МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЭЛЕКТРОПРОФИЛИРОВАНИЯ Российский патент 2024 года по МПК G01V3/15 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к геофизике и предназначено для проведения геофизических исследований, которые применяются при проведении инженерных изысканий, расчленении геологического разреза, поиске и оконтуривании льдов, криопэгов, в геологическом картировании, инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях и т.п. с использованием бесконтактной электроразведочной аппаратуры.

Бесконтактную электроразведку проводят на участках, где затруднительно применять гальваническое заземление. Например, на выходе скальной породы, курумах, болотах, на воде (реки, озера), в мерзлом грунте, на льду, техногенных постройках.

Уровень техники

Из уровня техники известна аппаратура для непрерывного электропрофилирования (патент RU 12260, МПК G01V3/10, опубл. 16.12.1999), содержащая генераторное устройство (ГУ) с входящими в него блоком выработки рабочей частоты, импульсным усилителем и приемно-регистрирующее устройство (ПРУ) с входящим в него гетеродином, смесителем, источником питания, самописцем, включающем в себя двигатель лентопротяжного механизма. В генераторное и приемно-регистрирующее устройство аппаратуры дополнительно введены в каждое из них делитель частоты и коммутатор, при этом блок выработки рабочей частоты и гетеродин выполнены каждый соответственно в виде кварцевого генератора, выход кварцевого генератора ГУ подсоединен ко входу коммутатора, один выход которого подключен ко входу импульсного усилителя непосредственно, а другой - через делитель частоты, выход кварцевого генератора ПРУ подсоединен ко входу второго коммутатора, один выход которого подключен ко входу смесителя непосредственно, а другой - через второй делитель частоты, причем двигатель лентопротяжного механизма самописца подключен к источнику питания.

Известно устройство для непрерывного электропрофилирования (патент RU 12262, МПК G01V3/10, опубл. 16.12.1999), содержащее кварцевый генератор, усилитель мощности с согласующим трансформатором, емкостную антенну и регистрирующий прибор. В устройство дополнительно введены делитель частоты, коммутатор, трансформатор тока, преобразователь сигналов и панель управления, причем выход кварцевого генератора подключен ко входу делителя частоты, выход которого через коммутатор подключен к входу усилителя мощности, при этом выход согласующего выходного трансформатора соединен с емкостной антенной через первичную обмотку трансформатора тока, вторичная обмотка которого через преобразователь сигналов подсоединена ко входу панели управления, выход которой подключен ко входу регистрирующего прибора.

Наиболее близкой к заявляемому является аппаратура для непрерывного электропрофилирования (патент RU 12261, МПК G01V3/10, опубл. 16.12.1999), содержащая генераторное устройство, приемно-регистрирующее устройство и шнур-тягу. В аппаратуру дополнительно введены не менее чем одно приемно-регистрирующее устройство и такое же число шнуров-тяг (кабелей), при этом введенные приемно-регистрирующие устройства соединены с генераторным устройством соответственно посредством дополнительных шнуров-тяг заданной длины.

Однако указанные выше источники имеют низкое качество измерений и слабую производственную базу, вследствие чего происходит большое количество технических поломок. Все вышеописанные системы не обладают автоматическими блоками сбора данных, что очень сильно усложняет передачу зарегистрированных данных в компьютер, с последующей интерпретацией записанных материалов в специализированных программах.

Раскрытие сущности изобретения

Технической проблемой является разработка мобильного комплекса, позволяющего проводить непрерывное измерение кажущегося удельного сопротивления грунта вдоль изыскиваемого профиля, с применением транспортного средства.

Технический результат заключается в увеличении производительности и повышении качества измерений за счёт повышения плотности сетки замеров и точности их привязки на местности.

Технический результат достигается тем, что в мобильный комплекс для непрерывного электропрофилирования, содержащий генераторное устройство, не менее чем одно приемно-регистрирующее устройство и такое же число кабелей, согласно решению, к входу и выходу генераторного устройства прикреплены дипольные кабели, приемно-регистрирующие устройства последовательно соединены между собой посредством кабелей, выполненных в виде дипольных кабелей, выходной дипольный кабель приемно-регистрирующего устройства соединен с тросом, который, в свою очередь, соединен с входным дипольным кабелем генераторного устройства, при этом генераторное устройство и приемно-регистрирующие устройства установлены на пластиковые лыжи и зафиксированы на них.

Генераторное устройство и приемно-регистрирующие устройства выполнены в ударопрочных герметичных кейсах.

Устройства зафиксированы на лыжах при помощи пластиковых хомутов или стяжек.

Генераторное устройство и приемно-регистрирующие устройства соединены с дипольными кабелями через байонетные разъемы.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 показана схема проведения замеров на изучаемом профиле;

На фиг. 2 изображено приемно-регистрирующее устройство, используемое в мобильном комплексе;

На фиг. 3 изображено генераторное устройство, используемое в мобильном комплексе;

На фиг. 4 показан пульт управления мобильного комплекса;

На фиг. 5 представлены графики распределения кажущегося удельного сопротивления грунта Rk (Oм*м) на различных глубинах вдоль профиля;

На фиг. 6 представлен геоэлектрический разрез, построенный с помощью программного обеспечения Res2dinvx64, на продольном профиле с привязкой к геологическим данным.

Позициями на чертежах обозначено:

1. генераторное устройство;

2. приемно-регистрирующее устройство;

3. трос;

4. дипольный кабель;

5. байонетный разъем;

6. пластиковые лыжи;

7. пульт управления.

Осуществление изобретения

Мобильный комплекс для непрерывного электропрофилирования содержит генераторное устройство 1, соединенное с гирляндой приемно-регистрирующих устройств (измерителей) 2 при помощи троса 3 (фиг. 1). Генераторное устройство 1 и измерители 2 выполнены в ударопрочных герметичных кейсах.

Измерители 2 соединены между собой посредством дипольных кабелей (шлейфов емкостных) 4 через байонетные разъемы 5. К генераторному устройству 1 также прикреплены дипольные кабели 4.

Кейсы с генераторным устройством 1 и измерителями 2 установлены на пластиковые лыжи 6 и зафиксированы на них при помощи пластиковых хомутов или стяжек (фиг. 2, 3).

На левой и правой боковых стенках кейса генераторного устройства 1 размещены разъемы байонетного типа для подключения питающих линий. В качестве питающих линий используют шлейфы емкостные Яд6.640.220. Они выполнены из 3-х жильного кабеля типа КГ-ХЛ-3х2,5. На задней стенке установлен разъем для подключения внешних устройств (зарядного устройства или компьютера). Подключение к разъему осуществляется с помощью жгутов. При работе на профиле данный разъем не используют, он защищен от пыли и грязи с помощью резинового колпачка.

На левой и правой боковых стенках кейса каждого приемно-регистрирующего устройства 2 размещены разъемы байонетного типа для подключения приемных линий. В качестве приемных линий используются шлейфы емкостные Яд6.640.220. На задней стенке установлен разъем для подключения внешних устройств (зарядного устройства или компьютера). Подключение к разъему осуществляется с помощью жгутов. При работе на профиле данный разъем не используют, он защищен от пыли и грязи с помощью резинового колпачка.

Мобильный комплекс также содержит беспроводной дистанционный пульт управления 7, который позволяет управлять процессом измерения, задавать параметры установки, просматривать получаемые данные и записывать в память результаты измерений. Связь пульта управления 7 с генераторным устройством 1 и приемно-регистрирующими устройствами 2 осуществляется по радиоканалу с помощью размещённых в устройствах 1, 2 и пульте 7 радиомодемов. Отображение информации производится на индикаторе пульта. Управление пультом производится с помощью клавиатуры. Фиксация результатов измерений производится отдельной кнопкой пульта.

В верхней части корпуса пульта управления 7 размещен и закреплен субблок «Микроконтроллер пульта управления» (МК-ПУ) с радиомодемом WI.DP1205. В нижней части корпуса расположена и закреплена аккумуляторная батарея, напряжение питания от которой поступает на субблок МК-ПУ. В качестве аккумуляторной батареи используется Li-ion батарея LP604374 (3.7 В, 2000 мАч). В верхней части крышки пульта управления 7 расположен разъём для подключения внешних устройств (зарядного устройства или компьютера).

В генераторное устройство 1 и в приемно-регистрирующие устройства 2 встроены аккумуляторные батареи большой ёмкости (10 А/ч).

Мобильный комплекс заряжается с помощью зарядного устройства.

Устройство работает следующим образом.

На профиле в общую сеть собирают мобильный комплекс.

Дипольные кабели соединяют с приемно-регистрирующими устройствами при помощи байонетных разъемов. К генераторному устройству аналогично присоединяют дипольные кабели. Затем генераторное устройство соединяют с гирляндой приемно-регистрирующих устройств при помощи троса.

Комплекс проверяют на работоспособность. После чего его зацепляют (прикрепляют) к транспортному средству (например, вездеходу, болотоходу ТРЭКОЛ) и проверяют на функциональность путем визуального осмотра всех блоков на надежность крепления. В дальнейшем мобильный комплекс включают и диагностируют путем опрашивания системы через пульт управления анализируют качество поступаемого сигнала с генераторного устройства. Также происходит оценка принимаемого сигнала приемно-регистрирующими устройствами (приемниками).

По команде оператора транспортное средство начинает движение по исследуемому профилю.

При движении транспортного средства стабилизируется скорость перемещения оборудования, что существенно сказывается на качестве измеряемых данных и их точности привязки на местности.

Во время проведения измерений в GPS навигатор прописываются координаты трассы исследования. В местах изменения скорости (за счет неровностей, спусков, подъемов) оператор, находящийся в транспортном средстве, устанавливает маркер в GPS навигатор. Это необходимо для дальнейшего пересчета привязок измеряемых данных к местности.

При движении транспортного средства происходит отработка исследуемого профиля путем протаскивания мобильного комплекса в зависимости от заложенной глубины. Определяется количество проходок по профилю. Заявляемое устройство позволяет измерять кажущееся удельное сопротивление грунтов вдоль изыскиваемого профиля (электропрофилирование). В дальнейшем полученный объем данных скачивают с комплекса и обрабатывают, структурируют, фильтруют и преобразуют макросом для обсчета в программе «Res2dinvx64».

Беспроводной дистанционный пульт управления 7 позволяет управлять процессом измерения, задавать параметры установки, просматривать получаемые данные и записывать в память результаты измерений.

Программное обеспечение, входящее в комплекс, позволяет считывать данные с пульта управления, просматривать их на компьютере и сохранять в формате текстовых таблиц (*.csv), совместимого с MS Excel.

Ниже приведена апробация методик непрерывного электропрофилирования на объектах проведения инженерных изысканий.

На фигуре 1 представлено проведение замеров удельного электрического сопротивления грунта в полевых условиях экспериментальной установкой «диполь-диполь» по изыскиваемому профилю с помощью болотохода ТРЭКОЛ.

Оператор с пультом управления (фиг. 4) находится в кабине болотохода и осуществляет контроль над проведением инженерно-геофизических исследований.

В ходе проведения полевых испытаний был исследован продольный профиль длиной 1000 м.

На фиг. 5 представлены графики распределения кажущегося удельного сопротивления грунта Rk(Oм*м) по каждому приемнику (синяя линия на графике), в соответствии с глубиной исследования (2, 7 и 14 м) по отработанному профилю.

На фиг. 6 представлен геоэлектрический разрез удельных электрических сопротивлений, обсчитанный в программе в Res2dinvx64 с вынесенными на него геологическими скважинами, проведена отрисовка геоэлектрических границ, выделены характерные литологические области. Черными линиями показаны геоэлектрические границы, делящие геологические элементы. Цифры в овалах, значения УЭС (удельных электрических сопротивлений), которые получены после обработки в программе 2 моделирования.

Заявляемый комплекс также позволяет:

- увеличить производительность измерений в 1.5-2 раза;

- снизить количество занятых в производстве сотрудников;

- повысить качество измерений за счет сгущения сетки замеров;

- оперативно обнаружить скрытые опасные геологические процессы на ранних стадиях реализации проектно-изыскательских работ;

- задавать параметры и считывать данные с блоков с помощью пульта управления по радиоканалу;

- осуществлять построение псевдо 3D-модели на основании большого объема геофизических данных.

Мобильный комплекс прост в эксплуатации, он может работать в широком температурном диапазоне. У него отсутствует необходимость калибровки компонентов (устройств) в процессе работы.

Изобретение относится к геофизике и предназначено для проведения геофизических исследований с использованием бесконтактной электроразведочной аппаратуры. Технический результат: увеличение производительности и повышение качества измерений Сущность: мобильный комплекс для непрерывного электропрофилирования содержит генераторное устройство, не менее чем одно приемно-регистрирующее устройство и такое же число кабелей. К входу и выходу генераторного устройства прикреплены дипольные кабели. Приемно-регистрирующие устройства последовательно соединены между собой посредством дипольных кабелей. Выходной дипольный кабель приемно-регистрирующего устройства соединен с тросом, который, в свою очередь, соединен с входным дипольным кабелем генераторного устройства, при этом генераторное устройство и приемно-регистрирующие устройства установлены на пластиковые лыжи и зафиксированы на них. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Мобильный комплекс для непрерывного электропрофилирования, содержащий генераторное устройство, не менее чем одно приемно-регистрирующее устройство и такое же число кабелей, отличающийся тем, что к входу и выходу генераторного устройства прикреплены дипольные кабели, приемно-регистрирующие устройства последовательно соединены между собой посредством кабелей, выполненных в виде дипольных кабелей, выходной дипольный кабель приемно-регистрирующего устройства соединен с тросом, который, в свою очередь, соединен с входным дипольным кабелем генераторного устройства, при этом генераторное устройство и приемно-регистрирующие устройства установлены на пластиковые лыжи и зафиксированы на них.

2. Мобильный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что генераторное устройство и приемно-регистрирующие устройства выполнены в ударопрочных герметичных кейсах.

3. Мобильный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что устройства зафиксированы на лыжах при помощи пластиковых хомутов или стяжек.

4. Мобильный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что генераторное устройство и приемно-регистрирующие устройства соединены с дипольными кабелями через байонетные разъемы.