一种灌浆修复自动可视化装备的制作方法

本发明属于工程结构修复检测领域，具体涉及一种灌浆修复自动可视化装备。

背景技术：

1、灌浆是一项随机、复杂、隐蔽的修复工作，在地下空间不可见，难以监控。传统的灌浆过程监控主要通过灌浆系统中的灌浆参数控制，当灌浆压力和灌浆流量下降到设定的阈值后，即完成当前灌浆修复高程区域的修复工作。随着整个灌浆区域修复工作的完成，浆液达到龄期后，开展注水试验进行灌浆质量评估。但是，由于地下结构隐患区域的随机分布，浆液流动扩散过程的未知，固定的灌浆压力和灌浆流量阈值不能保证所有灌浆高程都适用，当设定的灌浆压力和灌浆流量阈值较大时，浆液不能充分扩散到达待修复区域，完不成修复工作；当设定的灌浆压力和灌浆流量阈值较小时，在较大的灌浆压力和灌浆流量下，原有岩土体会发生较大的扰动，可能发生劈裂和跑浆的风险。因此，需要新的灌浆过程监控方法和监控设备对灌浆修复过程实时监控。

2、灌浆过程中浆液随时发生着各个方向的流动扩散，为了监控浆液的流动和达到对深埋病害的修复效果，因此，需要开展灌浆区域灌浆过程的实时可视化，实时监控浆液的流动情况，反馈病害区域的修复效果。目前，多采用ct技术对灌浆过程进行可视化，但当前的ct技术存在信号采集时间长，信号反演成像时间长等问题，效率较低下，难以实现灌浆实时可视化监控。并且灌浆修复工作是一项成熟的全天候连续施工工艺，开展深埋病害修复工作时，人工进行信号的采集与分析，在不干扰传统灌浆施工工艺流程下，难以实现灌浆整个过程的实时可视化监控。因此，我们研制了一套灌浆可视化修复装备，以及灌浆修复自动可视化平台。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种灌浆可视化修复装备及自动可视化平台。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种灌浆修复自动可视化装备，包括采集主机、控制器、信号发射回路和信号接收回路；所述信号发射回路包括第一自动定位装置和发射天线；所述信号接收回路包括第二自动定位装置和接收天线；

4、所述采集主机包含发射电路、信号采集装置、数据处理模块和显示装置，采集主机与控制器通过udp通讯线连接；采集主机的发射电路、信号采集装置分别通过雷达电磁波信号传输线连接信号发射回路和信号接收回路，进行信号发射和采集；

5、所述第一自动定位装置、第二自动定位装置结构相同，内设有导线器，导线器上缠绕所述雷达电磁波信号传输线，通过雷达电磁波信号传输线的收放控制发射天线、接收天线的收放；所述导线器上设有角度传感器，用于定位发射天线、接收天线；

6、所述控制器通过第一通讯线缆连接第一自动定位装置、第二自动定位装置中的控制模块，通过第二通讯线缆连接角度传感器，获取角度传感器采集的数据；所述控制模块中设有霍尔传感器，用于定位发射天线、接收天线；

7、所述采集主机的数据处理模块包括排列模型设计单元、采集控制单元和可视化显示单元，并通过显示装置展示交互界面；

8、所述采集主机内预设钻孔模型，所述排列模型设计单元基于钻孔模型设计排列模型，预设排列模型参数；并将预设的模型参数发送至控制器，控制器按照预设参数向钻孔内释放天线，并将角度传感器采集的数据发送至采集主机；

9、所述采集控制单元控制发射电路和信号采集装置进行信号发射、采集；信号采集完毕后，采集控制单元基于霍尔传感器的位置反馈状态向排列模型设计单元发出排列模型的更新指令，进入下一轮采集；

10、所述可视化显示单元基于实时采集的信号进行相关监测过程和监测结果的计算及可视化显示，实现灌浆过程的可视化。

11、作为一种优选的实施方式，所述控制模块基于霍尔传感器的定位数据定期对角度传感器进行误差校正。

12、作为一种优选的实施方式，所述发射天线、接收天线的方向和个数设计，满足发射天线固定时，接收天线最远接收信号的位置与发射信号位置的最大夹角≥45°。

13、作为一种优选的实施方式，发射回路和接收回路雷达电磁波信号传输线的分为两段，分别为采集主机连至第一自动定位装置、第二自动定位装置的传输线段和第一自动定位装置、第二自动定位装置连至发射天线、接收天线的传输线段；

14、所述第一自动定位装置、第二自动定位装置上设有信号盒用于两段传输线段的信号过渡。

15、作为一种优选的实施方式，所述控制器通过udp协议接入采集主机的程序命令并反馈实时位置信号，控制第一自动定位装置、第二自动定位装置的升降。

16、作为一种优选的实施方式，所述采集控制单元基于霍尔传感器采集的数据判断天线位置是否到达预设值，并通过控制器控制释放深度。

17、作为一种优选的实施方式，所述控制模块设有控制第一自动定位装置、第二自动定位装置升降功能的单元。

18、作为一种优选的实施方式，所述排列模型参数包括信号发射天线和接收天线的方向、点距、发射和接收点个数信息、天线移动高程范围。

19、作为一种优选的实施方式，所述相关监测过程和监测结果的计算及可视化显示包括：

20、基于角度传感器采集的数据实时显示发射天线、接收天线的位置；

21、对实时采集的接收、发射信号显示波形；

22、对实时采集的接收、发射信号进行初至时刻自动拾取和反演成像。

23、作为一种优选的实施方式，所述发射天线、接收天线外壁套设非金属管作为护臂套管。进一步的，所述非金属管内注入水，可用于降低阻抗。

24、作为一种优选的实施方式，在打开采集主机和控制器前，检测设备的完好性和电动性。

25、作为一种优选的实施方式，自动定位装置进行下放发射和接收天线前，应进行天线的标定工作；下放过程可以通过调速功能选择合适的速度进行下放。

26、本发明提供了一种灌浆修复自动可视化装备，该装备可进行信号的自动滚动采集，实现了灌浆过程的实时可视化监控，可以实时查看天线位置、灌浆过程深埋病害的修复情况，以及灌浆结石质量情况，有利于灌浆过程的质量控制，提高灌浆质量和灌浆效率。

技术特征：

1.一种灌浆修复自动可视化装备，其特征在于，包括采集主机、控制器、信号发射回路和信号接收回路；所述信号发射回路包括第一自动定位装置和发射天线；所述信号接收回路包括第二自动定位装置和接收天线；

2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述控制模块基于霍尔传感器的定位数据定期对角度传感器进行误差校正。

3.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述发射天线、接收天线的方向和个数设计，满足发射天线固定时，接收天线最远接收信号的位置与发射信号位置的最大夹角≥45°。

4.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，发射回路和接收回路雷达电磁波信号传输线的分为两段，分别为采集主机连至第一自动定位装置、第二自动定位装置的传输线段和第一自动定位装置、第二自动定位装置连至发射天线、接收天线的传输线段；

5.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述控制器通过udp协议接入采集主机的程序命令并反馈实时位置信号，控制第一自动定位装置、第二自动定位装置的升降。

6.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述采集控制单元基于霍尔传感器采集的数据判断天线位置是否到达预设值，并通过控制器控制释放深度。

7.根据权利要求5所述的装备，其特征在于，所述控制模块设有控制第一自动定位装置、第二自动定位装置升降功能的单元。

8.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述排列模型参数包括信号发射天线和接收天线的方向、点距、发射和接收点个数信息、天线移动高程范围。

9.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述相关监测过程和监测结果的计算及可视化显示包括：

10.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述发射天线、接收天线外壁套设非金属管作为护臂套管。

技术总结
本发明公开一种灌浆修复自动可视化装备，包括采集主机、控制器、信号发射回路和信号接收回路；采集主机可控制信号发射和采集；信号发射回路和信号接收回路中的自动定位装置内设有导线器，导线器上缠绕所述雷达电磁波信号传输线，通过雷达电磁波信号传输线的收放控制发射天线、接收天线的收放；导线器上设有角度传感器，用于定位发射天线、接收天线；控制器控制自动定位装置收放线缆，获取角度传感器采集的数据，并通过UDP协议与采集主机通信。本发明的装备可进行信号的自动滚动采集，实现灌浆过程的实时可视化监控，有利于灌浆过程的质量控制，提高灌浆质量和灌浆效率。

技术研发人员：明攀,陆俊,汤雷,范向前,张盛行,叶生华,赵国富,王思瑶,喻江,董茂干
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15