一种智能钎探机及其控制方法与流程

本发明涉及钎探，具体地涉及一种智能钎探机及一种一种智能钎探机控制方法。

背景技术：

1、在地质勘探和土工测试领域，钎探是一种常用的现场试验方法，用于评估土壤的力学性质和地基承载力。然而，现有的钎探过程在很大程度上依赖于钎探人员的经验和手动操作，导致工作效率和结果的准确性受到限制。

2、钎探位置的选定通常需要有经验的工程师根据地质图、地表特征以及过往的勘探数据进行判断。由于地质条件复杂多变，即使是经验丰富的钎探人员也可能无法精确预测最佳钎探位置，导致位置选定的不确定性增加。这种依赖人工经验的方式不仅费时费力，而且容易出现人为判断误差，影响钎探结果的可靠性。在实际钎探过程中，钎探人员需要手动控制钎探设备的操作，包括调节钎探深度、锤击力度和频率等参数。这些操作对人员的技术水平要求较高，稍有不慎就可能导致操作不当，影响测试结果的准确性和一致性。此外，现场操作环境复杂，钎探人员需要不断监测和调整设备，增加了劳动强度和安全风险。

3、传统钎探方法中，数据采集和记录也主要依赖人工完成。钎探人员需要手动记录每次锤击的深度、次数和土样特征，这不仅耗时耗力，而且容易出现记录错误或遗漏，导致数据不完整或不准确。随着大规模基础设施建设和地质勘探需求的增加，传统钎探方法的局限性愈加明显。针对现有钎探施工因为智能性不高导致钎探过程人力成本高和钎探数据整理容易出错的问题，需要提出一种新的钎探方案。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的是提供一种智能钎探机及其控制方法，以至少解决现有钎探施工因为智能性不高导致钎探过程人力成本高和钎探数据整理容易出错的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种智能钎探机，所述智能钎探机包括：采集单元，用于采集待钎探区域的基础信息；方案生成单元，用于基于所述待钎探区域的基础信息进行钎探方案模拟，获得待执行的钎探方案；所述采集单元用于在钎探过程中，实时采集钎探状态信息；计数单元，用于对所述钎探状态信息进行分类，获得多个钎探状态信息集，并基于各钎探状态信息集分别进行钎探计数分析，在各钎探状态信息集对应的钎探计数分析结果一致性校验通过后进行钎探锤击数计数。

3、可选的，所述采集单元包括：数据接收模块，用于回收用户上传的第一地形信息；定位模块，用于识别待钎探区域的位置信息，并基于识别的位置信息进行对应的位置的地形信息提取，作为第二地形信息；声音模块，用于采集钎探过程中的声音状态信息；振动模块，用于采集钎探过程中的振动状态信息；加速度计，设置在与锤击头部连接的钎杆上，用于监测钎探过程中钎杆的加速度变化状态信息；激光测距仪，朝向钎杆设置在钎探机的固定基座上，用于监测钎探过程中的实时钎探深度状态信息。

4、可选的，所述基于所述待钎探区域的基础信息进行钎探方案模拟，获得待执行的钎探方案，包括：基于所述第一地形信息和/或所述第二地形信息进行待钎探区域地质状态模拟，并基于地质状态模拟结果进行各钎探位置选定，获得待钎探位置候选集；基于待钎探位置候选集中进行各钎探位置的地质状态模拟结果，以及用户选定的钎探需求信息，进行各钎探位置的钎探参数配置；其中，所述钎探参数包括：目标钎探深度、钎探锤的锤重、钎杆直径和钎探锤的落距；基于所述待钎探位置候选集，以及各待钎探位置的钎探参数，生成待执行的钎探方案。

5、可选的，所述基于所述第一地形信息和/或所述第二地形信息进行待钎探区域地质状态模拟，并基于地质状态模拟结果进行各钎探位置选定，获得待钎探位置候选集，包括：若仅存在第一地形信息或第二地形信息，则将仅存在的地形信息作为模拟基础信息；若同时存在第一地形信息和第二地形信息，则基于卡尔曼滤波算法进行所述第一地形信息和第二地形信息融合，将获得的融合地形信息作为模拟基础信息；基于模拟基础信息进行三维地址模型构建，在模拟过程中确定基于待钎探区域获得的网格区域中各网格的地质性质；基于覆盖地质特征和最短钎探作业距离构建最优化问题，并基于各网格的地质性质获得其中最满足所述最优化问题的前预设各数量的网格，将确定的网格作为待钎探位置，获得待钎探位置候选集。

6、可选的，所述基于待钎探位置候选集中进行各钎探位置的地质状态模拟结果，以及用户选定的钎探需求信息，进行各钎探位置的钎探参数配置，包括：判断是否存在用户选定的钎探需求信息，若存在，则将所述钎探需求信息作为工程需求参数；基于待钎探位置候选集中进行各钎探位置的地质状态模拟结果确定基于待钎探区域获得的网格区域中各网格的地质性质；其中，所述地质性质包括：土层结构、土壤类型、密实度、承载力和地下水位；将工程需求参数作为约束，基于各网格的地质性质分别确定各项钎探参数的需求配置，进行各钎探位置的钎探参数配置。

7、可选的，所述对所述钎探状态信息进行分类，获得多个钎探状态信息集，并基于各钎探状态信息集分别进行钎探计数分析，在各钎探状态信息集对应的钎探计数分析结果一致性校验通过后进行钎探锤击数计数，包括：基于钎探状态信息的数据来源进行分类，分别获得声音信息集、振动信息集、加速度信息集和激光测距信息集；基于所述声音信息集、所述振动信息集和所述加速度信息集，分别进行是否发生锤击判断，获得判断结果；每获得一个判断结果，便执行一次所述声音信息集、所述振动信息集和所述加速度信息集分别对应的判断结果的一致性校验，在其中至少两者信号均判定为发生锤击后，执行一次计数；基于所述激光测距信息集进行实时钎探深度判断，钎探深度每触发一个预设距离量，便统计一次在本次距离量内的计数总量，并输出计数结果。

8、可选的，所述声音模块包括由多个收音模块组成的声音阵列；基于声音信息集进行是否发生锤击判断的判断规则为：对各收音模块采集的声音信息以此进行去噪处理和特征提取处理，并基于处理后的各收音模块的采集进行声源定位，并计算定位声源与预设锤击位置之间的距离差；若定位声源与预设锤击位置之间的距离差大于预设距离差，则判定本次未发生锤击；若定位声源与预设锤击位置之间的距离差不大于预设距离差，则基于提取的声音特征判断是否发生锤击。

9、可选的，基于声音信息集进行是否发生锤击判断的判断规则为：对所述振动信息集和所述加速度信息集中的各信息依次进行滤波处理和去噪处理，获得预处理后的振动信息集和预处理后的加速度信息集；识别预处理后的振动信息集中的振动幅度突变，并在振动幅度突变值触发预设振动幅度突变阈值时判定一次锤击；识别预处理后的加速度信息集中的加速度突变，并在加速度突变值触发预设加速度突变阈值时判定一次锤击。

10、本发明第二方面提供一种智能钎探机控制方法，所述方法应用于上述的智能钎探机，所述方法包括：采集待钎探区域的基础信息；基于所述待钎探区域的基础信息进行钎探方案模拟，获得待执行的钎探方案；在钎探过程中，实时采集钎探状态信息；对所述钎探状态信息进行分类，获得多个钎探状态信息集，并基于各钎探状态信息集分别进行钎探计数分析，在各钎探状态信息集对应的钎探计数分析结果一致性校验通过后进行钎探锤击数计数。

11、另一方面，本发明提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的智能钎探机控制方法。

12、通过上述技术方案，本发明方案采集单元首先采集待钎探区域的基础信息，方案生成单元基于这些信息进行钎探方案模拟，生成待执行的钎探方案。这一过程减少了对人工经验的依赖，提高了钎探位置选定的准确性。在钎探过程中，采集单元实时采集钎探状态信息，并将这些信息传递给计数单元。计数单元对钎探状态信息进行分类，生成多个钎探状态信息集。计数单元基于分类后的信息集分别进行钎探计数分析，并对各信息集的钎探计数分析结果进行一致性校验。只有在校验通过后，才对钎探锤击数进行计数。这种多重验证机制有效提高了钎探锤击数计数的准确性和可靠性。本发明方案不仅提升了钎探作业的效率，还确保了数据的准确性和可靠性，减少了人为操作的误差和安全风险，为地质勘探提供了更加科学和可靠的技术支持。

13、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。