專利名稱：一種車載式無線地下物障探測裝置及施工機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地下物障探測裝置，特別涉及一種車載式無線地下物障探測裝置及施工機械。
背景技術(shù)：
地下管線是城市的生命線，如供水、排水、煤氣、熱力等管道是地下物障的重要組成部分。如果地下管線的空間分布情況不能明確探知，則在非開挖頂進過程中很容易損壞其它的地下物障，造成停水?dāng)嚯娡饣虮?，給人們帶來巨大的財產(chǎn)損失和社會影響。古代文物是祖先留給后人的寶貴文化遺產(chǎn)，一旦損壞將不可修復(fù)、不可再生，無法彌補。如果挖掘前不進行有效探測，則后果不堪設(shè)想。據(jù)保守估計，埋藏于中國的物障和電纜長度足夠從地球到月球5個來回。其中絕大部分管線從未被精確地繪制或記錄下來，直接導(dǎo)致了在必要維修時或開挖時很難找到或避開。許多城市，特別是一些老城市里，這些地下設(shè)施運行了近百年。那些竣工圖紙即使還在，相關(guān)的地表特征也早已消失了。因此有如此之多的電話線、光纜、天然氣管道、電線、自來水、下水管道等，給工程施工帶來不便，留給人們一個大難題:如何準(zhǔn)確定位這些物障，避免施工人員施工時將其破壞，所以挖掘前進行的有效探測變得尤其重要。傳統(tǒng)的地下物障探測方法一:參考當(dāng)時物障埋設(shè)時的施工圖紙和周圍的參照物進行，但由于年代久遠(yuǎn)，相關(guān)圖紙丟失，周圍參照物也早已消失。探測方法二:以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的專用物障儀探測地下物障，該專用物障儀存在兩個不足方面:一是在物障密集的地段對物障點的水平位置和埋深數(shù)據(jù)的確定可能出現(xiàn)較大的誤差，導(dǎo)致探測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；二是在探測非金屬物障時，應(yīng)用電磁感應(yīng)法感到十分棘手，且操作不便，故難以獲得廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代常用探地雷達(dá)(簡稱GPR, Ground Penetrating Radar)方法,通過天線向地下發(fā)射高頻電磁脈沖波，不同地下介質(zhì)電性能參數(shù)差異，接收不同介質(zhì)的反射回波，根據(jù)回波的振幅、時間、波形和頻率等特征來分析推斷地底介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和物性。探地雷達(dá)其探測形式主要采用背負(fù)探地、手推車裝載探地、汽車裝載探地方式。一般在工程施工前先進行勘探，勘探到的信號再進行后期圖像處理，這種探測方式下探測與施工分開，不能實時檢測地下物障，缺乏同步性。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型旨在提供一種安裝于施工機械上的車載式無線地下物障探測裝置，其探地雷達(dá)主機和天線采取無線傳輸數(shù)據(jù)的方式，能實時的完成地下物障的探測和施工。本實用新型第一方面提供一種車載式無線地下物障探測裝置，包括探地雷達(dá)主機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中，所述探地雷達(dá)主機包括主控制器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機構(gòu)；所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射模塊、接收模塊及數(shù)據(jù)采集裝置；所述發(fā)射模塊向地面介質(zhì)發(fā)送探測信號；所述接收模塊接收所述發(fā)射模塊經(jīng)所述地面介質(zhì)后的反射信號；所述數(shù)據(jù)采集裝置采集所述反射信號；優(yōu)選地，所述發(fā)射模塊包括發(fā)射電路、發(fā)射機與發(fā)射天線。優(yōu)選地，所述接收模塊包括接收天線、接收機與接收電路。所述發(fā)射天線向所述地面介質(zhì)發(fā)送高頻電磁波，經(jīng)所述地面介質(zhì)反射后由所述接收天線傳輸至所述數(shù)據(jù)采集裝置。優(yōu)選地，所述探地雷達(dá)主機與所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)之間采用無線通訊方式。優(yōu)選地，所述車載式無線地下物障探測裝置還包括濾波電路，所述濾波電路設(shè)于所述數(shù)據(jù)采集裝置與所述接收電路之間。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括無線傳輸模塊、圖像處理模塊及專家系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述專家系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲模塊，所述存儲模塊中預(yù)存有既定圖像的特征參數(shù)及匹配規(guī)則，所述專家系統(tǒng)對所述反射信號與所述既定圖像進行匹配。優(yōu)選地，所述執(zhí)行機構(gòu)包括報警模塊與上位機顯示模塊。本實用新型第二方面提供一種施工機械，其包括上述的車載式無線地下物障探測裝置，且所述探地雷達(dá)主機安裝于所述施工機械的駕駛室內(nèi)，所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)安裝于所述施工機械的臂前端或鏟斗上。本實用新型提供的車載式無線地下物障探測裝置采取探地雷達(dá)方式，其探地雷達(dá)主機與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取無線通訊方式，可以實時完成地下物障信息的采集，并通過所述數(shù)據(jù)處理裝置處理后與預(yù)存于所述專家系統(tǒng)中的既定圖像的特征參數(shù)進行匹配，一旦匹配成功，所述報警模塊自動啟動，以語音報警方式提示施工人員，同時，所述上位機顯示模塊實時顯示地下物障埋設(shè)的位置、方位及距離信息。且將所述車載式無線地下物障探測裝置應(yīng)用于所述施工機械中，可以快速、高效、無損及實時的展示地下物障的圖像信息，避免所述施工機械作業(yè)時因前期探測結(jié)構(gòu)不符或探測缺失所造成的施工過程中損壞地下物障。

圖1為本實用新型提出的一種車載式無線地下物障探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型提出的一種包括如圖1所示車載式無線地下物障探測裝置的施工機械的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)號說明I探地雷達(dá)主機2駕駛室3 鏟斗4數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)100主控制器101發(fā)射電路102發(fā)射機103發(fā)射天線104地面介質(zhì)105 物障[0031]106接收天線107接收機108接收電路109濾波電路110數(shù)據(jù)采集裝置111無線傳輸模塊112圖像處理模塊113專家系統(tǒng)114存儲模塊115執(zhí)行機構(gòu)
具體實施方式
以下結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案:請參照圖1和圖2，為本實用新型提供的一種車載式無線地下物障探測裝置，包括探地雷達(dá)主機I及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)4，其中，所述探地雷達(dá)主機I包括主控制器100、數(shù)據(jù)處理裝置(未圖示)及執(zhí)行機構(gòu)115 ;所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射模塊、接收模塊及數(shù)據(jù)采集裝置110 ;所述發(fā)射模塊向地面介質(zhì)104發(fā)送探測信號；所述接收模塊接收所述發(fā)射模塊經(jīng)所述地面介質(zhì)104后的反射信號；所述數(shù)據(jù)采集裝置110采集所述反射信號。所述探地雷達(dá)主機I與所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)之間采用無線通訊方式。請參照圖1，所述發(fā)射模塊包括發(fā)射電路101、發(fā)射機102與發(fā)射天線103。請參照圖1，所述接收模塊包括接收天線106、接收機107與接收電路108。其中，所述發(fā)射天線103向所述地面介質(zhì)104發(fā)送高頻電磁波，經(jīng)所述地面介質(zhì)104反射后由所述接收天線106傳輸至所述數(shù)據(jù)采集裝置110。請參照圖1，所述車載式無線地下物障探測裝置還包括濾波電，109，所述濾波電路109設(shè)于所述數(shù)據(jù)采集裝置110與所述接收電路108之間。請參照圖1，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括無線傳輸模塊111、圖像處理模塊112及專家系統(tǒng)113。請參照圖1，所述專家系統(tǒng)113包括數(shù)據(jù)存儲模塊114，所述存儲模塊114中預(yù)存有既定圖像的特征參數(shù)及匹配規(guī)則，所述專家系統(tǒng)113對所述反射信號與所述既定圖像進行匹配。所述執(zhí)行機構(gòu)115包括報警模塊(未圖示)與上位機顯示模塊(未圖示)。請參照圖1和圖2，本實施例中的所述車載式無線地下物障探測裝置被廣泛應(yīng)用于施工機械中，且所述探地雷達(dá)主機I安裝于所述施工機械的駕駛室2內(nèi)，所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)4安裝于所述施工機械的臂前端或鏟斗3上。請參照圖1和圖2，探測過程中，首先由所述主控制器100中，由所述發(fā)射電路101、所述發(fā)射機102及所述發(fā)射天線103組成的所述發(fā)射模塊向所述地面介質(zhì)104下發(fā)射高頻電磁波，若所述地面介質(zhì)104下存在物障105，所述電磁波一遇到所述物障105(如管線、石頭、文物等)便以不同的波形、頻率、速度反射或折射。所述接收天線106、所述接收機107及所述接收電路108組成的所述接收模塊接收經(jīng)所述地面介質(zhì)104后的反射信號，所述反射信號經(jīng)過所述濾波電路109進行信號放大及濾波處理，再進入所述數(shù)據(jù)采集模塊110，所述數(shù)據(jù)采集模塊110通過所述無線傳輸模塊111以無線方式傳輸給所述圖像處理模塊112，所述圖像處理模塊112對所述反射信號進行圖像預(yù)處理及圖像放大、去噪等處理。經(jīng)過處理后的所述反射信號以圖像發(fā)送給所述專家系統(tǒng)113。所述專家系統(tǒng)113中的所述存儲模塊114中預(yù)存有既定圖像的特征參數(shù)及匹配規(guī)則，所述專家系統(tǒng)113對所述反射信號與所述既定圖像進行匹配。一旦匹配成功，即說明探測到的所述物障105真實存在，立即觸發(fā)所述執(zhí)行機構(gòu)115，進行語音警報，同時所述車載式無線地下物障探測裝置判斷所述物障105的埋設(shè)位置及深度，以數(shù)據(jù)及圖像信息在顯示屏(未圖示)上顯示。本實用新型提供的車載式無線地下物障探測裝置采取探地雷達(dá)方式，其探地雷達(dá)主機與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取無線通訊方式，可以實時完成地下物障信息的采集，并通過所述數(shù)據(jù)處理裝置處理后與預(yù)存于所述專家系統(tǒng)中的既定圖像的特征參數(shù)進行匹配，一旦匹配成功，所述報警模塊自動啟動，以語音報警方式提示施工人員，同時，所述上位機顯示模塊實時顯示地下物障埋設(shè)的位置、方位及距離信息。且將所述車載式無線地下物障探測裝置應(yīng)用于所述施工機械中，可以快速、高效、無損及實時的展示地下物障的圖像信息，避免所述施工機械作業(yè)時因前期探測結(jié)構(gòu)不符或探測缺失所造成的施工過程中損壞地下物障。上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性的描述，顯然本實用新型的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，包括探地雷達(dá)主機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中， 所述探地雷達(dá)主機包括主控制器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機構(gòu)； 所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射模塊、接收模塊及數(shù)據(jù)采集裝置； 所述發(fā)射模塊向地面介質(zhì)發(fā)送探測信號； 所述接收模塊接收所述發(fā)射模塊經(jīng)所述地面介質(zhì)后的反射信號； 所述數(shù)據(jù)采集裝置采集所述反射信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，所述發(fā)射模塊包括發(fā)射電路、發(fā)射機與發(fā)射天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，所述接收模塊包括接收天線、接收機與接收電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，所述探地雷達(dá)主機與所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取無線通訊方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，還包括濾波電路，所述濾波電路設(shè)于所述數(shù)據(jù)采集裝置與所述接收電路之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括無線傳輸模塊與圖像處理模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，所述執(zhí)行結(jié)構(gòu)包括報警模塊與上位機顯示模塊。
8.一種施工機械，包括如權(quán)利要求1至權(quán)利要求7任一項所述的車載式無線地下物障探測裝置，其特征在于，所述探地雷達(dá)主機安裝于所述施工機械的駕駛室內(nèi)，所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)安裝于所述施工機械的臂前端或鏟斗上。
專利摘要本實用新型公開了一種車載式無線地下物障探測裝置及施工機械，其中車載式無線地下物障探測裝置包括探地雷達(dá)主機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。所述探地雷達(dá)主機與所述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取無線通訊方式，可以實時完成地下物障信息的采集，并通過數(shù)據(jù)處理裝置處理后與預(yù)存于專家系統(tǒng)中的既定圖像的特征參數(shù)進行匹配，一旦匹配成功，報警模塊自動啟動，以語音報警方式提示施工人員，同時，上位機顯示模塊實時顯示地下物障埋設(shè)的位置、方位及距離信息。且將所述車載式無線地下物障探測裝置應(yīng)用于施工機械中，可以快速、高效、無損及實時的展示地下物障的圖像信息，避免所述施工機械作業(yè)時因前期探測結(jié)構(gòu)不符或探測缺失所造成的施工過程中損壞地下物障。
文檔編號G01S13/04GK202995037SQ20122048689
公開日2013年6月12日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者顏慧, 孫雪冬, 劉騰輝, 鄒陽貴, 石偑燕 申請人:顏慧