一种用于沉井的声呐测量支架及测量方法技术

本发明专利技术涉及一种用于沉井的声呐测量支架，其特征在于包括：基架(1)，用于架设在沉井的井口上；连接杆(2)，竖向设置并能上下移动地连接在基架(1)上，以伸入或伸出沉井，该连接杆(2)的底部设有用于连接声呐探头(100)的连接部(21)；驱动机构(3)，设置在基架(1)上并与连接杆(2)传动连接，以驱动连接杆(2)上下移动。本发明专利技术还公开了应用上述声呐测量支架的测量方法。与现有技术相比，本申请无需工作人员下至井内即可测量沉井。

【技术实现步骤摘要】
一种用于沉井的声呐测量支架及测量方法
本专利技术属于声呐测量
，具体涉及一种用于沉井的声呐测量支架及测量方法。
技术介绍
污水沉井是一种现代建设工程中经常碰到的地下障碍物，为了保证建设工程顺利安全实施，一般需要查明污水沉井准确的地下空间位置以及连接管道。目前普遍采用的方法是蛙人下井测量，该方法存在人员安全问题，且测量精度低(精确一般为±50cm)。声呐是一种海洋领域常用的水下测量设备，其利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测，如申请号为CN201810753834.8的专利技术专利申请《一种基于图像声呐的水下定位系统及其工作方法》(申请公布号为CN108614269A)、专利号为ZL201620626800.9的技术专利《一种侧扫声呐固定式拖曳杆》(授权公告号为CN205691769U)等公开的结构。现有技术中也有将声呐应于测量桥梁沉井水下的情况，如专利号为ZL201810134126.6的专利技术专利《一种桥梁沉井水下三维机械扫描声呐监测方法》(授权公告号为CN108316365B)，其包括如下步骤：选择未施工沉井隔仓，将三维机械扫描声呐下放至水下，进行扫测；对三维机械扫描声呐采集的数据采用处理软件进行拼图和除噪，得到三维点云立体图像；在三维点云立体图像中获取所需信息。该方法采用声呐进行水下监测，不再需要潜水员下水探摸，但仍需要工作人员下至沉井内，以安装声呐装置；同时，声呐采集到的数据坐标仅是相对坐标，即声呐只能检测沉井内部的形状、尺寸等参数，而无法知道这些参数与沉井所在的当地绝对坐标的关系，也就是声呐采集到的相对坐标无法转换到沉井所在的当地绝对坐标，进而不利于工作人员根据当地的坐标了解沉井内部的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种无需工作人员下至井内即可测量沉井的用于沉井的声呐测量支架。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种能将声呐测得的相对坐标数据转换为当地绝对坐标的用于沉井的声呐测量支架。本专利技术所要解决的第三个技术问题是提供一种应用上述声呐测量装置对沉井进行测量的测量方法。本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于沉井的声呐测量支架，其特征在于包括：基架，用于架设在沉井的井口上；连接杆，竖向设置并能上下移动地连接在基架上，以伸入或伸出沉井，该连接杆的底部设有用于连接声呐探头的连接部；驱动机构，设置在基架上并与连接杆传动连接，以驱动连接杆上下移动。进一步地，所述基架包括：操作板，水平设置，其上开设有供连接杆穿过的通孔；支撑脚，其上端部与操作板相连，以将操作板水平支撑在上述井口之上，该支撑脚有至少三个，且各支撑脚分布在上述通孔的外围。为保证连接杆能沿着通孔上下移动并保持竖直状态而不倾斜，进一步地，还包括有导向板，该导向板竖向设置在所述操作板上并与连接杆相对，导向板与连接杆上设有相互配合的导向条和导向卡槽，且导向条和导向卡槽竖向延伸。为使操作板处于水平位置，各所述支撑脚上分别设有用于调节支撑高度的调节结构，以使操作板处于水平状态。操作板上设有显示操作板是否处于水平位置的水平气泡仪。上述调节结构可采用伸缩方式、增加或减少垫片的方式等，优选地，所述调节结构包括螺柱、螺母和底座，所述螺柱的上端沿着支撑脚的长度方向插设在支撑脚的下端内并与支撑脚螺纹连接，螺柱的下端具有球头部，所述螺母套设在螺柱上，所述底座上设有供所述球头部卡入而使球头部沿其转动的凹槽。进而通过转动螺柱，并将螺母拧紧并抵接在支撑脚的下端面上即可实现调节定位。在上述方案中，所述驱动机构包括齿轮、与齿轮相连以驱动齿轮转动的手轮，所述连接杆上设有与齿轮配合的齿条，该齿条竖向延伸。操作者手动旋转手轮，即可带动齿轮转动，进而驱动连接杆上下移动。当然，驱动机构也可采用电机驱动齿轮转动。本申请考虑到沉井一般位于室外，为了便于操作，优选手轮手动驱动。声呐探头的顶部一般连接有导线，为连接声呐探头且使得导线能穿出，所述连接部的纵截面呈“凸”字型，其包括上下相连的竖板和横板，所述横板上设有用于连接声呐探头的连接孔，且横板中央开设有供声呐探头上的导线穿过的导线孔，所述竖板底部上开设有与导线孔相贯通以供导线穿出的开口，竖板顶部与连接杆的底部相连。为进一步解决上述第二个技术问题，优选地，所述声呐探头上设有指示箭头，该指示箭头指向声呐探头本身的坐标系统里的其中任何一个方向；所述连接杆的顶部设有用于安装棱镜或天线的接头，且连接杆的顶部设有激光发射器，激光发射器射出的激光方向与声呐探头上指示箭头的指向一致。在使用时，棱镜配合全站仪使用，天线配合GPS测量仪使用，棱镜与全站仪，以及天线与GPS测量仪之间的使用方式参照现有技术。现有的声呐上的指示箭头多指向声呐探头本身的坐标系统里的北方向(即三维系统中Y轴指向的方向)，以示意使用者在得到测量到的坐标数据时根据这个方向进行处理。当然，指示箭头也可指向其它方向，如南方向、南北方向等。该激光发射器优选为激光笔。所述声呐优选为能实现三维扫描的双轴扫描声呐(即DAS声呐)。双轴扫描声呐是一种主动声呐，利用发射基阵向水中发射声脉冲，通过这些脉冲产生的回声对水下目标进行测距、定位及识别。扫描声呐连续发射调频波，遇到目标时就会产生回波，由于声呐与目标都是静止的，回波的形状与发射信号只不过落后一段时间2R/c(其中R代表距离，c代表声速)。目标距离R越大，回波落后时间就越长，则在同一时刻回波频率与发射频率之间的差值f就越大。将目标的回波和发射波同时送入混频器中，在混频器的输出端利用频率选择器就可以算出差值f，进而得出距离R值。由于双轴扫描声呐采用双轴系统，是一种三维扫描声呐系统，扫描获取的距离R为两者之间的空间距离，进而可以获取目标物相对于声呐探头的三维坐标X，Y，Z，给人以良好的立体效果，更加逼真、形象。本专利技术解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有如上所述的声呐测量支架进行测量的测量方法，其特征在于包括如下步骤：一、将基架架设在沉井的井口上，将声呐探头安装在连接杆的连接部上，然后向下移动连接杆，使声呐探头伸入沉井内；二、待声呐探头下沉至所需位置时，启动声呐进行扫描，并获得沉井内的目标物相对于声呐探头的相对坐标值；同时，采用与棱镜配合的全站仪或者与天线配合的GPS测量仪测量激光方向上至少一点和连接杆上至少一点的绝对坐标值，或采用与棱镜配合的全站仪或者与天线配合的GPS测量仪测量激光方向上至少两点的绝对坐标值；为提高结果的准确性，所取的两点的位置尽可能远。三、以上述绝对坐标值所在的坐标系为目标坐标系，将相对坐标值进行坐标转换，即将相对坐标值转换为目标坐标系中的坐标值即可。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过设置基架、连接杆和驱动机构，使得声呐通过连接杆即可伸入沉井内进行测量，解决了传统蛙人下井测量带来的安全问题；且本申请采用声呐测量，能将测量精度提升至±5cm；通过在连接杆顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于沉井的声呐测量支架，其特征在于包括：/n基架(1)，用于架设在沉井的井口上；/n连接杆(2)，竖向设置并能上下移动地连接在基架(1)上，以伸入或伸出沉井，该连接杆(2)的底部设有用于连接声呐探头(100)的连接部(21)；/n驱动机构(3)，设置在基架(1)上并与连接杆(2)传动连接，以驱动连接杆(2)上下移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于沉井的声呐测量支架，其特征在于包括：
基架(1)，用于架设在沉井的井口上；
连接杆(2)，竖向设置并能上下移动地连接在基架(1)上，以伸入或伸出沉井，该连接杆(2)的底部设有用于连接声呐探头(100)的连接部(21)；
驱动机构(3)，设置在基架(1)上并与连接杆(2)传动连接，以驱动连接杆(2)上下移动。


2.根据权利要求1所述的声呐测量支架，其特征在于所述基架(1)包括：
操作板(11)，水平设置，其上开设有供连接杆(2)穿过的通孔(110)；
支撑脚(12)，其上端部与操作板(11)相连，以将操作板(11)水平支撑在上述井口之上，该支撑脚(12)有至少三个，且各支撑脚(12)分布在上述通孔(110)的外围。


3.根据权利要求2所述的声呐测量支架，其特征在于：还包括有导向板(4)，该导向板(4)竖向设置在所述操作板(11)上并与连接杆(2)相对，导向板(4)与连接杆(2)上设有相互配合的导向条(25)和导向卡槽(40)，且导向条(25)和导向卡槽(40)竖向延伸。


4.根据权利要求2所述的声呐测量支架，其特征在于：各所述支撑脚(12)上分别设有用于调节支撑高度的调节结构，以使操作板(11)处于水平状态。


5.根据权利要求4所述的声呐测量支架，其特征在于：所述调节结构包括螺柱(13)、螺母(14)和底座(15)，所述螺柱(13)的上端沿着支撑脚(12)的长度方向插设在支撑脚(12)的下端内并与支撑脚(12)螺纹连接，螺柱(13)的下端具有球头部(131)，所述螺母(14)套设在螺柱(13)上，所述底座(15)上设有供所述球头部(131)卡入而使球头部(131)沿其转动的凹槽(151)。


6.根据权利要求1所述的声呐测量支架，其特征在于：所述驱动机构(3)包括齿轮(31)、与齿轮(31)相连以驱动齿轮(31)转动的手轮(32)，所述连接杆(2)上设有与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恒，何文峰，徐长虹，胡玉洋，王英林，陈长青，崔逍，
申请(专利权)人：宁波市测绘和遥感技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33