CN201277030Y - 一种水平导向钻随钻探测预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于水平导向钻的随钻探测预警装置，包括地下随钻探测装置和地面数据处理装置，两装置通过两芯通讯电缆连接。地下随钻探测装置安装于水平导向钻钻杆与回括器或水平导向钻钻杆与导向板之间。其优点在于，将水平导向钻的施工工艺和探测工艺紧密结合，实现随钻探测，可有效地在施工过程中探测施工路线附近存在的管线，从而避免施工事故的发生。

Description

一种水平导向钻随钻探测预警装置

技术领域

本实用新型涉及发一种探测预警装置，特别涉及一种用于水平导向钻的随钻探测预警装置。

背景技术

水平导向钻是一种应用于城市市政建设中的非开挖施工设备，由于其施工过程位于地下，不能直接观察到，所以必须事先准确了解现有地下管线的准确分布，否则很容易破坏地下现有管线，带来施工事故。目前，一般采用地面工作的物探设备来探测地下管线的分布情况，如探地雷达、地下管线探测仪等。但由于探测原理的限制，在地下水丰富、管线分布复杂的场合，会存在一定的探测盲区。另外，地面探测设备的探测过程与水平导向的施工过程分别进行，所以在使用水平导向钻进行施工时，不能在施工过程出现危险时给钻机操作人员及时报警，从而无法及时采取适当的措施，避免事故发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在水平导向钻施工过程中边施工边探测的探测预警装置，可以实时探测施工轨迹附近现存的地下管线，从而当施工出现危险时，可以及时向操作人员告警。

为达到上述目的本实用新型提供了一种用于水平导向钻的随钻探测预警装置，包括地下随钻探测装置和地面数据处理装置，两装置通过两芯通讯电缆连接。其中，地下随钻探测装置安装于水平导向钻钻杆与回括器或导向板之间，其探头随水平导向钻钻杆转动，可以在施工中对施工轨迹周围的环境情况进行随钻探测。

所述的地下随钻探测装置由两个舱段组成，包括探头舱和随钻探测电路舱。探头舱和随钻探测电路舱之间通过12芯航空插头进行电气连接，通过螺纹和密封圈进行机械连接。

在所述的探头舱的舱体上安装有声波发射探头以及两个接收探头，舱内安装有电池组。所述的两个接收探头位于发射探头的同一侧。

所述的声波发射探头连接探头舱外的发射耦合模块。

随钻探测电路舱安装地下随钻探测单元电路板，并固定在随钻探测电路舱上，使电路板上的大功率元件可以通过舱体散热，保证其正常工作。

所述的地下随钻探测单元采用主动声波探测技术进行探测，其包括控制器MPU(微处理器)，连接控制器MPU输入端的探测信号采集模块以及分别连接控制器MPU输出端的控制逻辑电路FPGA(现场可编程门阵列)、声波信号激发模块、电源管理模块和高速数据传输模块。

其中，声波信号激发模块包括输入端分别连接控制器和控制逻辑电路的D/A(数模)转换器，D/A转换器的输出端连接信号隔离与功率放大模块，信号隔离与功率放大模块的输出端连接声波发射探头。

探测信号采集模块包括连接两个声波接收探头的信号调理电路以及连接调理电路输出的A/D(模数)转换器，A/D转换器同时连接控制逻辑电路的输出端并连接输出端到控制器。

控制逻辑电路的输入端连接控制器，输出端分别连接声波信号激发模块的D/A转换器以及探测信号采集模块的A/D转换器。

电源管理模块主要完成电源变化、系统自启动和节点管理功能，包括振动开关、触发电路、清零电路、功率放大电路、继电器、电池组和直流-直流电源变换集成模块。

高速数据传输电路直接由地下随钻探测单元的控制器MPU控制，并输出一路差分信号对接两芯通讯电缆。

所述的地面数据处理装置包括便携式电脑和高速数据传输电路，两者通过USB总线相连，高速数据传输电路的另一端通过所述的两芯通讯电缆连接地下随钻探测装置。

本实用新型的优点在于通过一小型化的探测设备，将水平导向钻的施工工艺和探测工艺紧密结合，实现随钻探测，可有效地在施工过程中探测施工路线附近存在的管线，从而避免施工事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型的的构成示意图。

图2A及2B为本实用新型的地下随钻探测装置的安装位置示意图。

图3为本实用新型的地下随钻探测装置的结构示意图。

图4为本实用新型的地下随钻探测单元逻辑框图。

图5为本实用新型的地面数据处理装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1～图5，介绍本实用新型的较佳实施方式。

如图1所示，本实用新型所述的用于水平导向钻的随钻探测预警装置，包括地下随钻探测装置101和地面数据处理装置102，两装置通过两芯通讯电缆103连接。

如图2A-2B所示，地下随钻探测装置101安装于水平导向钻钻杆201与回括器202或钻杆201与导向板203之间。

如图3所示，地下随钻探测装置101由两个舱段组成，包括探头舱310和随钻探测电路舱320。探头舱310和随钻探测电路舱320之间通过12芯航空插头进行电气连接，通过螺纹和密封圈进行机械连接。

其中探头舱310的舱体上安装有稀土铽镝铁大磁致伸缩材料声波发射探头311以及两个GYH-2型接收探头312，舱内安装有电池组313。

所述的两个接收探头312位于声波发射探头311的同一侧。

所述的声波发射探头311连接探头舱外的发射耦合模块314。

随钻探测电路舱320安装地下随钻探测单元321电路板，并固定在随钻探测电路舱320上，使电路板上的大功率元件可以通过舱体散热，保证其正常工作。

如图4所示，所述的地下随钻探测单元321采用主动声波探测技术进行探测，包括控制器MPU 410(C8051F047)，连接控制器MPU 410输入端的探测信号采集模块440以及分别连接控制器MPU 410输出端的控制逻辑电路420(XC3S 1500)、声波信号激发模块430、电源管理模块450和高速数据传输模块460。

其中，声波信号激发模块430包括输入端分别连接控制器MPU 410和控制逻辑电路420的12位D/A转换器431(LTC2631)，D/A转换器431的输出端连接信号隔离与功率放大模块432，信号隔离与功率放大模块432的输出端连接稀土铽镝铁大磁致伸缩材料声波发射探头311。声波信号激发模块430用以根据地面数据处理装置102的发出的信号和指令发射声波探测信号。

所述的D/A转换器431用来将控制器MPU 410输出的数字信号转化为模拟信号，信号隔离与功率放大模块432用来对D/A转换器431输出的模拟信号进行隔离放大，降低对控制器MPU 410和D/A转换器431等电路的干扰，以驱动声波发射探头311发出高强度的声波信号；所述的声波发射探头311用来将控制器MPU 410发出的经过D/A转换并隔离放大后电信号转换为声波信号。

探测信号采集模块440包括连接两个GYH-2型接收探头312的信号调理电路441以及连接信号调理电路441输出的12位A/D转换器442(AD574)，A/D转换器442同时连接控制逻辑电路420的输出端，并连接A/D转换器442的输出端到控制器MPU 410。探测信号采集模块440用以接收声波信号，经调理电路441去直、滤波，以及模数转换器442的采样后传输给控制器MPU410。

所述的接收探头312用来将土体中传播的声波信号转换为电信号，以便后续处理；所述的信号调理电路441用来对接收探头312接收到的声波信号进行滤波和放大，将信号电平调整在A/D转换器442对应的电压范围，该A/D转换器442对接收到的声波信号进行模数转换，以满足后续电路处理的要求。

控制逻辑电路420的输入端连接控制器MPU 410，输出端分别连接声波信号激发模块430的D/A转换器431以及探测信号采集模块440的A/D转换器442。

电源管理模块450主要完成电源变化、系统自启动和节点管理功能，包括振动开关、触发电路、清零电路、功率放大电路、继电器、电池组和直流-直流电源变换集成模块。

高速数据传输电路460直接由地下随钻探测单元321的控制器MPU410控制，并输出一路差分信号对接两芯通讯电缆103。高速数据传输电路460用于主控制器MPU 410于两芯通讯电缆103之间的信号传输。

如图5所示：所述的地面数据处理装置包括便携式电脑501和高速数据传输电路502，两者通过USB总线503相连，高速数据传输电路502的另一端通过所述的两芯通讯电缆103连接地下随钻探测装置101。

所述的便携式电脑501完成地下探测数据的解算、地下系统的探测控制和水平导向钻施工轨迹的解算；所述的高速数据传输电路502用于提供便携式电脑501与两芯通讯电缆103之间的信号传输。

Claims (11)

1.一种水平导向钻的随钻探测预警装置，包括地下随钻探测装置(101)和地面数据处理装置(102)，二者通过两芯通讯电缆(103)连接，其特征在于：地下随钻探测装置(101)安装于水平导向钻钻杆(201)与回括器(202)或水平导向钻钻杆(201)与导向板(203)之间。

2.如权利要求1所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的地下随钻探测装置(101)由两个舱段组成，分别为探头舱(310)以及随钻探测电路舱(320)，两个舱之间通过航空插头进行电气连接，通过螺纹和密封圈进行机械连接。

3.如权利要求2所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的随钻探测电路舱(320)内固定有地下随钻探测单元(321)电路板。

4.如权利要求3所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的地下随钻探测单元(321)包括控制器(410)，连接控制器(410)输入端的探测信号采集模块(440)以及分别连接控制器(410)输出端的控制逻辑电路(420)、声波信号激发模块(430)、电源管理模块(450)和高速数据传输模块(460)。

5.如权利要求4所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的声波信号激发模块(430)包括输入端分别连接控制器(410)和控制逻辑电路(420)的数模转换器(431)，数模转换器(431)的输出端连接信号隔离与功率放大模块(432)，信号隔离与功率放大模块(432)的输出端连接声波发射探头(311)。

6.如权利要求5所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的声波发射探头(311)安装于所述的探头舱(310)的舱体上。

7.如权利要求6所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的声波发射探头(311)连接探头舱(310)外的发射耦合模块(314)。

8.如权利要求4所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的探测信号采集模块(440)包括连接控制器(410)输入端的模数转换器(442)，模数转换器(442)的输入端连接控制逻辑电路(420)和调理电路(411)的输出端，调理电路(411)的输入端连接接收探头(312)。

9.如权利要求8所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的接收探头(312)安装于所述的探头舱(310)的舱体上。

10.如权利要求2所述的随钻探测预警装置，其特征在于：在所述的探头舱(310)的舱体上安装有接收探头(312)和声波发射探头(311)，接收探头(312)与声波发射探头(311)位于探头舱(310)舱体上的同一侧。

11.如权利要求1所述的随钻探测预警装置，其特征在于：所述的地面数据处理装置(102)包括电脑(501)和高速数据传输电路(502)，两者通过USB总线(503)相连，高速数据传输电路的另一端通过所述的两芯通讯电缆(103)连接地下随钻探测装置(101)。

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