一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置制造方法及图纸

一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，包括舱体本体，所述舱体本体上设置有图像采集单元；所述舱体本体的内腔中还设置有数据采集单元；所述图像采集单元和数据采集单元均连接至控制系统；其中，图像采集单元用于采集救援提升舱运行时井筒结构的视频信息；所述数据采集单元主要包括激光测距传感器、拉压力传感器和编码器，激光测距传感器用于实时获取该测量装置到井壁的距离，拉压力传感器用于实时采集该测量装置运行时钢丝绳末端承受的拉力和压力，编码器用于实时获取该测量装置所处的深度和运行的速度。本发明专利技术可以对救援井井筒进行实时监测，并通过地面上的上位机实时获得具体的井筒结构参数，及时获知救援提升过程中的潜在风险。

【技术实现步骤摘要】
一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置
本专利技术属于矿难应急救援
，涉及一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置。
技术介绍
钻孔救援是近年来矿难应急救援领域出现的一种新型救援方式，通过地面钻竖直孔构造救援井，使用救援提升舱将被困人员提升至地面，已在全世界范围内多次成功运用，但钻孔救援尚处于发展阶段，信息化程度薄弱。救援提升过程中随时可能发生不可预测的突发性事故，如井筒变形或损坏，直接影响提升工作的顺利进行。以往的矿用救援提升舱够实现被困人员的转移与保护，也可以通过舱外的摄像头观察到井筒的状况，但无法得到具体的井筒结构参数，也无法确保井筒变形处救援提升舱的通过性能，可能会造成提升舱的卡滞或损坏，直接影响救援的进度。因此，钻孔救援需要更先进的技术和更具体的救援井状态信息，保证救援过程的顺利进行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，通过六个激光测距传感器获得救援提升舱到井壁的距离，并运用最小二乘圆法进行拟合处理，得到救援井井筒的结构参数，并结合救援提升舱所处的深度、拉压力、摄像视频等信息，显示于上位机界面中。本专利技术可以装在矿用救援提升舱中，能够在矿难救援过程中对救援井井筒进行实时监测，并通过地面上的上位机及时获知救援提升过程中的潜在风险，指导救援提升工作的顺利进行。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，包括舱体本体，所述舱体本体上设置有图像采集单元；所述舱体本体的内腔中还设置有数据采集单元；所述图像采集单元和数据采集单元均连接至控制系统；其中，图像采集单元用于获取救援提升舱运行时井筒结构的视频信息；所述数据采集单元包括六个激光测距传感器，六个激光测距传感器呈圆周方向均布在舱体本体的内腔底板上，用于采集激光测距传感器到井壁的距离，所述数据采集单元还用于采集该测量装置所处的深度、运行的速度以及该测量装置运行时钢丝绳末端承受的拉力和压力。优选地，所述图像采集单元包括两个矿用本安型摄像机，两个矿用本安型摄像机分别通过摄像机支架安装在舱体本体顶部外表面和底部外表面上；所述矿用本安型摄像机用于获取救援提升舱运行时井筒结构的视频信息，并将采集到的传输至控制系统。优选地，六个激光测距传感器中呈180°布置的两个激光测距传感器的激光射线共线且其反向延长线均过底板圆的中心；所述舱体本体的侧壁上沿其圆周方向均布有六个圆孔；六个圆孔的开设位置与六个激光测距传感器的安装位置一一对应。优选地，所述数据采集单元还包括用于获取该测量装置所处深度和运行速度的编码器。优选地，所述控制系统包括第一矿用调制解调器、第一采集卡、第一机箱、上位机、第二采集卡、第二机箱、第二矿用调制解调器；其中，所述图像采集单元的输出端依次经过第一矿用调制解调器和第二矿用调制解调器连接上位机的输入端；数据采集单元的输出端分别与第一采集卡和第二采集卡连接，所述第一采集卡安装在第一机箱上，第一机箱与上位机连接；所述第二采集卡安装在第二机箱上，所述第二机箱与上位机连接。优选地，所述舱体本体的顶部外表面中心位置处设置有吊钩机构。优选地，所述吊钩机构包括第一吊环螺钉，所述第一吊环螺钉安装在舱体本体的顶部外表面的中心位置处；第一吊环螺钉的自由端连接有连接卡扣；所述连接卡扣连接有第二吊环螺钉；所述第二吊环螺钉的自由端连接有拉压力传感器；所述拉压力传感器还连接有第三吊环螺钉，所述第三吊环螺钉的自由端连接有钢丝绳。所述拉压力传感器用于获取该测量装置运行时钢丝绳末端承受的拉力和压力。一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量方法，基于所述的一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，包括以下步骤：根据六个激光测距传感器到井壁的测距值以及其安装位置，利用最小二乘圆法来确定救援井井筒的结构参数，所述救援井井筒的结构参数为井筒各截面轮廓曲线的理想中心坐标及半径值。并结合编码器和拉压力传感器得到的该测量装置所处深度、运行速度、所承受的拉压力信息，显示于上位机人机界面上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，解决了现有技术不能参数化地得到井筒的结构参数、获取救援提升舱运行状态参数单一的问题，本专利技术能够获得救援井井筒各截面轮廓曲线的理想中心坐标及半径值等井筒结构参数及救援提升舱运行状态信息，且获取到的不同信息可以做到相互补充、相互验证，能够在救援提升舱运行过程中实时监测到可能发生的井筒变形，能够提高救援效率，指导救援提升工作的顺利进行。附图说明图1是救援井井筒动态测量装置外观结构图；图2是救援井井筒动态测量装置的俯视剖面图；图3是救援井井筒动态测量装置中机箱和采集卡的连接方式图；图4是救援井井筒动态测量装置的总体结构框图；图5是救援井井筒动态测量装置的测量原理图；图6是救援井井筒动态测量上位机软件的人机界面。附图标记说明如下：1、舱体本体；2、舱门；3、吊环螺钉；4、连接卡扣；5、拉压力传感器；6、钢丝绳；7、通信电缆线；8、矿用本安型摄像机；9、内六角螺栓；10、垫片；11、摄像机支架；12、隔爆外壳；13、激光测距传感器；14、铰链；15、激光测距传感器电缆线；16、十字槽盘头螺钉；17、第一矿用调制解调器；18、变送器；19、矿用本安型直流电源；20、电源接线端子；21、电源输入线；22、第一机箱；23、第一采集卡；24、采集卡接线端子；25、采集卡输入电缆线；26、分线盒；27、上位机；28、编码器；29、第二采集卡；30、第二机箱；31、第二矿用调制解调器。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1-图6所示，本专利技术提供的一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，包含井下和地面两部分。井下部分为装置的核心部件，包括圆柱形结构的舱体本体1，所述舱体本体1的侧壁上设置有两个舱门2，两个舱门2呈180°布置。所述舱体本体1的顶部外表面中心位置处设置有吊钩机构；同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，其特征在于，包括舱体本体(1)，所述舱体本体(1)上设置有图像采集单元；所述舱体本体(1)的内腔中还设置有数据采集单元；所述图像采集单元和数据采集单元均连接至控制系统；其中，图像采集单元用于获取救援提升舱上下运行时井筒结构的视频信息；所述数据采集单元包括六个激光测距传感器(13)，六个激光测距传感器(13)呈圆周方向均布在舱体本体(1)的内腔底板上，用于实时采集激光测距传感器(13)到井壁的距离，所述数据采集单元还用于实时采集该测量装置所处的深度、运行的速度以及测量装置运行时钢丝绳末端承受的拉力和压力。/n

【技术特征摘要】
1.一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，其特征在于，包括舱体本体(1)，所述舱体本体(1)上设置有图像采集单元；所述舱体本体(1)的内腔中还设置有数据采集单元；所述图像采集单元和数据采集单元均连接至控制系统；其中，图像采集单元用于获取救援提升舱上下运行时井筒结构的视频信息；所述数据采集单元包括六个激光测距传感器(13)，六个激光测距传感器(13)呈圆周方向均布在舱体本体(1)的内腔底板上，用于实时采集激光测距传感器(13)到井壁的距离，所述数据采集单元还用于实时采集该测量装置所处的深度、运行的速度以及测量装置运行时钢丝绳末端承受的拉力和压力。


2.根据权利要求1所述的一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，其特征在于，所述图像采集单元包括两个矿用本安型摄像机(8)，两个矿用本安型摄像机(8)分别通过摄像机支架(11)安装在舱体本体(1)顶部外表面和底部外表面上；所述矿用本安型摄像机(8)用于获取救援提升舱运行时井筒结构的视频信息，并将采集到的视频信息传输至控制系统。


3.根据权利要求1所述的一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置，其特征在于，六个激光测距传感器(13)中呈180°布置的两个激光测距传感器(13)的激光射线共线且其反向延长线均过底板圆的中心；
所述舱体本体(1)的侧壁上沿其圆周方向均布有六个圆孔；六个圆孔的开设位置与六个激光测距传感器(13)的安装位置一...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾海荣，郭项伟，刘一哲，张雅倩，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61