【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及有壓過水隧洞結構病害檢測，尤其涉及一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器及控制方法。
技術介紹
1、近年來，我國建造了超過10000km的引水隧洞，隧洞在有水環境下長期使用以后，襯砌結構在水流沖擊侵蝕和原始地應力共同作用下出現掉塊、錯斷和超限變形等病害問題，停水檢修成本巨大，尤其是長大引調水工程涉及居民日常用水需求，停水檢修社會影響不可估量。因此，發展有壓過水工況下的隧洞結構病害檢測方法十分必要。目前，有壓過水工況下的隧洞結構病害檢測一般將檢測傳感器搭載在潛航器上，常用的潛航器一般為小型潛水艇，小型潛水艇的設計跟大型潛水艇工作原理基本相同，但對于病害檢測而言，需要潛水艇在水流中處于較為穩定的狀態，其與隧洞結構的空間方位保持較為穩定的相對位置關系，才能保證潛航器所搭載的視覺、雷達、激光等傳感器獲得的數據具有較好的穩定性，為深度學習等智能分析方法奠定高質量的數據基礎。
2、現有技術一，中國專利，申請號202311591827.x公開了一種緩沖頂蓋水下機器人，涉及水下機器人
，緩沖頂蓋包括蓋體和安裝結構，蓋體包括相對的頂面和底面，頂面自中間部位朝向兩側傾斜，且與底面的距離遞減，頂面布滿有凹坑；安裝結構連接蓋體，安裝結構用于可拆卸連接于水下機器人；緩沖頂蓋可通過安裝結構安裝在水下機器人的頂部使用，水下機器人在具有水流的隧洞工作時，水流經過蓋體表面的凹坑時能夠延緩水流與蓋體表面的分離，雖然使得水下機器人在湍流環境下的運動響應會更小達到了穩定水下機器人的作用，減少了水下機器人臍帶纜系纜處的疲勞負荷，延長
3、現有技術二，中國專利，申請號202210661761.6公開了一種長距離引水隧洞運行期病害智能檢測方法，包括auv水下機器人和用rov水下機器人包括以下步驟：在引水隧洞入口處，rov水下機器人布放auv水下機器人；由auv水下機器人對整個隧洞進行聲學3d掃描，再次對整個隧洞進行激光掃描，通過近光學檢測組件對兩次掃描的病害點攝像，將視頻幀和病害數據庫進行匹配比對；若匹配比對后仍存在無法判斷病害種類的異常情況，對異常情況所在位置進行攝像并存儲至病害數據庫中；rov水下機器人搭載auv水下機器由控制臺操作回收。雖然采用以聲學檢測為主、光學檢測為輔的快速普查，可以在快速普查的同時通過抵近光學攝像和激光測距對普查過程中的病害點進行詳查。但是受隧洞內水流波動影響較大，很難滿足航行穩定性的要求。
4、現有技術三，中國專利，申請號202410139477.1公開了一種自適應水位的輸水隧洞表面病害檢測設備，具體涉及輸水隧洞巡檢
，通過傳感器感知隧洞中水位情況，可以選擇合適的檢測模式，并通過檢測模塊對輸水隧洞表面光學信息進行采集，進而通過病害檢測網絡分辨其表面病害，并記錄病害信息；設備通過在支撐骨架上搭載水下和水上圖像采集模塊、病害檢測模塊、傳感器模塊、浮潛模塊、動力模塊和儲電倉等，同時利用v型水帆減少水流阻力實現在隧洞中移動檢測；各模塊表面均附有防水材料，適用于圓形輸水隧洞表面病害的檢測作業，雖然不同于以往抽水后進行檢測的方法，可應用于多種水位巡回檢測，節省成本的同時提高了檢測效率。但是檢測受到惡劣環境影響較大，穩定性較差。
5、目前，現有技術一、現有技術二及現有技術三存在設計及維修的成本較高，研發及維修投入較大，受隧洞內水流波動影響較大，很難滿足航行穩定性的要求，檢測受到惡劣環境影響較大，穩定性較差的問題，因此本專利技術擬提出一種無軌輪式有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，使得潛航器實現在隧洞拱頂襯砌上的自主行走，利用襯砌結構對潛航器航行的限位保證潛航器搭載傳感器模塊空間位置的穩定性。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器及控制方法，以解決現有技術中設計及維修的成本較高，研發及維修投入較大，受隧洞內水流波動影響較大，很難滿足航行穩定性的要求，檢測受到惡劣環境影響較大，穩定性較差的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，所述有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，包括：定向輪、推進模塊、滑軌、姿態調節模塊、水下檢測模塊；
4、其中，定向輪、推進模塊、滑軌、姿態調節模塊及水下檢測模塊均設于支架上，最外層為隧道襯砌結構；定向輪通過支架兩兩交叉連接姿態調節模塊，連接處通過滑軌滑動連接，交叉點處連接推進模塊，滑軌通過支架向姿態調節模塊4方向延伸，交匯處固定水下檢測模塊。
5、作為本專利技術的進一步改進，水下檢測模塊，包括：視覺檢測裝置、姿態監控模塊、激光檢測裝置、雷達檢測裝置、密封外殼、傳感器與外殼間的密封接口；
6、其中，水下檢測模塊由滑軌固定在支架上，水下檢測模塊的外部設置有密封外殼，視覺檢測裝置設置多個方向的攝像機，實現在隧洞內多方位同步檢測，姿態監控模塊通過安裝板固定在密封外殼內部，激光檢測裝置內部設有無損檢測器，無損檢測器的一側設有數據傳輸記錄模塊，雷達檢測裝置安裝支架固定在密封外殼內，視覺檢測裝置、姿態監控模塊、激光檢測裝置、雷達檢測裝置的多個傳感器的控制端皆通過控制器與電池電性連接。
7、作為本專利技術的進一步改進，姿態調節模塊包括：水壓倉、氣壓倉、進出水孔、氣倉活塞、氣倉進出氣孔；
8、其中，水壓倉分別位于姿態調節模塊的左右兩端，并在兩側開設進出水孔，氣壓倉部位頂端開始氣倉進出氣孔，氣倉活塞通過響應氣壓倉內氣體的進出，動態調節氣壓，進而調控兩側水壓倉的壓力水平。
9、作為本專利技術的進一步改進，推進模塊包括：氣倉進出氣孔、高壓氣罐、推進電機、渦輪、自動控制模塊、密封進出氣管、配重模塊、導流翼、氣體壓縮抽取裝置；
10、其中，推進模塊固定連接在x形支架中心，氣倉進出氣孔設計為標準接口，通過配有快速連接接頭、密封圈、緊固件與密封進出氣管相匹配連接；自動控制模塊通過電子線路與各部件相連；高壓氣罐通過密封進出氣管與氣體壓縮抽取裝置相連；氣體壓縮抽取裝置通過接收自動控制模塊發送的指令，自動控制模塊控制推進電機；配重模塊由多個可拆卸的配重塊組成，每個配重塊采用卡扣式固定；導流翼通過鉸接方式固定安裝在推進模塊的外殼；渦輪安裝在尾部。
11、為實現上述目的，本專利技術還提供了如下技術方案：
12、一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，所述有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，包括：
13、啟動潛航器后，自動控制模塊進行自檢，通過姿態監控模塊獲取初始姿態數據，進行校準；根據隧洞中的不同情況，姿態調節模塊通過調節水壓倉和氣壓倉的壓力水平；
14、自動控制模塊通過控制推進電機和渦輪，驅動潛航器前進；高壓氣罐通過密封進出氣管與氣體壓本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，所述有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，包括：定向輪、推進模塊、滑軌、姿態調節模塊、水下檢測模塊；
2.根據權利要求1所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，水下檢測模塊，包括：視覺檢測裝置、姿態監控模塊、激光檢測裝置、雷達檢測裝置、密封外殼、傳感器與外殼間的密封接口；
3.根據權利要求1所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，姿態調節模塊包括：水壓倉、氣壓倉、進出水孔、氣倉活塞、氣倉進出氣孔；
4.根據權利要求1所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，推進模塊包括：氣倉進出氣孔、高壓氣罐、推進電機、渦輪、自動控制模塊、密封進出氣管、配重模塊、導流翼、氣體壓縮抽取裝置；
5.一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，其應用于如權利要求1至4之一所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，所述有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，包括：
6.根據權利要求
7.根據權利要求5所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，其特征在于，自動控制模塊進行自檢的過程，包括：
8.根據權利要求7所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，其特征在于，姿態角計算：
9.根據權利要求5所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，其特征在于，雷達檢測裝置定位潛航器的位置的過程，包括：
10.根據權利要求5所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，其特征在于，激光檢測裝置對隧洞病害進行高精度的測量和定位的過程，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，所述有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，包括：定向輪、推進模塊、滑軌、姿態調節模塊、水下檢測模塊；
2.根據權利要求1所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，水下檢測模塊，包括：視覺檢測裝置、姿態監控模塊、激光檢測裝置、雷達檢測裝置、密封外殼、傳感器與外殼間的密封接口；
3.根據權利要求1所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，姿態調節模塊包括：水壓倉、氣壓倉、進出水孔、氣倉活塞、氣倉進出氣孔；
4.根據權利要求1所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器，其特征在于，推進模塊包括：氣倉進出氣孔、高壓氣罐、推進電機、渦輪、自動控制模塊、密封進出氣管、配重模塊、導流翼、氣體壓縮抽取裝置；
5.一種有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛航器的控制方法，其應用于如權利要求1至4之一所述的有壓過水隧洞結構病害檢測自適應姿控潛...
【專利技術屬性】
技術研發人員：向天兵，朱勇，楊小龍，段紫薇，馬壽勛，徐輝，王俊，楊志全，羅軍堯，閆尚龍，黃青富，王超，李武，劉正權，陳為雄，劉曉芬，
申請(專利權)人：中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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