DPBCS钻孔电视

DPBCS钻孔电视

具体应用范围：

1、用于地质水文工程：观测钻孔中地质体结构面的各种特征及细微构造，对于孔壁岩石的颜色、组成、颗粒结构、形态等进行分辨。区分岩性，观察断层、裂隙、节理、破碎带、夹层、岩溶、岩脉等地质构造的原始状态，估计其规模，量测其产状，研究其性质。

2、用于采矿工程：勘察采空区及空洞情况，检测支撑、回填情况及沉降度。勘测矿体厚度、倾向和倾角，分析推断矿脉走向。

3、用于煤矿工程：勘察煤层厚度、产状等。坑道内煤体走向、层内夹矸及与顶板岩层的离层裂缝程度等。

4、用于灌浆及混凝土检测：能准确地确定缺陷的大小和位置,比如蜂窝状和空洞、裂隙等。观察混凝土结合情况，判定混凝土浇注和灌浆质量。

5、用于管桩：勘察管桩桩内的各种异常和缺陷，观测接头质量及断桩的破碎、断裂程度等。

6、用于海洋工程：观测珊瑚礁体的结构、性状，变形情况。堤岸码头的海水侵蚀程度及海生附着物，海平面地下沙石沉积情况等等。

7、用于油气水井等地下管道：观察管道裂隙及异物，勘测管道完整性及发现破损带，分析破损、断裂位置的产状等。

已完成的部分典型工程

    通过数十年来在多项国内外大中型工程中二十多万米的应用与实践，数字式全景钻孔摄像系统已广泛应用于桩基检测、边坡勘察、锚杆锚索孔探察、检测混凝土浇筑质量、堤防隐患探测、水库渗漏探测、滑坡勘探、覆盖层探测、岩溶、底下洞穴、地下水资源勘探、灌浆质量检测、环境检测与评估等领域，在水利、土木、能源、交通、地质、矿山、环境等行业都得到了用户的好评。已完成的部分典型工程如下：

京沪高速铁路勘察、甘肃核废料埋设工程、四川万州铁路边坡工程、坝陵河大桥桥址区勘察、三峡工程各类边坡勘察、宜万铁路工程定点钻孔全景摄像勘测、开滦唐山矿导水裂隙带探测、小浪底水利枢纽注浆效果评价、大连地下石油储备库摄像勘察、锦州地下石油储备库摄像勘察、安徽深部找矿钻孔摄像技术研究、凤滩电站对穿锚杆孔摄像检查、水布垭围幕注浆钻孔摄像评价、广东惠能蓄电站全景摄像勘察、贵州坝陵河大桥全景摄像勘察、三峡临时船闸排水孔孔摄像勘察、小浪底灌浆质量数字全景勘察、四川红岩子电站坝底水下摄像、兰郑长成品油管道工程摄像勘察、广西南丹铜坑矿顶板钻孔勘察、武英高速工路隧道围岩监控量测、青岛海湾大桥全景钻孔摄像勘察、青岛海底隧道全景钻孔摄像勘察、二七路大桥全景摄像勘察、开滦煤矿塌陷区数字摄像评价、唐山粉煤灰充填调查摄像勘察、大岗山数字式全景钻孔摄像勘察、大亚湾核电项目数字钻孔摄像、安徽六安二千米米铁矿全景钻孔摄像、连云港田湾核电站数字全景勘察、珠海外伶仃岛码头沉箱摄像勘察、深圳斜坡类灾害监测摄像勘查、开滦唐山矿离层注浆摄像评价、四川锦屏水电站钻孔摄像、南广铁路西江特大桥摄像勘测、珠海九州港码头水下摄像勘测、安徽一千五百米钼矿数字全景勘察、谷竹高速摄像勘测、四川金口河枕头坝水电站数字摄像、珠海高栏港码头升级水下摄像、云南澜沧江特大桥数字摄像勘测、湖北鄂州程潮铁矿摄像勘查、成贵线鸭池河大桥定测钻孔数字摄像、厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站数字摄像勘查、贵州省息烽至金沙公路乌江大桥摄像勘察、浙江杭州将台山摩崖石刻工程数字钻孔摄像勘察、江西德兴铜矿富家坞边坡数字钻孔摄像、中平神马能化集团九矿新采煤区数字钻孔摄像勘察、重庆大足石刻钻孔摄像勘察、新疆准东煤田奇台县煤矿首采区勘探、安徽六安杨湖千米铁矿数字全景勘察、云南中缅油气管道澜沧江跨越工程数字全景勘察、四川金沙江白鹤滩水电站葫芦口大桥数字全景勘察、四川三堆核工业集团公司边坡工程数字全景勘察、中国福建宁德核电站钻孔摄像探测、粤电珠海发电厂(南水镇)码头升级摄像勘察、辽宁鞍山市陈台沟铁矿二千米钻孔摄像、山东莱芜火电站升级钻孔摄像、白鹤滩水电站数字全景摄像勘察、乌东德水电站数字钻孔摄像勘测、湖北理工学院实验创业大楼摄像勘察、中国南海西沙群岛珊瑚礁地质工程二千米钻孔勘察、

系统主要特点

硬件：

1、控制箱一体化。控制箱集成各种高科技多功能模块和控制电路板，集数据实时监视、采集、记录、叠加、输出、处理分析于一体，并配备高清晰度的大屏真彩LCD显示器。控制箱超薄便携，外壳工程塑料扎实耐用。

2、探头多元化。探头口径主要有Φ25mm、Φ30mm、Φ48mm、Φ72mm、Φ133mm等口径的探头，能适应Φ26mm-Φ2000mm各种类型的钻孔或管桩。探头采用高压密封技术，不锈钢外壳，特制石英玻璃视窗，耐温耐压，经测试探头最大可承受压力大于30MPa，勘测深度可达3000米。

3、探头多功能性，即探头同时具有垂直和水平探测的能力。

4、真隙宽特征，探头采用获得的*的锥面镜技术，对钻孔孔壁的观测为正视观测，得到的裂隙宽度自然是真隙宽。而其他厂家的钻孔电视的探头均采用“斜视”的全景技术，而斜视观测钻孔孔壁的技术，得到的裂隙宽度就是所谓的视隙宽，即不是真实的裂隙宽度。

5、*的深度修正技术，杜绝因深度编码器转速不匀和电缆线拉伸导致深度不准的问题。

6、国际岩石力学学会推荐的测试技术和方法“ISRM Suggested Method for Rock Fractures Observations Using a BoreholeDigital Optical Televiewer”，获得了国际上的广泛认可。

7、特别研发出“矿用隔爆兼本质安全型钻孔成像仪”，具有国家煤安和防爆合格证。该成像仪和数字式全景钻孔摄像系统一样，可对结构面产状进行分析并得到三维钻孔岩芯图。成像仪设备小巧，操作简便，安全可靠。

软件：

1、探测过程的实时监视与实时记录和处理。

2、适用任意方位、不同孔径钻孔的图像捕获和分析处理，软件方便易用。

3、对岩性及孔壁裂隙的结构面倾角、倾向等产状、隙宽等实时计算与分析。

4、单纯的软件系统，不对硬件进行控制。

5、实现图像的快速存储，实现图像的快速还原变换及显示，优化的还原变换算法，保证探测的精度。

6、能够形成各种结果图像，包括图像的无缝拼接，三维钻孔岩芯图和360°平面展开图。

7、具有单帧和连续播放能力。可实时旋转从不同角度观察三维虚拟岩芯。

8、能够统计分析，并建立虚拟岩芯数据库。

9、拥有良好的用户界面，便于二次开发。

设备主要技术指标和参数

数字式全景钻孔摄像系统配置（DPBCS标配）

1、探头（PS01或者PL01）                                          1个

2、控制箱（CU201）                                               1台

3、系统连接线（SCL）                                              2根

4、捕获与分析软件包（SW03）                                       1个

5、电缆绞车（CW01）                                              1台

6、电缆线（CC）                                                100米

7、深度测量器（DMI）                                              1个

8、套管卡座（ETC）                                                1个

9、特制扳手（PTW）                                               1个

系统介绍

         数字式全景钻孔摄像系统是在中国工程院院士葛修润的指导下，由研究员、博士生导师、加拿大卡尔顿大学的高访学者王川婴教授经过多年的攻关，自主研制完成的具有国际高水平的可视化钻孔勘察设备，*国内在该领域的技术空白，是当今钻孔摄像技术发展过程中的一个里程碑。该系统对以往模拟方式的钻孔成像技术革命性的进行了变革，创造性地提出了面成像技术、面图像的无缝缝合技术和现场扫描线成像技术，解决了高精度全孔图像的全景成像问题，实现了钻孔的三维图像化描述和信息的数字化分析，解决了深部岩体结构特征探测的完整性和准确性问题，开创了岩体结构精细描述的新领域，达到了国际钻孔摄像技术的最高水平，为我国工程勘察技术水平的提高奠定了基础。

        数字式全景钻孔摄像系统获得过五项国家和五项软件著作权登记，其在第十三届全国发明成果博览会上获得了金奖，也于2006年被评为《全国杰出工程技术评审》预展项目。该系统在多项国家重大项目如核废料处置库、战略石油储备库、核电、三峡、交通运输、采矿等工程中得到广泛的应用，先后荣获中国科学院科技进步二等奖，国家科技进步三等奖，湖北省科技进步一等奖，教育部自然科学一等奖等等。

   数字式全景钻孔摄像系统是一套先进的智能型勘探设备。它集电子技术、视频技术、数字技术和计算机应用技术于一身，其主要的创新点在于全景图像的实现和数字技术的突破。全景图像是包含有三维信息的平面图像，它经过特定的光学变换而成。数字技术的应用使全景图像能被处理成各种各样的二维或三维图像的表现形式。更进一步，这样的数字处理也提供了对在图像上的地质信息和其它信息的准确量测和对结果的统计分析。系统采用创新方式的光学结构设计，突破以往模拟方式钻孔成像技术的弊端，实现了全景技术和数字化技术。系统可同时观测到360°的孔壁全景情况，形成数字化的钻孔岩芯三维图像，可有效地协助地质资料的计算机统计、分析和处理。系统以其的功能特点，特别是在结构面产状、形成平面图像和三维图像以及统计分析等方面，是传统方法无法比拟的。

DPBCS钻孔电视

   系统还解决了钻孔内的工程地质信息采集的完整性和准确性问题，摆脱了钻孔摄像技术长期停留在模拟方式下以观察为主的钻孔电视模式，将其推向更高层次，即数字方式下的全景技术。系统通过对钻孔孔壁进行无扰动的原位摄像记录，直接对孔壁进行研究，避免了钻孔取芯工程的扰动影响，比钻孔岩芯更能反映钻孔内的实际情况，得到的结果更加可信和直观，解决了钻孔工程地质信息采集的完整性和准确性问题，使钻孔摄像技术从以模拟方式下定性观察为主的钻孔电视模式下向前推进了一步，达到了钻孔摄像技术的国际高水平。

         数字式全景钻孔摄像系统的基本原理是采用一种特定的光学变换，即截头的锥面反射镜，它实现了将360°钻孔孔壁图像反射成为平面图像。这种平面图像称为全景图像，由于钻孔呈圆柱状，这种全景图像则不失其三维信息。全景图像可以被位于该反射镜上部的摄像机拍摄，如图2-1所示。经过这种光学变换，形成的全景图像呈环型状，它发生了扭曲变化，不易被直接观测。因此，一种将全景图像还原成原钻孔形状的逆变换是必要的，这种逆变换可以通过计算机算法来实现。为此，首先需要数字化全景图像，建立原钻孔与全景图像的变换关系，然后开发相应的软件，通过该软件，实现全景图像到平面展开图或虚拟钻孔岩芯图的同步显示。平面展开图是一幅包含一段完整(360°)钻孔孔壁的二维图像，就像孔壁沿北极垂直地被劈开，然后展开成平面。虚拟钻孔岩芯图是一幅三维图像，它是通过回卷平面展开图而成的一个柱状体，当观测点位于该柱状体的外部时，所观测到的就是虚拟钻孔岩芯图。与平面展开图相比，虚拟钻孔岩芯图提供了关于空间形状和位置的更逼真的信息。另外，虚拟钻孔岩芯图也可以通过软件进行旋转以观测其它不能同时看到的部分。

除了逆变换算法外，系统软件还能提供对钻孔孔壁图像的数字分析和处理，从而准确地获得孔内特征的定量信息，例如，平面特征的倾向和倾角、裂隙的隙宽和某些介质中的缺陷。

         数字式全景钻孔摄像系统的技术特点是依据全景图像来实现数字技术（如图2-2所示）。在定义了全景图像的深度和方位之后，其上的每一点都可以用世界坐标表示。深度可以通过深度测量装置直接获得，其数值叠加到全景图像中，作为其信息的一部分。方位可以由位于反射镜之下的磁性罗盘确定，罗盘与全景图像一起被拍摄下来，罗盘的北极指示了全景图像的方位。通过系统软件提供的对罗盘图像的自动识别功能，这个方位容易被得到。数字技术是视频信号的数字化实现技术，它使该系统的实现成为可能。数字化的图像是数据提取、图像处理和特征分析的基础。在数字式全景摄像系统中，数字技术是由安装在位于地面上的计算机中的图像捕获卡来实现的。这个图像捕获卡能实时地对模拟的视频信号进行数字化，数字化的图像能以数字形式被储存和处理。

          图像处理是数字式全景钻孔摄像系统的重要特征之一，它不仅可以形成各种各样二维或三维的图像形式，而且也反映了系统的先进性。该系统充分利用了位于地面上的高性能计算机，实时地处理整个全景图像，并形成实时的平面展开图。由于这幅图像的实时性，孔内的一些活动情况，如水的流动和砂浆的渗出等，都能清楚地反映出来，因此，该系统提供了真正的实时显示能力。

数字式全景钻孔摄像系统可以利用不同的图像处理方法提供各种各样的结果图像，但广泛应用的是以下三种图像。

(1) 全景图像

全景图像是数字式全景钻孔摄像系统获得的原始图像，也是其它各种图像的基础。图2-2来自于实际测试的结果，其中包括了位于该图像中部用于指示钻孔方位的磁性罗盘图像和在右上角显示的当前图像所处的深度数值。

  (2) 平面展开图

平面展开图（如图2-3所示）是全景图像经变换形成的钻孔孔壁的360°图像。在图像的顶部，有一些刻度和四个标志（N、E、S、W 分别代表磁性北、东、南、西），用于指示方位。在图像的左边，有一些表示深度的刻度。

数字式全景钻孔摄像系统的软件部分包括用于现场使用的实时监视系统和用于室内处理的统计分析系统两大部分。

实时监视系统的功能特点：

用于探测过程的实时监视与实时处理；

实现对各个硬件的控制，包括捕获卡、深度接口板等；   

实现图像的快速存储；

实现图像的快速还原变换及显示；             

对探测结果的快速浏览；

实时计算与分析，计算结构面产状、隙宽等。

统计分析系统的功能特点：

用于室内的统计分析以及结果输出；

单纯的软件系统，不对硬件进行控制；

图像数据来源于实时监视系统的结果；

优化的还原变换算法，保证探测的精度；           

具有单帧和连续播放能力；               

能够对图像进行处理，形成各种结果图像，包括图像的无缝拼接，三维钻孔岩芯图和平面展开图（图3－2）；

具有计算与分析能力，包括计算结构面产状、隙宽等；

能够对探测结果进行统计分析，并建立数据库，比如裂隙分布极点图及产状倾向玫瑰花图（图3－3）；

拥有良好的用户界面，便于二次开发。

数字式全景钻孔摄像系统工程应用

   在各类岩土工程研究中，结构面研究都是重要内容之一，这是因为变形和破坏的关键部位大多位于诸如裂隙、节理、层理、断层等不连续结构面上，而结构面通常用其几何特征来表示，因此结构面几何持征的采集技术、方法和手段的科学性、先进性、完整性、准确性尤为重要。

   目前，钻孔岩芯测定方法仍是广泛运用于地下或深部结构面几何持征的测定方法。虽然它简单、方便、实用，但是对于软弱或破碎岩体，钻孔取芯率相对较低时，准确确定结构面几何特征则比较困难。由于未受扰动的地质体中钻孔孔壁保持着完整的地质特征，因此进入钻孔中对钻孔孔壁进行探测，使工程地质人员完整、准确地获得钻孔内的地质资料的设备就是数字式全景钻孔摄像系统。

数字式全景钻孔摄像技术适用于石油工业、工程地质、水文地质、岩土工程、土木工程、采矿工程、冰川研究等领域。已经广泛地应用于桩基检测、边坡勘察、锚杆锚索孔探察、检测混凝土浇筑质量、堤防隐患探测、水库渗漏探测、滑坡勘探、覆盖层探测、岩溶、地下洞穴、地下水资源勘探、灌浆质量检测、环境检测与评估等等。