[发明专利]一种用于钻爆法施工隧道工作面检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于钻爆法施工隧道的工作面检测装置及方法。所述工作面检测装置包括：控制系统、存储与传输系统、信息采集系统、照明与供电系统以及无人机；所述控制系统包括远距离无线电LoRa无线通讯模块、视觉模块以及信号强度检测模块；所述信号强度检测模块分别与所述LoRa无线通讯模块以及所述视觉模块相连接；所述信号强度检测模块用于检测无线通讯信号的强度，实现远程控制模式与自主作业模式之间的切换。采用本发明所提供的工作面检测装置及方法能够提高检查效率以及安全性。

技术领域

本发明涉及隧道爆破检测领域，特别是涉及一种用于钻爆法施工隧道工作面检测装置及方法。

背景技术

采用钻爆法开挖隧道时，工作面爆破是主要开挖工序，爆破时，先在工作面小部分范围内钻孔并放入适量炸药，先炸出一个小型槽口，为后面的爆破提供较多的临空面，随后由槽口扩大到整个工作面，按钻爆参数图布置炮眼位置，最后引爆炸药，实现工作面的开挖。

工作面爆破时，施工人员需要退离爆破处200m以上，以保证人身安全，爆破后需等待20～30分钟，待爆破产生的有毒有害气体被通风系统排出隧道外，以及烟雾散尽后，施工人员方可赶至工作面检查爆破质量及安全状况。检查内容主要包括工作面是否爆破平整；爆破产生的碎石是否存在体积过大需要锤击或爆破破碎；爆破后工作面围岩是否完整稳定等。检查无误后，方可进洞运输清理爆破的石碴并进行围岩支护。由于刚完成爆破后，工作面围岩暴露范围大，加上爆破产生的有毒有害气体或烟尘，无法在爆破后立刻进行人工对工作面爆破效果的检查与判断，从而导致目前钻爆开挖隧道施工整体功效很低。

无人机一般通过GPS信号进行飞行控制，但在隧洞等封闭地下空间中，由于没有GPS信号，操作人员无法控制无人机的飞行和返航路径，这使得无人机在隧洞内的工作难以实现，因此，已有的方案需要工作人员在爆破后等待20～30分钟方可进洞检查，且人员一般行走进洞。因此等待、进洞和检查后出隧道等一系列操作流程将占用较多的时间，且由于是人工现场查看，对爆破效果的判断以及围岩稳定性的判断，都带有主观性，且由于爆破后围岩大范围暴露，对工作面爆破开展检查检测的工作人员的安全、健康等都具有不利影响。综合而言，目前采用人工方法检测爆破后工作面状态与爆破效果，存在效率低、安全隐患性大且不能保存爆破后原始资料等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钻爆法施工隧道工作面检测装置及方法，以解决人为进洞检查存在效率低、安全隐患大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于钻爆法施工隧道的工作面检测装置，包括：控制系统、存储与传输系统、信息采集系统、照明与供电系统以及无人机；

所述控制系统、所述存储与传输系统、所述信息采集系统以及所述照明与供电系统设于所述无人机上；所述控制系统分别与所述存储与传输系统、所述信息采集系统以及所述照明与供电系统相连接；所述信息采集系统包括激光测距传感器以及热成像仪；所述激光测距传感器以及所述热成像仪设于所述无人机的外表面；

所述控制系统包括远距离无线电LoRa无线通讯模块、视觉模块以及信号强度检测模块；所述信号强度检测模块分别与所述LoRa无线通讯模块以及所述视觉模块相连接；所述信号强度检测模块用于检测无线通讯信号的强度，实现远程控制模式与自主作业模式之间的切换；所述LoRa无线通讯模块用于在有通讯信号条件下，在远程控制模式下，通过手持终端对工作面检测装置进行控制操作；

所述存储与传输系统分别与所述视觉模块、所述激光测距传感器以及所述热成像仪相连接；所述存储与传输系统用于存储所述激光传感器以及所述热成像仪采集的信息；所述视觉模块用于检测所述工作面检测装置在隧洞内失去通讯信号的条件下，在自主作业模式下，按规划路线自主前往工作面拍摄并且自动返回图像。

可选的，所述激光测距传感器包括前方激光测距传感器、左侧激光测距传感器、右侧激光测距传感器以及上部激光测距传感器；