CN117516638B - 一种隧道工程环境检测设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种隧道工程环境检测设备，涉及隧道检测领域。一种隧道工程环境检测设备：包括车架，该车架的两侧相对设有能够滚动位移的滚轮，车架上还设有横杆，该横杆的一端通过蜗轮为轴俯仰摆动，而横杆的另一端铰接有滚轮架，滚轮架的一侧与滚轮实现相连，以使车架顶部与隧道顶部的间距提高。其车架内部设有的减速机进行运转，随即通过转动的蜗杆驱动上方啮合的蜗轮，继而使水平状的横杆转变至“倒八”形状，随即使机架的顶部与隧道顶部间距提高，以防止机架的宽度造成移动的移动影响。

Description

一种隧道工程环境检测设备

技术领域

本申请涉及隧道检测技术领域，具体而言，涉及一种隧道工程环境检测设备。

背景技术

相关技术中，隧道环境检测是隧道建设和运营过程中非常重要的一项工作。它涉及到隧道的安全性可靠性和环境保护等方面。隧道环境检测的内容主要包括大气环境、地质环境、水文环境、温湿度环境和噪声环境等方面。在现有隧道环境检测中，会通过一些检测设备完成相关的工作，而在检测时，不仅隧道的地面需要检测，同时其隧道的顶部和拱腰处也会检测。

在现有技术（公开号为CN113126088B、专利名称为一种隧道检测机器人及隧道检测方法的专利申请。）中，检测机器人包括机架体和设置在机架体上的机轮和旋翼；机轮设置在机架体四角，并通过连接件与机架体连接，机架体内均匀布置有多个用于设置旋翼的旋翼腔，机架体中心设置有控制箱，控制箱用于设置主控制器和探地雷达；连接件上设置有用于测量机轮与接触壁面之间压力的压力传感器，压力传感器的信号输出端与主控制器连接。在实现该技术方案的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题。

上述专利在隧道进行检测时，可通过机轮和旋翼，使装置能够在地面和顶部分别进行相关检测。在隧道地面相关数据检测完成后，转移至隧道顶部时，由于其隧道的顶部呈圆弧行，因此其设备的宽度会被其弧形所影响，继而会造成一定的干涉，同时设备的轮胎在行进时，弧形的顶部与轮胎的接触面积也会下降，继而会影响其行进位移。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的检测设备与隧道顶部形成干涉的技术问题之一。为此，本申请提出一种隧道工程环境检测设备。

根据本申请实施例的一种隧道工程环境检测设备，包括车架，该车架的两侧相对设有能够滚动位移的滚轮，车架上还设有横杆，该横杆的一端通过蜗轮为轴俯仰摆动，而横杆的另一端铰接有滚轮架，滚轮架的一侧与滚轮实现相连，以使车架顶部与隧道顶部的间距提高，横杆的摆动通过车架内部设有的减速机所驱动，同时减速机两侧输出端延伸而出有能够转动的蜗杆，而蜗轮设于其蜗杆上方并与其啮合连接，该蜗轮通过车架设有的支架支撑铰接，蜗杆下方的车架表面贯穿开设有移动腔，而在其移动腔内还设有能够移动的滑块，同时该滑块靠近其上部贯穿开设有与螺纹杆螺纹相连的螺纹孔，而螺纹杆设于蜗杆的自由端，滚轮架的下方设有与滑块相对的连接件，位于连接件和滑块之间设有拉杆，该拉杆的两端分别与连接件和滑块实现铰接，滚轮的外表面一侧设有可供伸缩杆伸缩位移的限位件，滚轮的外表面一侧设有可滚动支撑的伸缩杆，而伸缩杆的一端高于滚轮的外周面并通过弧形板形成相应的滚动接触面，滚轮架的外周面向外延伸设有支撑盘，而在支撑盘的外周面还套接有推环组件，与伸缩杆相对的推环组件表面均匀分布有与伸缩杆数量适配的铰接件，而铰接件与伸缩杆之间通过推杆实现相连，并且其推杆的两侧端部分别与铰接件和伸缩杆端部铰接，位于横杆的末端上部向推环组件表面延伸设有角架，而角架的末端与推环组件通过T形块实现相连，同时T形块设于其推环组件表面开设的滑槽内部，使T形块能够沿滑槽内部滑动位移，推环组件由卡环一和卡环二相互滑动扣合而成。

优选的，所述滚轮架的内部通过驱动电机驱动滚轮旋转，同时车架上还设有机架，该机架上设有能够飞行的旋翼。

优选的，所述机架底部设有与旋翼相对的导风筒，该导风筒的直径与机架贯穿直径相适配，并且两组导风筒呈对称设置，而位于导风筒的外周面两侧分别向滚轮方向延伸设有连接管。

优选的，所述滚轮的外表面一侧设有对接轴管，而连接管的末端开口处套接于对接轴管的外表面，并且自滚轮的外周面向连接管方向延伸开设有可供气体通过的抽气孔，而在滚轮的外周面还设有中空胎，同时位于中空胎的外周面等距开设有吸附孔。

优选的，所述弧形板的表面为防滑材料所制成，并且其相邻弧形板之间形成一定间隙。

优选的，所述车架上设有控制器和温湿度传感器。

本申请的有益效果是：在隧道的一些区域需要进行检测时，随着旋翼转动后即可使检测设备能够向隧道的顶部移动，同时在旋翼飞行移动时，其车架内部设有的减速机进行运转，随即通过转动的蜗杆驱动上方啮合的蜗轮，继而使水平状的横杆转变至“倒八”形状，随即使机架的顶部与隧道顶部间距提高，以防止机架的宽度造成移动的移动影响，同时在蜗杆和螺纹杆一同转动下，即可拉动滑块沿着移动腔进行位移，继而通过拉杆拉动连接件后，即可使滚轮同样能够向外扩展呈倒八状结构，以使滚轮贴合隧道顶部的面积增大，防止在位移时出现滑动，而随着旋翼高速转动时，同时气流通过导风筒，通过连接管和抽气孔即可不断的抽吸气流，随即在中空胎贴合于隧道顶部时，通过其吸附孔即可起到辅助吸附贴合的效果，进一步提高位移防滑的效果，最后在机架通过旋翼离开隧道地面，拉杆拉动滚轮架，使滚轮向外扩展时，由于推环组件被角架所拉动限制，随即通过推杆即可回拉伸缩杆，继而使中空胎的表面能够贴合于隧道的顶部，以防止中空胎表面开设的吸附孔被隧道地面的杂质所影响，同时在检测设备回归地面时，横杆再次回归水平状后，通过弧形板即可使滚轮能够正常位移行进。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是根据本申请实施例的一种隧道工程环境检测设备的整体的立体结构示意图；

图2是根据本申请实施例的整体***结构示意图；

图3是根据本申请实施例的整体俯视结构示意图；

图4是根据本申请实施例的沿A-A剖面结构示意图；

图5是根据本申请实施例的图4中A处放大结构示意图；

图6是根据本申请实施例的横杆结构示意图；

图7是根据本申请实施例的导风筒结构示意图；

图8是根据本申请实施例的连接管与滚轮***结构示意图；

图9是根据本申请实施例的连接管与滚轮俯视结构示意图；

图10是根据本申请实施例的沿B-B剖面结构示意图；

图11是根据本申请实施例的滚轮结构示意图；

图12是根据本申请实施例的推环组件正视结构示意图；

图13是根据本申请实施例的沿C-C剖面结构示意图。

图标：1、机架；11、控制器；12、温湿度传感器；13、旋翼；14、车架；141、移动腔；15、支架；2、滚轮；21、对接轴管；22、滚轮架；221、支撑盘；222、连接件；23、中空胎；24、吸附孔；25、抽气孔；26、限位件；3、减速机；31、蜗杆；311、螺纹杆；4、滑块；41、螺纹孔；42、拉杆；43、铰接槽；5、蜗轮；51、横杆；52、角架；6、导风筒；61、连接管；7、驱动电机；8、伸缩杆；81、弧形板；82、推杆；83、推环组件；831、卡环一；832、卡环二；833、铰接件；834、滑槽；9、T形块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考附图描根据本申请实施例的一种隧道工程环境检测设备。

如图1-图2示，根据本申请实施例的一种隧道工程环境检测设备，包括车架14，该车架14的两侧四角分别设有可供滚动位移的滚轮2，继而在隧道内部需要进行检测时，此时通过滚轮2和车架14即可向隧道内部位移。而位于车架14上还设有机架1，该机架1可为贯穿状结构设置，并在贯穿的圆心处设有可供飞行的旋翼13，同时位于机架1上通过控制器11可分别控制滚轮2和旋翼13的运转，继而能够进行不同姿态的转换。

位于车架14上设有可供隧道内进行检测的温湿度传感器12和激光雷达。因此在隧道内部需要温湿度检测时，此时通过滚轮2不断的向隧道内部前行，以实现自动检测，随着隧道拱顶和拱腰一些区域湿度分别需要检测时，此时通过旋翼13的高速转动，即可使检测设备贴合于隧道顶部，并通过滚轮2行进检测，同时可针对不同情形进行检测模式转换。

如图2-图6和图10示，位于两组相对设置的滚轮2之间设有减速机3，减速机3两侧输出端延伸而出有能够转动的蜗杆31，而位于蜗杆31上方啮合连接有蜗轮5，该蜗轮5通过车架14设有的支架15支撑铰接，即可使蜗轮5以铰接处为轴进行转动。

自蜗轮5的外周面一侧向滚轮2方向延伸设有横杆51，该横杆51的末端铰接有能够上下俯仰的滚轮架22，而滚轮架22内部设有的驱动电机7输出端与滚轮2圆心处形成相连，继而通过驱动电机7的运转，使四组滚轮2能够独立转动，即可实现复杂地形的位移检测。在隧道的一些区域需要进行检测时，此时旋翼13即可开始高速转动，随着旋翼13转动后即可使检测设备能够向隧道的顶部移动，同时在旋翼13飞行移动时，其车架14内部设有的减速机3进行运转，随即通过转动的蜗杆31驱动上方啮合的蜗轮5，继而使水平状的横杆51转变至“倒八”形状，随即使机架1的顶部与隧道顶部间距提高，以防止机架1的宽度造成移动的移动影响。

位于蜗杆31下方的车架14表面贯穿开设有移动腔141，而在其移动腔141内还设有可移动的滑块4，同时该滑块4靠近其上部贯穿开设有与螺纹杆311螺纹相连的螺纹孔41，而螺纹杆311设于蜗杆31的自由端，随即在蜗杆31转动下，通过螺纹杆311与螺纹孔41螺纹连接，即可使滑块4沿其移动腔141内部移动。

在滚轮架22的下方设有与滑块4相对的连接件222，位于连接件222和滑块4之间设有拉杆42，同时滑块4的下部贯穿开设有可供拉杆42铰接的铰接槽43，而拉杆42的另一端与连接件222实现铰接。在机架1通过旋翼13向隧道顶部贴合，同时蜗杆31和螺纹杆311一同转动，随着横杆51通过蜗轮5向上摆动时，此时螺纹杆311转动后与螺纹孔41螺纹连接，即可拉动滑块4沿着移动腔141进行位移，继而通过拉杆42拉动连接件222后，即可使滚轮2同样能够向外扩展呈倒八状结构，以使滚轮2贴合隧道顶部的面积增大，防止在位移时出现滑动。

如图1和图7-图10示，位于机架1底部设有与旋翼13相对的导风筒6，该导风筒6的直径与机架1贯穿直径相适配，并且两组导风筒6呈对称设置，而位于导风筒6的外周面两侧分别向滚轮2方向延伸设有连接管61。

位于滚轮2的外表面一侧设有对接轴管21，而连接管61的末端开口处套接于对接轴管21的外表面，使滚轮2能够正常旋转，并且自滚轮2的外周面向连接管61方向延伸开设有可供气体通过的抽气孔25，而在滚轮2的外周面还设有中空胎23，同时位于中空胎23的外周面等距开设有吸附孔24。在旋翼13高速转动时，其旋翼13旋转产生的气流反推力使滚轮2能够贴合于隧道的顶部，同时气流通过导风筒6时，通过连接管61和抽气孔25即可不断的抽吸气流，随即在中空胎23贴合于隧道顶部时，通过其吸附孔24即可起到辅助吸附贴合的效果，进一步提高位移防滑的效果。

如图9-图13示，当使用检测设备进行相关检测时，此时通过中空胎23贴合于隧道的地面，并不断前行后，由于隧道中会留存有一些沙砾和尘土，继而会影响中空胎23外周面开设的吸附孔24，随即会影响检测设备辅助吸附的效果。位于滚轮2的外表面一侧设有可滚动支撑的伸缩杆8，而伸缩杆8的一端高于滚轮2的外周面并通过弧形板81形成相应的滚动接触面。随即通过多组弧形板81构成一个可滚动位移的圆，以使机架1能够正常接触隧道的地面进行行进。在滚轮2的外表面一侧设有可供伸缩杆8伸缩位移的限位件26。

位于滚轮架22的外周面向外延伸设有支撑盘221，而在支撑盘221的外周面还套接有推环组件83，该推环组件83的宽度大于其支撑盘221的宽度，以使推环组件83能够滑动位移。与伸缩杆8相对的推环组件83表面均匀分布有与伸缩杆8数量适配的铰接件833，而铰接件833与伸缩杆8之间通过推杆82实现相连，并且其推杆82的两侧端部分别与铰接件833和伸缩杆8端部铰接，位于横杆51的末端上部向推环组件83表面延伸设有角架52，而角架52的末端与推环组件83通过T形块9实现相连，同时T形块9设于其推环组件83表面开设的滑槽834内部，使T形块9能够沿滑槽834内部滑动位移。

同时推环组件83由卡环一831和卡环二832相互滑动扣合而成，以使其构成整体，并使卡环二832能够沿其扣合处转动。因此在机架1通过旋翼13离开隧道地面时，此时拉杆42拉动滚轮架22，使滚轮2向外扩展，同时由于推环组件83被角架52所拉动限制，随即通过推杆82即可回拉伸缩杆8，继而使中空胎23的表面能够贴合于隧道的顶部，以防止中空胎23表面开设的吸附孔24被隧道地面的杂质所影响，同时在检测设备回归地面时，横杆51再次回归水平状后，通过弧形板81即可使滚轮2能够正常位移行进。

具体的，该一种隧道工程环境检测设备的工作原理：在隧道的一些区域需要进行检测时，此时驱动电机7进行运转，随即通过滚轮2转动，即可使检测设备开始检测，同时在隧道顶部需要检测时，随后旋翼13即可开始高速转动，随着旋翼13转动后即可使检测设备能够向隧道的顶部移动，同时在旋翼13飞行移动时，其车架14内部设有的减速机3进行运转，随即通过转动的蜗杆31驱动上方啮合的蜗轮5，继而使水平状的横杆51转变至“倒八”形状，随即使机架1的顶部与隧道顶部间距提高，以防止机架1的宽度造成移动的移动影响。

同时在蜗杆31和螺纹杆311一同转动下，随后横杆51通过蜗轮5向上摆动，此时螺纹杆311转动后与螺纹孔41螺纹连接，即可拉动滑块4沿着移动腔141进行位移，继而通过拉杆42拉动连接件222后，即可使滚轮2同样能够向外扩展呈倒八状结构，以使滚轮2贴合隧道顶部的面积增大，防止在位移时出现滑动。

而随着旋翼13高速转动时，同时气流通过导风筒6，通过连接管61和抽气孔25即可不断的抽吸气流，随即在中空胎23贴合于隧道顶部时，通过其吸附孔24即可起到辅助吸附贴合的效果，进一步提高位移防滑的效果。

最后在机架1通过旋翼13离开隧道地面，拉杆42拉动滚轮架22，使滚轮2向外扩展时，由于推环组件83被角架52所拉动限制，随即通过推杆82即可回拉伸缩杆8，继而使中空胎23的表面能够贴合于隧道的顶部，以防止中空胎23表面开设的吸附孔24被隧道地面的杂质所影响，同时在检测设备回归地面时，横杆51再次回归水平状后，通过弧形板81即可使滚轮2能够正常位移行进。

需要说明的是，控制器11、温湿度传感器12、减速机3和驱动电机7具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘。

控制器11、温湿度传感器12、减速机3和驱动电机7的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种隧道工程环境检测设备，包括车架（14），该车架（14）的两侧相对设有能够滚动位移的滚轮（2），其特征在于，车架（14）上还设有横杆（51），该横杆（51）的一端通过蜗轮（5）为轴俯仰摆动，而横杆（51）的另一端铰接有滚轮架（22），滚轮架（22）的一侧与滚轮（2）实现相连，以使车架（14）顶部与隧道顶部的间距提高，横杆（51）的摆动通过车架（14）内部设有的减速机（3）所驱动，同时减速机（3）两侧输出端延伸而出有能够转动的蜗杆（31），而蜗轮（5）设于其蜗杆（31）上方并与其啮合连接，该蜗轮（5）通过车架（14）设有的支架（15）支撑铰接，蜗杆（31）下方的车架（14）表面贯穿开设有移动腔（141），而在其移动腔（141）内还设有能够移动的滑块（4），同时该滑块（4）靠近其上部贯穿开设有与螺纹杆（311）螺纹相连的螺纹孔（41），而螺纹杆（311）设于蜗杆（31）的自由端，滚轮架（22）的下方设有与滑块（4）相对的连接件（222），位于连接件（222）和滑块（4）之间设有拉杆（42），该拉杆（42）的两端分别与连接件（222）和滑块（4）实现铰接，滚轮（2）的外表面一侧设有可供伸缩杆（8）伸缩位移的限位件（26），滚轮（2）的外表面一侧设有可滚动支撑的伸缩杆（8），而伸缩杆（8）的一端高于滚轮（2）的外周面并通过弧形板（81）形成相应的滚动接触面，滚轮架（22）的外周面向外延伸设有支撑盘（221），而在支撑盘（221）的外周面还套接有推环组件（83），与伸缩杆（8）相对的推环组件（83）表面均匀分布有与伸缩杆（8）数量适配的铰接件（833），而铰接件（833）与伸缩杆（8）之间通过推杆（82）实现相连，并且其推杆（82）的两侧端部分别与铰接件（833）和伸缩杆（8）端部铰接，位于横杆（51）的末端上部向推环组件（83）表面延伸设有角架（52），而角架（52）的末端与推环组件（83）通过T形块（9）实现相连，同时T形块（9）设于其推环组件（83）表面开设的滑槽（834）内部，使T形块（9）能够沿滑槽（834）内部滑动位移，推环组件（83）由卡环一（831）和卡环二（832）相互滑动扣合而成。

2.根据权利要求1所述的隧道工程环境检测设备，其特征在于，所述滚轮架（22）的内部通过驱动电机（7）驱动滚轮（2）旋转，同时车架（14）上还设有机架（1），该机架（1）上设有能够飞行的旋翼（13）。

3.根据权利要求2所述的隧道工程环境检测设备，其特征在于，所述机架（1）底部设有与旋翼（13）相对的导风筒（6），该导风筒（6）的直径与机架（1）贯穿直径相适配，并且两组导风筒（6）呈对称设置，而位于导风筒（6）的外周面两侧分别向滚轮（2）方向延伸设有连接管（61）。

4.根据权利要求3所述的隧道工程环境检测设备，其特征在于，所述滚轮（2）的外表面一侧设有对接轴管（21），而连接管（61）的末端开口处套接于对接轴管（21）的外表面，并且自滚轮（2）的外周面向连接管（61）方向延伸开设有可供气体通过的抽气孔（25），而在滚轮（2）的外周面还设有中空胎（23），同时位于中空胎（23）的外周面等距开设有吸附孔（24）。

5.根据权利要求4所述的隧道工程环境检测设备，其特征在于，所述弧形板（81）的表面为防滑材料所制成，并且其相邻弧形板（81）之间形成一定间隙。

6.根据权利要求5所述的隧道工程环境检测设备，其特征在于，所述车架（14）上设有控制器（11）和温湿度传感器（12）。