水下遥控检测和处置作业设备及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种水下遥控检测和处置作业设备，包括系缆绞盘、地面控制台、检测机器人和作业履带车；检测机器人包括浮体以及安装于浮体上的声呐、推进器和密封舱；密封舱内置检测机器人的控制器和电源；作业履带车搭载清淤设备，并设有检测机器人安装座，通过检测机器人辅助作业；水下遥控检测和处置作业设备包括两套系缆，通讯系缆用于连接检测机器人与地面控制台，供电及通讯系缆用于连接作业履带车与地面控制台。本发明专利技术可在不影响排水隧道正常运行的前提下，在地面遥控完成隧道的检测和处置作业，大幅提高排水隧道运维的经济性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
水下遥控检测和处置作业设备及其施工方法
本专利技术涉及水下检测及作业
，具体涉及一种水下遥控检测和处置作业设备及其施工方法。
技术介绍
当前城市因建筑密集，加上地铁和地下综合体开发，浅层地下空间的利用难度和成本都越来越大。深隧排水系统利用城市30～60m的深层地下空间，具有征地拆迁量少，对地面交通和建筑影响小，可实施性好等优点，是改善城市排水能力的重要手段之一。基于地铁盾构技术的广泛应用，深隧的施工技术已经不是难题，但在深隧使用维护上，面临隧道结构检测、淤泥清理等问题，现有应用于市政管道的维护机器人基本不能适用于深隧环境。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种水下遥控检测和处置作业设备及其施工方法，在不影响隧道的正常使用的情况下，检查隧道内的淤积和结构破损等状况，清理隧道淤积，提高了深隧维护的安全性和便利性，节约了维护成本，避免了因深隧维护影响隧道正常使用的问题。本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：一种水下遥控检测和处置作业设备，包括系缆绞盘和地面控制台，还包括检测机器人和作业履带车；所述检测机器人悬浮在隧道内的水体中或者搭载在所述作业履带车上；检测机器人包括浮体以及安装于所述浮体上的声呐、推进器和密封舱；所述声呐用于检测隧道内的淤积和隧道管壁腐蚀破损信息；所述推进器用于调整检测机器人的位置；所述密封舱内置检测机器人的控制器和电源；所述作业履带车搭载清淤设备或其他水下作业工具，沉在隧道底部爬行，作业履带车上设有检测机器人安装座，用于搭载所述检测机器人，通过检测机器人辅助作业；所述水下遥控检测和处置作业设备包括两套系缆，分别为通讯系缆和供电及通讯系缆，所述通讯系缆用于连接所述检测机器人与地面控制台，所述供电及通讯系缆用于连接所述作业履带车与地面控制台；地面控制台采集并显示设备检测到的信息，并能根据检测信息控制设备在隧道中的动作；地面控制台处设有电源为作业履带车供电；所述系缆绞盘用于回收和释放检测作业设备与地面控制台之间的连接系缆。上述方案中，还包括投放回收装置，用于将水下检测机器人和作业履带车从地面通过竖井投放到隧道，或在检测和作业完成后从隧道中将检测机器人和作业履带车安全地回收。上述方案中，所述投放回收装置内设有电缆计米器和电缆拉力测量传感器，分别用于检测作业设备的已作业距离和系缆拉力，作为设备回收的判断依据。上述方案中，所述投放回收装置底部设有高度可以调节的支腿，能适应竖井底部与隧道最低点的高度差；投放回收装置在作业履带车出口方向设有挡板，作业履带车从装置内出来时，可推开挡板，使挡板能搭接在隧道与回收仓之间，使履带车顺利驶入隧道。上述方案中，所述作业履带车上安装有可伸缩的支撑杆，支撑杆顶端转动安装有偏心轴从动球形转轮，用于与隧道顶部接触，作业履带车在爬行时伸出所述支撑杆将车体压在隧道管壁上，与隧道管壁形成一点两线的接触，整体呈倒“Y”字型。上述方案中，所述清淤设备包括清淤作业滚刷，所述清淤作业滚刷能够相对车体转动以调整作业姿态。上述方案中，所述通讯系缆为长而细的零浮力系缆，包含通讯光纤和凯夫拉纤维；所述供电及通讯系缆为短而粗的铠装系缆，包含供电电缆、通讯光纤和凯夫拉纤维。上述方案中，所述检测机器人还包括涡轮发电机，所述涡轮发电机利用隧道内水流发电，为检测机器人补充电能。上述方案中，所述通讯系缆和供电及通讯系缆内有多芯冗余光纤，取其中一芯用作形状检测传感器，检测系缆的整体形状，并作为控制系缆收放的参考依据。相应的，本专利技术还提出上述水下遥控检测和处置作业设备的施工方法，包含步骤：1)将设备的各个部件运输至施工现场，安装在适当的工位，通过通讯系缆将检测机器人与地面控制台连接；2)通过提升设备将检测机器人投放到竖井底部；3)释放通讯系缆，检测机器人在水流作用下前行，通过声呐检测隧道内的淤积和结构特征，检测数据通过通讯系缆实时传输至地面控制台；4)回收通讯系缆，将检测机器人提升到地面；5)将检测机器人安装在作业履带车上，换用供电及通讯系缆连接作业履带车与地面控制台，整体投放至竖井的底部；6)在声呐的检测辅助下，控制作业履带车驶入隧道；7)同步控制供电及通讯系缆释放和作业履带车前进，完成沿途的处置作业；8)当前行到距相邻下一个竖井总距离的一半时，控制供电及通讯系缆回收和作业履带车后退至竖井的底部；9)将作业履带车旋转180°，并重新沉放至竖井底部；10)同步控制供电及通讯系缆释放和作业履带车前进，完成逆水流方向的处置作业；11)当前行到距竖井总距离的一半时，控制作业履带车退回，并回收到地面；12)将全部设备运输到相邻下一个竖井，重复步骤1)至11)直至完成整条隧道的作业。本专利技术的有益效果在于：本专利技术遥控检测和处置作业设备，可在不影响排水隧道正常运行的前提下，在地面遥控完成隧道的检测和处置作业，大幅提高排水隧道运维的经济性和安全性。相比传统的水下检测和处置作业设备更能适应于竖井深度大、区间距离长、水流速度快、水体杂质多、隧道满容等苛刻条件的排水隧道环境。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术水下遥控检测和处置作业设备的检测作业总示意图；图2是本专利技术水下遥控检测和处置作业设备的检测作业隧道截面示意图；图3是本专利技术水下遥控检测和处置作业设备的处置作业总示意图；图4是本专利技术水下遥控检测和处置作业设备的处置作业隧道截面示意图；图5-6是本专利技术水下遥控检测和处置作业设备的检测机器人的结构图；图7是本专利技术水下遥控检测和处置作业设备的作业履带车的结构图。图中：10、检测机器人；11、浮体；12、声呐；13、推进器；14、保护外框架；15、通信系缆；16、密封舱；17、涡轮发电机；20、作业履带车；21、清淤设备；22、履带；23、支撑杆；24、检测机器人安装座；30、系缆绞盘；31、通讯系缆；32、供电及通讯系缆；40、地面控制台；50、提升设备；60、投放回收装置；61、支腿；62、挡板；201、竖井；202、相邻下一竖井；203、竖井和隧道外界岩土；204、污水；205、隧道管壁。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术针对深隧排水工程竖井深度大、区间距离长、水流速度快、水体杂质多、隧道满容等特点，提供一种水下遥控检测和处置作业设备，如图1-4所示，水下遥控检测和处置作业设备包括检测机器人10、作业履带车20、系缆绞盘30、地面控制台40、提升设备50和投放回收装置60。检测机器人10携带声呐，水下摄像头，听水器等传感器，探测水下结构并采集音视频信号，悬浮在隧道内的水体中或者搭载在作业履带车20上，检测隧道内的淤积和隧道管壁205腐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下遥控检测和处置作业设备，包括系缆绞盘(30)和地面控制台(40)，其特征在于，还包括检测机器人(10)和作业履带车(20)；/n所述检测机器人(10)悬浮在隧道内的水体中或者搭载在所述作业履带车(20)上；检测机器人(10)包括浮体(11)以及安装于所述浮体(11)上的声呐(12)、推进器(13)和密封舱(16)；所述声呐(12)用于检测隧道内的淤积和隧道管壁腐蚀破损信息；所述推进器(13)用于调整检测机器人(10)的位置；所述密封舱(16)内置检测机器人(10)的控制器和电源；/n所述作业履带车(20)搭载清淤设备(21)或其他水下作业工具，沉在隧道底部爬行，作业履带车(20)上设有检测机器人安装座(24)，用于搭载所述检测机器人(10)，通过检测机器人(10)辅助作业；/n所述水下遥控检测和处置作业设备包括两套系缆，分别为通讯系缆(31)和供电及通讯系缆(32)，所述通讯系缆(31)用于连接所述检测机器人(10)与地面控制台(40)，所述供电及通讯系缆(32)用于连接所述作业履带车(20)与地面控制台(40)；/n地面控制台(40)采集并显示设备检测到的信息，并能根据检测信息控制设备在隧道中的动作；地面控制台(40)处设有电源为作业履带车(20)供电；/n所述系缆绞盘用于回收和释放检测作业设备与地面控制台之间的连接系缆。/n...

【技术特征摘要】
1.一种水下遥控检测和处置作业设备，包括系缆绞盘(30)和地面控制台(40)，其特征在于，还包括检测机器人(10)和作业履带车(20)；
所述检测机器人(10)悬浮在隧道内的水体中或者搭载在所述作业履带车(20)上；检测机器人(10)包括浮体(11)以及安装于所述浮体(11)上的声呐(12)、推进器(13)和密封舱(16)；所述声呐(12)用于检测隧道内的淤积和隧道管壁腐蚀破损信息；所述推进器(13)用于调整检测机器人(10)的位置；所述密封舱(16)内置检测机器人(10)的控制器和电源；
所述作业履带车(20)搭载清淤设备(21)或其他水下作业工具，沉在隧道底部爬行，作业履带车(20)上设有检测机器人安装座(24)，用于搭载所述检测机器人(10)，通过检测机器人(10)辅助作业；
所述水下遥控检测和处置作业设备包括两套系缆，分别为通讯系缆(31)和供电及通讯系缆(32)，所述通讯系缆(31)用于连接所述检测机器人(10)与地面控制台(40)，所述供电及通讯系缆(32)用于连接所述作业履带车(20)与地面控制台(40)；
地面控制台(40)采集并显示设备检测到的信息，并能根据检测信息控制设备在隧道中的动作；地面控制台(40)处设有电源为作业履带车(20)供电；
所述系缆绞盘用于回收和释放检测作业设备与地面控制台之间的连接系缆。


2.根据权利要求1所述的水下遥控检测和处置作业设备，其特征在于，还包括投放回收装置(60)，用于将水下检测机器人和作业履带车从地面通过竖井投放到隧道，或在检测和作业完成后从隧道中将检测机器人和作业履带车安全地回收。


3.根据权利要求2所述的水下遥控检测和处置作业设备，其特征在于，所述投放回收装置(60)内设有电缆计米器和电缆拉力测量传感器，分别用于检测作业设备的已作业距离和系缆拉力，作为设备回收的判断依据。


4.根据权利要求2所述的水下遥控检测和处置作业设备，其特征在于，所述投放回收装置(60)底部设有高度可以调节的支腿(61)，能适应竖井底部与隧道最低点的高度差；投放回收装置(60)在作业履带车出口方向设有挡板(62)，作业履带车从装置内出来时，可推开挡板(62)，使挡板能搭接在隧道与回收仓之间，使履带车顺利驶入隧道。


5.根据权利要求1所述的水下遥控检测和处置作业设备，其特征在于，所述作业履带车(20)上安装有可伸缩的支撑杆(23)，支撑杆顶端转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琨，王辉，王开强，孙庆，崔健，王畅，吴剑波，
申请(专利权)人：中建三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42