一种地下工程场景下的图像采集设备、方法、装置及介质与流程

    技术2025-07-27  12


    本发明涉及地质勘测,特别是涉及一种地下工程场景下的图像采集设备、方法、装置及介质。


    背景技术:

    1、在地质勘探以及竖井和斜井的建设与维护过程中,准确采集和分析围岩地质信息有助于工程安全与建设效率的提升。在当前的竖井和斜井的围岩地质信息采集实践中,主要依赖人工采样和传统测井设备进行。这些设备多为圆筒形状,通过弹簧支架实现被动居中,并依靠设备自身的重量在洞内进行移动。然而,基于弹簧支架的传统机械结构居中方法存在一些局限性。由于主要依靠弹簧支架被动居中,设备在遇到洞壁上的坑洞或凹陷时容易陷入,往往无法自拔,不能上下移动,设备缺乏足够的越障和脱困能力。此外,由于设备在洞内移动主要依赖自重,这在斜井或水平井中会导致设备拖地或头重脚轻,影响其顺利移动,甚至可能造成安全隐患。


    技术实现思路

    1、本发明实施例提供一种地下工程场景下的图像采集设备、方法、装置、电子设备及介质,以解决传统测井设备缺乏足够的越障和脱困能力,且在洞内移动主要依赖自重,这在斜井或水平井中会导致设备拖地或头重脚轻,影响其顺利移动,甚至可能造成安全隐患的问题。

    2、本发明实施例公开了一种地下工程场景下的图像采集设备,包括:井下采集设备、线缆以及起吊设备;所述井下采集设备用于采集预设井洞内的洞壁信息;所述井下采集设备与所述起吊设备通过所述线缆连接;所述起吊设备用于通过所述线缆调整所述井下采集设备在所述井洞内的深度;

    3、所述井下采集设备包括圆柱体主体结构、图像采集器、滑轮、控制设备以及至少一个可伸缩滑轮支撑杆;所述图像采集器安装在所述圆柱体主体结构上;所述可伸缩滑轮支撑杆一端与所述圆柱体主体结构的侧壁连接,另一端安装有所述滑轮;所述可伸缩滑轮支撑杆位于所述圆柱体主体结构的不同方位;所述滑轮用于与所述井洞的洞壁相接触,并沿着所述洞壁滚动;所述控制设备用于通过调整所述可伸缩滑轮支撑杆的长度,使得所述圆柱体主体结构位于所述井洞的中心线。

    4、可选地,所述滑轮外侧包裹有动力履带;所述动力履带用于为所述滑轮的滚动提供动力。

    5、可选地,所述圆柱体主体结构的下表面安装有坑洼探测设备;所述坑洼探测设备用于获取所述井下采集设备下方的目标洞壁信息,并将所述目标洞壁信息发送至所述控制设备;

    6、所述控制设备用于接收所述目标洞壁信息,并基于所述目标洞壁信息判断所述井下采集设备下方的洞壁是否存在坑洼;

    7、所述控制设备用于若所述井下采集设备下方的洞壁存在所述坑洼,则通过调整所述可伸缩滑轮支撑杆的长度,使得所述圆柱体主体结构位于所述井洞的中心线;

    8、所述控制设备用于若所述滑轮与所述洞壁的所述坑洼相接触,则通过控制所述动力履带为所述滑轮提供动力,使得所述滑轮滚动出所述坑洼。

    9、可选地,所述可伸缩滑轮支撑杆包括可伸缩支撑杆、丝杆、螺母以及驱动电机;所述驱动电机与所述控制设备通信连接;所述丝杆上具有螺旋槽;所述螺母与所述可伸缩支撑杆连接;所述驱动电机用于接收所述控制设备发送的控制指令,并基于所述控制指令驱动所述丝杆旋转;所述螺母用于在所述丝杆旋转时,通过所述螺旋槽沿着所述丝杆移动,调整所述可伸缩支撑杆的长度。

    10、可选地,所述井下采集设备包括圆环结构;所述圆环结构位于所述圆柱体主体结构的上方,且所述圆环结构与所述圆柱体主体结构通过预设的连接杆连接;所述圆环结构上安装有至少一个滚轮;所述滚轮与所述圆环结构垂直。

    11、可选地,所述起吊设备包括第一通信设备和电源设备;所述电源设备用于通过所述线缆为所述井下采集设备供电;所述井下采集设备还包括第二通信设备;所述第二通信设备用于将所述井下采集设备采集的洞壁信息发送至所述第一通信设备。

    12、本发明实施例还公开了一种地下工程场景下的图像采集方法,应用于地下工程场景下的图像采集设备,所述图像采集设备包括井下采集设备、线缆以及起吊设备;所述井下采集设备与所述起吊设备通过所述线缆连接;所述井下采集设备包括圆柱体主体结构、图像采集器、滑轮、控制设备以及至少一个可伸缩滑轮支撑杆;所述图像采集器安装在所述圆柱体主体结构上;所述可伸缩滑轮支撑杆一端与所述圆柱体主体结构的侧壁连接,另一端安装有所述滑轮;所述可伸缩滑轮支撑杆位于所述圆柱体主体结构的不同方位;所述滑轮用于与预设井洞的洞壁相接触,并沿着所述洞壁滚动;所述方法包括:

    13、控制所述起吊设备改变所述起吊设备和所述井下采集设备之间的线缆的长度,调整所述井下采集设备在所述井洞内的深度;

    14、利用所述井下采集设备的所述图像采集器采集所述井洞内的洞壁信息;

    15、利用所述控制设备调整所述可伸缩滑轮支撑杆的长度,使得所述圆柱体主体结构位于所述井洞的中心线。

    16、可选地,所述滑轮外侧包裹有动力履带;所述方法包括:

    17、利用所述动力履带为所述滑轮的滚动提供动力。

    18、可选地,所述圆柱体主体结构的下表面安装有坑洼探测设备;所述方法包括:

    19、利用所述坑洼探测设备获取所述井下采集设备下方的目标洞壁信息,并将所述目标洞壁信息发送至所述控制设备;

    20、利用所述控制设备接收所述目标洞壁信息,并基于所述目标洞壁信息判断所述井下采集设备下方的洞壁是否存在坑洼;

    21、若所述井下采集设备下方的洞壁存在所述坑洼,则利用所述控制设备调整所述可伸缩滑轮支撑杆的长度,使得所述圆柱体主体结构位于所述井洞的中心线。

    22、可选地,所述方法包括:

    23、若所述滑轮与所述洞壁的所述坑洼相接触,则通过所述控制设备控制所述动力履带为所述滑轮提供动力,使得所述滑轮滚动出所述坑洼。

    24、可选地,所述可伸缩滑轮支撑杆包括可伸缩支撑杆、丝杆、螺母以及驱动电机;所述驱动电机与所述控制设备通信连接;所述丝杆上具有螺旋槽;所述螺母与所述可伸缩支撑杆连接;所述方法包括:

    25、利用所述控制设备向所述驱动电机发送控制指令;

    26、利用所述驱动电机接收所述控制指令,并基于所述控制指令驱动所述丝杆旋转;在所述丝杆旋转的过程中,所述螺母通过所述螺旋槽沿着所述丝杆移动;在所述螺母沿着所述丝杆移动的过程中,所述可伸缩支撑杆的长度改变。

    27、可选地,所述起吊设备包括第一通信设备和电源设备;所述井下采集设备还包括第二通信设备;所述方法包括:

    28、利用所述电源设备通过所述线缆为所述井下采集设备供电;

    29、利用所述第二通信设备将所述井下采集设备采集的洞壁信息发送至所述第一通信设备。

    30、本发明实施例还公开了一种地下工程场景下的图像采集装置,应用于地下工程场景下的图像采集设备,所述图像采集设备包括井下采集设备、线缆以及起吊设备;所述井下采集设备与所述起吊设备通过所述线缆连接;所述井下采集设备包括圆柱体主体结构、图像采集器、滑轮、控制设备以及至少一个可伸缩滑轮支撑杆;所述图像采集器安装在所述圆柱体主体结构上;所述可伸缩滑轮支撑杆一端与所述圆柱体主体结构的侧壁连接,另一端安装有所述滑轮;所述可伸缩滑轮支撑杆位于所述圆柱体主体结构的不同方位;所述滑轮用于与预设井洞的洞壁相接触,并沿着所述洞壁滚动;所述装置包括:

    31、起吊设备控制模块,用于控制所述起吊设备改变所述起吊设备和所述井下采集设备之间的线缆的长度,调整所述井下采集设备在所述井洞内的深度;

    32、图像采集器利用模块,用于利用所述井下采集设备的所述图像采集器采集所述井洞内的洞壁信息;

    33、长度调整模块,用于利用所述控制设备调整所述可伸缩滑轮支撑杆的长度,使得所述圆柱体主体结构位于所述井洞的中心线。

    34、可选地,所述滑轮外侧包裹有动力履带;所述装置包括:

    35、动力履带利用模块,用于利用所述动力履带为所述滑轮的滚动提供动力。

    36、可选地,所述圆柱体主体结构的下表面安装有坑洼探测设备;所述装置包括:

    37、目标洞壁信息获取模块,用于利用所述坑洼探测设备获取所述井下采集设备下方的目标洞壁信息,并将所述目标洞壁信息发送至所述控制设备;

    38、目标洞壁信息接收模块,用于利用所述控制设备接收所述目标洞壁信息,并基于所述目标洞壁信息判断所述井下采集设备下方的洞壁是否存在坑洼;

    39、控制设备利用模块,用于若所述井下采集设备下方的洞壁存在所述坑洼,则利用所述控制设备调整所述可伸缩滑轮支撑杆的长度,使得所述圆柱体主体结构位于所述井洞的中心线。

    40、可选地,所述装置包括:

    41、动力提供模块,用于若所述滑轮与所述洞壁的所述坑洼相接触,则通过所述控制设备控制所述动力履带为所述滑轮提供动力,使得所述滑轮滚动出所述坑洼。

    42、可选地,所述可伸缩滑轮支撑杆包括可伸缩支撑杆、丝杆、螺母以及驱动电机;所述驱动电机与所述控制设备通信连接;所述丝杆上具有螺旋槽;所述螺母与所述可伸缩支撑杆连接;所述装置包括:

    43、控制指令发送模块,用于利用所述控制设备向所述驱动电机发送控制指令;

    44、控制指令接收模块,用于利用所述驱动电机接收所述控制指令,并基于所述控制指令驱动所述丝杆旋转;在所述丝杆旋转的过程中,所述螺母通过所述螺旋槽沿着所述丝杆移动;在所述螺母沿着所述丝杆移动的过程中,所述可伸缩支撑杆的长度改变。

    45、可选地,所述起吊设备包括第一通信设备和电源设备;所述井下采集设备还包括第二通信设备;所述装置包括:

    46、供电模块,用于利用所述电源设备通过所述线缆为所述井下采集设备供电;

    47、洞壁信息发送模块,用于利用所述第二通信设备将所述井下采集设备采集的洞壁信息发送至所述第一通信设备。

    48、本发明实施例还公开了一种电子设备,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信;

    49、所述存储器,用于存放计算机程序;

    50、所述处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现如本发明实施例所述的方法。

    51、本发明实施例还公开了一个或多个计算机可读介质,其上存储有指令,当由一个或多个处理器执行时,使得所述处理器执行如本发明实施例所述的方法。

    52、本发明实施例包括以下优点:

    53、在本发明实施例中,地下工程场景下的图像采集设备的示意图包括:井下采集设备、线缆以及起吊设备。井下采集设备用于采集预设井洞内的洞壁信息,井下采集设备与起吊设备通过线缆连接,起吊设备用于通过线缆调整井下采集设备在井洞内的深度。井下采集设备包括圆柱体主体结构、图像采集器、滑轮、控制设备以及至少一个可伸缩滑轮支撑杆,图像采集器安装在圆柱体主体结构上。可伸缩滑轮支撑杆一端与圆柱体主体结构的侧壁连接,另一端安装有滑轮,可伸缩滑轮支撑杆位于圆柱体主体结构的不同方位,滑轮用于与井洞的洞壁相接触,并沿着洞壁滚动。控制设备用于通过调整可伸缩滑轮支撑杆的长度,使得圆柱体主体结构位于井洞的中心线。本发明的图像采集设备在反井钻开挖的2~3米直径隧洞中,可以使图像采集器稳定地保持在隧洞中央轴线位置。同时,井下采集设备具备一定的适应凹陷、洞径变化以及避障、脱困的能力,在井下采集设备下降时,利用滑轮和可伸缩滑轮支撑杆可以移动出洞壁上的小的坑洼,确保了井下采集设备在隧洞光滑洞壁上高效、准确地采集图像。


    技术特征:

    1.一种地下工程场景下的图像采集设备,其特征在于,包括:井下采集设备、线缆以及起吊设备;所述井下采集设备用于采集预设井洞内的洞壁信息;所述井下采集设备与所述起吊设备通过所述线缆连接;所述起吊设备用于通过所述线缆调整所述井下采集设备在所述井洞内的深度;

    2.根据权利要求1所述的图像采集设备,其特征在于,所述滑轮外侧包裹有动力履带;所述动力履带用于为所述滑轮的滚动提供动力。

    3.根据权利要求2所述的图像采集设备,其特征在于,所述圆柱体主体结构的下表面安装有坑洼探测设备;所述坑洼探测设备用于获取所述井下采集设备下方的目标洞壁信息,并将所述目标洞壁信息发送至所述控制设备;

    4.根据权利要求1所述的图像采集设备,其特征在于,所述可伸缩滑轮支撑杆包括可伸缩支撑杆、丝杆、螺母以及驱动电机;所述驱动电机与所述控制设备通信连接;所述丝杆上具有螺旋槽;所述螺母与所述可伸缩支撑杆连接;所述驱动电机用于接收所述控制设备发送的控制指令,并基于所述控制指令驱动所述丝杆旋转;所述螺母用于在所述丝杆旋转时,通过所述螺旋槽沿着所述丝杆移动,调整所述可伸缩支撑杆的长度。

    5.根据权利要求1所述的图像采集设备,其特征在于,所述井下采集设备包括圆环结构;所述圆环结构位于所述圆柱体主体结构的上方,且所述圆环结构与所述圆柱体主体结构通过预设的连接杆连接;所述圆环结构上安装有至少一个滚轮;所述滚轮与所述圆环结构垂直。

    6.根据权利要求1所述的图像采集设备,其特征在于,所述起吊设备包括第一通信设备和电源设备;所述电源设备用于通过所述线缆为所述井下采集设备供电;所述井下采集设备还包括第二通信设备;所述第二通信设备用于将所述井下采集设备采集的洞壁信息发送至所述第一通信设备。

    7.一种地下工程场景下的图像采集方法,其特征在于,应用于地下工程场景下的图像采集设备,所述图像采集设备包括井下采集设备、线缆以及起吊设备;所述井下采集设备与所述起吊设备通过所述线缆连接;所述井下采集设备包括圆柱体主体结构、图像采集器、滑轮、控制设备以及至少一个可伸缩滑轮支撑杆;所述图像采集器安装在所述圆柱体主体结构上;所述可伸缩滑轮支撑杆一端与所述圆柱体主体结构的侧壁连接,另一端安装有所述滑轮;所述可伸缩滑轮支撑杆位于所述圆柱体主体结构的不同方位;所述滑轮用于与预设井洞的洞壁相接触,并沿着所述洞壁滚动;所述方法包括:

    8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述滑轮外侧包裹有动力履带;所述方法包括:

    9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述圆柱体主体结构的下表面安装有坑洼探测设备;所述方法包括:

    10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法包括:

    11.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述可伸缩滑轮支撑杆包括可伸缩支撑杆、丝杆、螺母以及驱动电机;所述驱动电机与所述控制设备通信连接;所述丝杆上具有螺旋槽;所述螺母与所述可伸缩支撑杆连接;所述方法包括:

    12.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述起吊设备包括第一通信设备和电源设备;所述井下采集设备还包括第二通信设备;所述方法包括:

    13.一种地下工程场景下的图像采集装置,其特征在于,应用于地下工程场景下的图像采集设备,所述图像采集设备包括井下采集设备、线缆以及起吊设备;所述井下采集设备与所述起吊设备通过所述线缆连接;所述井下采集设备包括圆柱体主体结构、图像采集器、滑轮、控制设备以及至少一个可伸缩滑轮支撑杆;所述图像采集器安装在所述圆柱体主体结构上;所述可伸缩滑轮支撑杆一端与所述圆柱体主体结构的侧壁连接,另一端安装有所述滑轮;所述可伸缩滑轮支撑杆位于所述圆柱体主体结构的不同方位;所述滑轮用于与预设井洞的洞壁相接触,并沿着所述洞壁滚动;所述装置包括:

    14.一种电子设备,其特征在于,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信;

    15.一个或多个计算机可读介质,其上存储有指令,当由一个或多个处理器执行时,使得所述处理器执行如权利要求7-12任一项所述的方法。


    技术总结
    本发明提供一种地下工程场景下的图像采集设备、方法、装置及介质,包括井下采集设备、线缆和起吊设备;井下采集设备用于采集井洞的洞壁信息;井下采集设备与起吊设备通过线缆连接;起吊设备用于通过线缆调整井下采集设备在井洞内的深度;井下采集设备包括圆柱体主体结构、图像采集器、滑轮、控制设备和可伸缩滑轮支撑杆;图像采集器安装在圆柱体主体结构上;可伸缩滑轮支撑杆一端与圆柱体主体结构侧壁连接,另一端安装有滑轮;可伸缩滑轮支撑杆位于圆柱体主体结构的不同方位;滑轮用于与洞壁相接触,并沿着洞壁滚动;控制设备用于通过调整可伸缩滑轮支撑杆的长度,使圆柱体主体结构位于井洞的中心线,实现图像采集器稳定保持在隧洞中央轴线位置。

    技术研发人员:房宽达,林恩德,李向前,邵博,张妍珺,姚翔龙,于琦
    受保护的技术使用者:中国长江三峡集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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