测任务。
38.多个设置于隧洞表面且与无人机通信连接的定位辅助装置，用于发送位置参数至无人机。
39.其中，定位辅助装置可以采用rtk(real-time kinematic，实时动态测量)装置和uwb(ultra wide band，超宽带)装置。施工隧道通常洞径较长，定位辅助装置可基于隧道结构及信号传输特征布设于隧道中，在施工隧洞等无gps信号区域可以为无人机提供定位服务，通过无线传输协议将位置参数传输给无人机，可以确保无人机工作运行过程中实时校正、调整飞行状态及位置以准确执行检测任务，保证测量的连续性、精确性和高效性。
40.一实施例中，还包括：
41.一端与红外摄像机连接，另一端与数据终端设备通信连接的无线数据传输装置，用于将来自红外摄像机的红外温度图像数据发送至数据终端设备。
42.无线数据传输装置由便携式微功耗路由器组成，通过数据线与红外摄像机连接，可以为数据传输提供高速率的数据中继通道，实现数据的稳定高效传输。且无线数据传输装置可基于需求灵活布设，通常大型隧道设计以直线贯通为主，因此无线传输装置的布设数量要求较低。
43.具体实施时，无人机接受来自外部数据处理装置的飞控数据，并通过无线数据传输装置与定位辅助装置交换数据准确定位，为红外摄像机提供稳定的数据采集状态。无人机本身具备智能避障、断点作业和协同作业等功能，具有同步高效检测的功能。
44.图2是本实用新型一实施例中隧洞温度检测装置的示意图。如图2所示，隧洞温度检测装置还包括：
45.与无人机连接的云台4，用于搭载红外摄像机2和无线数据传输装置3，并根据来自无人机1的飞控数据调整红外摄像机的工作视角。
46.其中，云台固定于无人机的下方，红外摄像机固定于云台的下方，无线数据传输装置固定于所述云台的下方，可以为红外摄像机提供灵活、稳定的工作视角，确保红外摄像机在飞行过程中的准确测量。云台可以采用现有的大疆禅思zenmuse h20系列云台。
47.图3是本实用新型另一实施例中隧洞温度检测装置的结构框图。如图3所示，隧洞温度检测装置还包括：
48.多个设置于隧洞内部且与数据终端设备通信连接的温度传感器，用于采集隧洞内部温度数据，上传隧洞内部温度数据至数据终端设备。
49.其中，温度传感器为数字温度计、振弦式温度计或光纤温度计。具体实施时，一部分温度传感器在衬砌混凝土施工过程中依据设计位置被埋入基岩中以测量围岩内部温度，另一部分温度传感器在衬砌混凝土施工过程中依据设计位置被埋入混凝土中以测量衬砌混凝土内部温度。
50.一实施例中，还包括：
51.一端与多个温度传感器连接，另一端与数据终端设备通信连接的数据采集装置，用于按照预设的频率接收隧洞内部温度数据，上传隧洞内部温度数据至数据终端设备。
52.其中，数据采集装置可以采用dt系列的数据采集仪，可以依据工程需要设计采集、存储频率，上传隧洞内部温度数据至数据终端设备，数据终端设备存储隧洞内部温度数据。
53.一实施例中，还包括：
54.设置于隧洞表面且与数据终端设备通信连接的气象站，用于采集隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据，上传隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据至数据终端设备，数据终端设备存储隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据。
55.一实施例中，还包括：
56.一端与数据采集装置和气象站连接，另一端与数据终端设备通信连接的通信串口，数据采集装置通过通信串口上传隧洞内部温度数据至数据终端设备，气象站通过通信串口上传隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据至数据终端设备。
57.本实用新型的工作过程为：
58.1、定位辅助装置发送位置参数至无人机。
59.2、无人机基于位置参数和来自外部数据处理装置的飞控数据飞行，将飞控数据传输至云台。
60.3、云台根据来自无人机的飞控数据调整红外摄像机的工作视角。
61.4、红外摄像机采集红外温度图像数据，通过无线数据传输装置上传红外温度图像数据至数据终端设备。
62.5、多个温度传感器采集隧洞内部温度数据，通过数据采集装置和通信串口上传隧洞内部温度数据至数据终端设备。
63.6、气象站采集隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据，通过通信串口上传隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据至数据终端设备。
64.7、数据终端设备存储红外温度图像数据、隧洞内部温度数据、隧洞气体温度数据和隧洞气体湿度数据。
65.综上，本实用新型实施例的隧洞温度检测装置包括数据终端设备、与数据终端设备通信连接的红外摄像机，搭载红外摄像机且与数据终端设备连接的无人机和多个设置于隧洞表面且与无人机通信连接的定位辅助装置，可以在复杂施工环境中实现对隧洞温度的高效检测，为高寒高海拔地区的深埋长隧道的长期安全与稳定服役提供支持。
66.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一
步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。