[发明专利]一种用于勘探溶洞内部结构的探测装置及其勘探方法

说明书

技术领域

本发明涉及溶洞探测领域，具体涉及一种用于勘探溶洞内部结构的探测装置及其勘探方法。

背景技术

在修建公路桥梁和铁路的过程中，通常需要预先勘探钻孔之处是否存在溶洞，并探测溶洞的内部结构，现阶段通常使用的勘探方法包括电法勘探、地震勘探、声波勘探、重力勘探、磁力勘探、放射性勘探和地质雷达勘探、无线电波透视法和地震CT(Computed Tomography计算机断层扫描)法。

现有的勘探方法存在以下缺陷：

(1)电法勘探、地震勘探、声波探测、重力勘探、磁力勘探、放射性勘探和地质雷达勘探均只能判断是否存在溶洞，难以确定溶洞的大小及其内部结构，需要对所有的溶洞采取相同的清理措施，清理成本较高。

(2)无线电波透视法和地震CT法需要预先开挖钻孔，然后在孔内架设测试仪器并进行探测，由于溶洞内地质条件复杂，无线电波透视仪器和CT仪的分辨率均较低，后期需要对图像进行多次校正，不仅增加了劳动强度，而且延长了施工周期。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于勘探溶洞内部结构的探测装置及其勘探方法，能够降低清理成本，缩短施工周期。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于勘探溶洞内部结构的探测装置，包括第一防护罩、第二防护罩、第三防护罩和测试电缆，第一防护罩通过第二防护罩与第三防护罩连接，测试电缆设置于第一防护罩的顶部，所述第一防护罩的内部设置有动力装置和信号转换装置；

所述第二防护罩的内部设置有旋转摄像头、激光头和第一照明装置，可旋转摄像头水平放置，所述激光头位于旋转摄像头的镜头下方，激光头与旋转摄像头固定连接，定义激光头与旋转摄像头之间的距离为L2，为3cm≤L2≤20cm处，激光头与竖直方向之间的夹角α为40°～70°；可旋转摄像头与第一照明装置固定连接，旋转摄像头与动力装置、信号转换装置电连接；

所述第三防护罩的内部设置水平设置有第二照明装置，第二照明装置的底部纵向设置有用于探测深度的深度摄像头。

在上述技术方案的基础上，所述第一照明装置包括第一电路板和若干第一LED灯，第一电路板竖直设置于第二防护罩的内部，所述若干第一LED灯均位于第一电路板的一侧，若干第一LED灯均与第一电路板电连接；所述旋转摄像头的镜头与若干第一LED灯同侧设置。

在上述技术方案的基础上，所述第二照明装置包括第二电路板和若干第二LED灯，第二电路板水平设置于第三防护罩的内部，若干第二LED灯均位于电路板的下表面，若干第二LED灯均与第二电路板电连接，所述深度摄像头位于第二电路板的底部。

在上述技术方案的基础上，所述L2为6cm。

在上述技术方案的基础上，所述第二防护罩、第三防护罩均采用透明材料制成。

在上述技术方案的基础上，所述α为60°。

在上述技术方案的基础上，所述旋转摄像头的视角为120°～160°。

一种基于如权利要求1～7中任一项所述的用于勘探溶洞内部结构的探测装置的勘探方法，包括以下步骤：

A、将探测装置放入待测钻孔内，通过深度摄像头拍摄钻孔底部的图像，根据钻孔底部的图像判断钻孔内是否为溶洞，若是，转入步骤B；若否，停止勘探；

B、将测试电缆放入待探测的溶洞洞口，调整测试电缆进入洞口的长度为h1，10cm≤h1≤30cm，选择溶洞内的任意一个溶洞壁作为待测溶洞壁，通过激光灯在待测溶洞壁上投点，将该投点作为待测点；通过旋转摄像头拍摄待测点所在平面的图像，作为待测图像；

C、确定摄像头中心在图像上的投影点，作为参考点，计算参考点与待测点之间的距离；将参考点与待测点之间的距离定义为L1，将横向摄像头的中心与待测点所在的平面之间的距离定义为L3；

根据公式(L1+L2)/L3＝cotβ，β＝α，可知cotβ＝cotα，L3＝(L1+L2)/cotα；

D、调整测试电缆进入洞口的长度至h2，5cm≤h2-h1≤10cm，h2＜(溶洞深度-探测装置深度)，重复执行步骤B～C，直至确定溶洞内的全景。

在上述技术方案的基础上，步骤C中所述确定摄像头中心在图像上的投影点包括以下步骤：

C1、预制高斯模板，高斯模板的正态分布方程为：