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矿产勘探装置和方法

申请号 CN202310849360.8 申请日 2023-07-11 公开(公告)号 CN116879966A 公开(公告)日 2023-10-13
申请人 山东科技大学; 发明人 李青海; 张宸硕; 史卫平; 纪永虎; 高振亮; 马小勇; 殷鹏涛; 刘奇; 孟昭胜; 赵金海;
摘要 本发明提供的矿产勘探装置涉及矿产勘探领域,包括遥感勘探装置、钻孔装置和矿产勘探设备,矿产勘探设备包括化学元素检测组件,遥感勘探装置用于确定找矿靶区,钻孔装置用于在找矿靶区进行钻孔,矿产勘探设备能放置于钻孔的底部,化学元素检测组件能检测钻孔内的特定物质的浓度信息。本发明还提供矿产勘探方法,包括S1、通过遥感勘探装置利用卫星遥感勘探技术搜寻找矿靶区;S2、利用钻孔装置在找矿靶区进行钻孔;S3、将矿产勘探设备下放至钻孔的底部,通过化学元素检测组件检测钻孔的底部特定物质的浓度信息,并通过特定物质的浓度信息判断钻孔位置处是否含有矿产。本发明提供的矿产勘探装置和方法提高了勘探的准确性和勘探效率。
权利要求

1.一种矿产勘探装置,其特征在于:包括遥感勘探装置、钻孔装置和矿产勘探设备,所述矿产勘探设备包括化学元素检测组件,所述遥感勘探装置用于确定矿产勘探的找矿靶区,所述钻孔装置用于在所述找矿靶区进行钻孔,所述矿产勘探设备能够放置于钻孔的底部,所述化学元素检测组件能够检测所述钻孔内的含有特定化学元素的物质的浓度信息。

2.根据权利要求1所述的矿产勘探装置,其特征在于:还包括定位装置,所述定位装置用于与所述钻孔装置固定连接,所述定位装置用于实时获取所述钻孔装置的位置信息;所述矿产勘探设备还包括摄像组件,所述摄像组件能够用于拍摄所述钻孔内的视频。

3.根据权利要求2所述的矿产勘探装置,其特征在于:还包括交互装置,所述钻孔装置、所述定位装置、所述化学元素检测组件和所述摄像组件均与所述交互装置连接,所述钻孔装置为无人驾驶钻车,通过所述交互装置控制所述钻孔装置行驶、控制所述钻孔装置进行自动钻孔,所述交互装置能够接收所述定位装置检测到的钻孔装置的位置信号,所述交互装置能够实时显示所述钻孔装置的位置,所述交互装置能够接收所述化学元素检测组件检测到的所述含有特定化学元素的物质的浓度信息,所述交互装置能够根据所述含有特定化学元素的物质的浓度信息获得所述含有特定化学元素的物质的浓度,所述交互装置能够显示所述含有特定化学元素的物质的浓度,所述交互装置能够显示所述摄像组件拍摄的所述钻孔内的视频画面。

4.根据权利要求1所述的矿产勘探装置,其特征在于:还包括勘测控制器,所述勘测控制器包括底座、勘测工作臂、软线和放线器,所述勘测工作臂的一端固定连接于所述底座上,所述勘测工作臂的另一端固定连接有所述放线器,所述放线器的线盘上绕有所述软线,所述软线的自由端用于与所述矿产勘探设备连接,所述放线器通过对所述软线进行放线能够将所述矿产勘探设备下放至所述钻孔的底部。

5.根据权利要求2所述的矿产勘探装置,其特征在于:所述矿产勘探设备还包括第一壳体、第二壳体、芯片和至少一个减震器,所述第二壳体设置于所述第一壳体的内腔内,所述第一壳体的内壁与所述第二壳体的外壁之间和/或所述第二壳体的内壁与所述芯片之间设置有至少一个所述减震器,所述第一壳体的内壁与所述第二壳体的外壁之间的各所述减震器与所述第一壳体的内壁与所述第二壳体的外壁均固定连接,所述第二壳体的内壁与所述芯片之间的各所述减震器与所述第二壳体的内壁与所述芯片均固定连接,所述芯片固定连接于所述第二壳体的内腔内,所述化学元素检测组件和所述摄像组件均设置于所述第一壳体的外壁上,所述摄像组件与所述芯片通讯连接。

6.根据权利要求5所述的矿产勘探装置,其特征在于:所述第一壳体的外壁上开设有至少一个凹槽,所述摄像组件为多个,各所述摄像组件固定连接于一个所述凹槽内,且各所述摄像组件能够完全嵌设于所述凹槽内,各所述摄像组件的镜头朝向各所述凹槽的开口处;

所述化学元素检测组件为多个,各所述化学元素检测组件固定连接于所述第一壳体的内腔内,所述第一壳体上开设有至少一个连通所述第一壳体的内腔和所述第一壳体外部的大气的通气孔。

7.根据权利要求6所述的矿产勘探装置,其特征在于:所述矿产勘探设备还包括至少一个吹风设备,所述第一壳体上设置有至少一个清洁口,各所述吹风设备固定连接于所述第一壳体内,各所述吹风设备能够与至少一个所述清洁口连通,各所述吹风设备能够通过所述清洁口向所述第一壳体外吹风。

8.一种基于权利要求1‑7中任意一项所述的矿产勘探装置的矿产勘探方法,其特征在于:包括如下步骤:

S1、通过遥感勘探装置利用卫星遥感勘探技术搜寻找矿靶区;

S2、利用钻孔装置在所述找矿靶区进行钻孔;

S3、将矿产勘探设备下放至所述钻孔的底部,通过所述化学元素检测组件检测所述钻孔的底部含有特定化学元素的物质的浓度信息,并通过所述含有特定化学元素的物质的浓度信息判断所述钻孔位置处是否含有所述矿产。

9.根据权利要求8所述的矿产勘探方法,其特征在于:S3还包括:利用所述矿产勘探设备的摄像组件拍摄所述钻孔内的视频,通过所述钻孔内的视频判断所述钻孔位置处是否含有所述矿产。

10.根据权利要求9所述的矿产勘探方法,其特征在于:所述矿产勘探装置还包括定位装置和交互装置,所述定位装置用于与所述钻孔装置固定连接,所述钻孔装置、所述定位装置、所述化学元素检测组件和所述摄像组件均与所述交互装置连接;

S2还包括:获取最终钻孔区域,使所述钻孔装置位于所述最终钻孔区域,通过所述定位装置获取所述钻孔装置的实时位置信息,通过所述交互装置控制所述钻孔装置进行钻孔;

S3还包括:所述交互装置根据所述含有特定化学元素的物质的浓度信息获得所述含有特定化学元素的物质的浓度,通过所述交互装置显示所述含有特定化学元素的物质的浓度,通过所述交互装置显示所述摄像组件拍摄的所述钻孔内的视频画面,通过所述含有特定化学元素的物质的浓度和所述钻孔内的视频画面确定是否对所述钻孔位置进行矿产开采。

说明书全文

矿产勘探装置和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及矿产勘探技术领域,特别是涉及一种矿产勘探装置和方法。

背景技术

[0002] 矿产开采前需先进行矿产探测工作,以保证矿产开采的高效化,减少开采的成本。由于矿产探测时一般需要钻孔,并对孔内进行勘探,往往会对环境和地质造成不可逆的损害,会导致土地资源被破坏,进而导致生态环境恶化,影响土地耕作和植被生长,改变地貌并引发景观生态的变化;也可能会破坏地下水资源,加剧缺水地区的供水紧张。因此,矿产勘探需要尽量减少对地质和环境的破坏。
[0003] 现有的矿产勘探方法主要基于对现有的地质资料进行分析以初步确定一个较大的找矿靶区,并对该目标矿区进行坑探和地表取样化验,如中国专利CN202110769273.2提供了一种金矿勘探靶区预测方法,包括:步骤一,基于现有的地质资料基础上,通过对1:5万或1:25万的地质图上的沉积岩、侵入岩和变质岩的分析;沉积岩对应原生金源多少的分析和判断,沉积岩原岩含金丰度高则原生金源好。侵入岩对应深生金源的分析和判断,深成侵入岩比浅成侵入岩在深生金源的来源来说要好。变质岩对应再生金源多少的分析和判断,变质岩时代越久远则再生金源再生集成越充分。成矿期次越多越容易形成大型金矿床;步骤二,基于现有的地质资料基础上,通过对1:5万或1:25万的地质图查明大中小型断裂带、背斜向斜的情况分析,找出中小型断裂带的交汇处和拐弯处,背斜构造的末端和背斜的断裂部位;大断裂带往往是成矿金液的导矿通道,重点找出中小型断裂带的交汇处和拐弯处,背斜构造的末端和背斜的断裂部位,这些部位的发现有利于靶区的圈定。步骤三,根据步骤一和步骤二的分析,选取目标矿区,然后对目标矿区的全矿区进行坑探和地表取样化验,查证含金元素液态物质的伴生矿物含量和分布情况。其中,找矿靶区的确定主要根据地质特点与矿产分布之间的关联进行预测,预测的准确性较低,导致需要对多个错误的目标矿区进行坑探和地表取样化验,降低了勘探效率,且增加了坑探次数,增加了对地质和环境的破坏;同时,由于需要对每个找矿靶区取样并化验,进一步地降低了勘探效率。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种矿产勘探装置和方法,以解决上述现有技术存在的问题,提高了初期勘探的准确性,提高了勘探效率。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
[0006] 本发明提供了一种矿产勘探装置,包括遥感勘探装置、钻孔装置和矿产勘探设备,所述矿产勘探设备包括化学元素检测组件,所述遥感勘探装置用于确定矿产勘探的找矿靶区,所述钻孔装置用于在所述找矿靶区进行钻孔,所述矿产勘探设备能够放置于钻孔的底部,所述化学元素检测组件能够检测所述钻孔内的含有特定化学元素的物质的浓度信息。
[0007] 优选的,还包括定位装置,所述定位装置用于与所述钻孔装置固定连接,所述定位装置用于实时获取所述钻孔装置的位置信息;所述矿产勘探设备还包括摄像组件,所述摄像组件能够用于拍摄所述钻孔内的视频。
[0008] 优选的,还包括交互装置,所述钻孔装置、所述定位装置、所述化学元素检测组件和所述摄像组件均与所述交互装置连接,所述钻孔装置为无人驾驶钻车,通过所述交互装置控制所述钻孔装置行驶、控制所述钻孔装置进行自动钻孔,所述交互装置能够接收所述定位装置检测到的钻孔装置的位置信号,所述交互装置能够实时显示所述钻孔装置的位置,所述交互装置能够接收所述化学元素检测组件检测到的所述含有特定化学元素的物质的浓度信息,所述交互装置能够根据所述含有特定化学元素的物质的浓度信息获得所述含有特定化学元素的物质的浓度,所述交互装置能够显示所述含有特定化学元素的物质的浓度,所述交互装置能够显示所述摄像组件拍摄的所述钻孔内的视频画面。
[0009] 优选的,还包括勘测控制器,所述勘测控制器包括底座、勘测工作臂、软线和放线器,所述勘测工作臂的一端固定连接于所述底座上,所述勘测工作臂的另一端固定连接有所述放线器,所述放线器的线盘上绕有所述软线,所述软线的自由端用于与所述矿产勘探设备连接,所述放线器通过对所述软线进行放线能够将所述矿产勘探设备下放至所述钻孔的底部。
[0010] 优选的,所述矿产勘探设备还包括第一壳体、第二壳体、芯片和至少一个减震器,所述第二壳体设置于所述第一壳体的内腔内,所述第一壳体的内壁与所述第二壳体的外壁之间和/或所述第二壳体的内壁与所述芯片之间设置有至少一个所述减震器,所述第一壳体的内壁与所述第二壳体的外壁之间的各所述减震器与所述第一壳体的内壁与所述第二壳体的外壁均固定连接,所述第二壳体的内壁与所述芯片之间的各所述减震器与所述第二壳体的内壁与所述芯片均固定连接,所述芯片固定连接于所述第二壳体的内腔内,所述化学元素检测组件和所述摄像组件均设置于所述第一壳体的外壁上,所述摄像组件与所述芯片通讯连接。
[0011] 优选的,所述第一壳体的外壁上开设有至少一个凹槽,所述摄像组件为多个,各所述摄像组件固定连接于一个所述凹槽内,且各所述摄像组件能够完全嵌设于所述凹槽内,各所述摄像组件的镜头朝向各所述凹槽的开口处;所述化学元素检测组件为多个,各所述化学元素检测组件固定连接于所述第一壳体的内腔内,所述第一壳体上开设有至少一个连通所述第一壳体的内腔和所述第一壳体外部的大气的通气孔。
[0012] 优选的,所述矿产勘探设备还包括至少一个吹风设备,所述第一壳体上设置有至少一个清洁口,各所述吹风设备固定连接于所述第一壳体内,各所述吹风设备能够与至少一个所述清洁口连通,各所述吹风设备能够通过所述清洁口向所述第一壳体外吹风。
[0013] 本发明还提供了一种基于上述的矿产勘探装置的勘探方法,包括如下步骤:
[0014] S1、通过遥感勘探装置利用卫星遥感勘探技术搜寻找矿靶区;
[0015] S2、利用钻孔装置在所述找矿靶区进行钻孔;
[0016] S3、将矿产勘探设备下放至所述钻孔的底部,通过所述化学元素检测组件检测所述钻孔的底部含有特定化学元素的物质的浓度信息,并通过所述含有特定化学元素的物质的浓度信息判断所述钻孔位置处是否含有所述矿产。
[0017] 优选的,S3还包括:利用所述矿产勘探设备的摄像组件拍摄所述钻孔内的视频,通过所述钻孔内的视频判断所述钻孔位置处是否含有所述矿产。
[0018] 优选的,所述矿产勘探装置还包括定位装置和交互装置,所述定位装置用于与所述钻孔装置固定连接,所述钻孔装置、所述定位装置、所述化学元素检测组件和所述摄像组件均与所述交互装置连接;
[0019] S2还包括:获取最终钻孔区域,使所述钻孔装置位于所述最终钻孔区域,通过所述定位装置获取所述钻孔装置的实时位置信息,通过所述交互装置控制所述钻孔装置进行钻孔;
[0020] S3还包括:所述交互装置根据所述含有特定化学元素的物质的浓度信息获得所述含有特定化学元素的物质的浓度,通过所述交互装置显示所述含有特定化学元素的物质的浓度,通过所述交互装置显示所述摄像组件拍摄的所述钻孔内的视频画面,通过所述含有特定化学元素的物质的浓度和所述钻孔内的视频画面确定是否对所述钻孔位置进行矿产开采。
[0021] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
[0022] 本发明提供的矿产勘探装置和方法,包括遥感勘探装置、钻孔装置和矿产勘探设备,矿产勘探设备包括化学元素检测组件,遥感勘探装置用于确定矿产勘探的找矿靶区,相对于现有的根据地质特点初步确定找矿靶区的方式,准确性较高,有利于减小后续对该区域进行是否富含矿产的验证的工作量,提高了勘探效率,同时,减小了由于勘测不准确造成的钻孔对地质和环境的破坏;化学元素检测组件能够检测钻孔内含有特定化学元素的物质的浓度信息,无需取样检测,进一步提高了勘探效率。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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的附图。
[0024] 图1为实施例1中的矿产勘探装置的系统框图;
[0025] 图2本实施例1中的矿产勘探装置的结构示意图;
[0026] 图3本实施例1中的勘测控制器的结构示意图;
[0027] 图4本实施例1中的矿产勘探设备的结构示意图;
[0028] 图5本实施例1中的钻孔装置的结构示意图;
[0029] 图6本实施例1中的勘测控制器的结构示意图;
[0030] 图7本实施例1中的交互装置的结构示意图;
[0031] 图8本实施例1中的摄像组件的结构示意图;
[0032] 图中:100、矿产勘探装置;1、遥感勘探装置;2、钻孔装置;201、钻孔工作臂;202、控制臂;203、迷你钻头;204、履带;3、矿产勘探设备;301、化学元素检测组件;302、摄像组件;3021、主摄像头;3022.副摄像头;303、第一壳体;3031、凹槽;3032、通气孔;304、第二壳体;
305、芯片;306、减震器;307、清洁口;308、设备灯;309、吹风设备;4、找矿靶区;5、定位装置;
6、交互装置;601、显示屏;602、设备开关按钮;603、升降控制按钮;604、清洁控制按钮;605、设备灯控制按钮;606、阻断按钮;607、支架7、勘测控制器;701、底座;702、勘测工作臂;703、软线;704、放线器;705、换置平台;8、最终钻孔区域。

具体实施方式

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0034] 本发明的目的是提供一种矿产勘探装置和方法,以解决上述现有技术存在的问题,提高了初期勘探的准确性,提高了勘探效率。
[0035] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0036] 实施例1
[0037] 如图1‑8所示,本实施例提供一种矿产勘探装置100,包括遥感勘探装置1、钻孔装置2和矿产勘探设备3,矿产勘探设备3包括化学元素检测组件301,遥感勘探装置1用于确定矿产勘探的找矿靶区4,钻孔装置2用于在找矿靶区4进行钻孔,矿产勘探设备3用于放置于钻孔的底部,化学元素检测组件301能够检测钻孔内含有特定化学元素的物质的浓度信息,通过含有特定化学元素的物质的浓度信息能够判断该区域是否富含矿产。相对于现有的根据地质特点初步确定找矿靶区4的方式,准确性较高,有利于减小后续对该区域进行是否富含矿产的验证的工作量,提高了勘探效率,同时,减小由于勘测不准确造成的钻孔,减少了对地质和环境的破坏;且化学元素检测组件301能够检测钻孔内含有特定化学元素的物质的浓度信息,无需取样检测,进一步地提高了勘探效率。
[0038] 作为优选的实施方式,化学元素检测组件301为化学传感器。本实施例提供一种矿产勘探装置100可以对煤矿等进行勘探,其中,煤矿的主要化学元素包括碳、氢、氧、氮、硫、磷组成,在勘探时,一般通过二氧化碳的含量来判断是否含有煤矿,具体的,当二氧化碳的含量达到90%以上时,判定该地区富含煤矿,可以考虑进行下一步的开采工作。
[0039] 需要说明的是,卫星遥感技术有着数据庞大、视点高、数据采集快和重复、连续观察的特点。通过遥感勘探装置1利用卫星遥感勘探技术勘探矿产的原理为:任何物体都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的特性,在同一光谱区内,不同的物体反映出的光谱特性不同,同一物体在不同光谱区内的反映也有很大差别,或者是同一物体在不同的时间、地点,受太阳光照射角度不同,它们对光谱的吸收和反射也有所不同。遥感技术根据物体的光谱特性原理,从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线等目标进行探测和识别,然后对物体做出判断。作为优选的实施方式,可以先利用现有技术初步确定可能含有矿产的大致区域范围,再利用卫星遥感技术对该区域范围进行测量,即通过在距离卫星或飞机一定距离处的反射和反射辐射来检测出煤矿可疑区,帮助研究员在探测工作前缩小观察区域,更方便的管理和监测可疑区。如装载在卫星平台上的多光谱相机可以接收到来自不同物体的反射光、散射光,生成含有图像和光谱信息的遥感数据,并将遥感数据通过信号调制发回地面。遥感勘探装置1接收卫星平台的数据信息并进行分析处理,从而获得找矿靶区4。利用卫星遥感勘探技术勘探到的找矿靶区4的范围大概在半径为5m的圆内,在此范围内,研究员可以更加精确的排查地质条件、监测该区域的矿产含量,能够减少工作量、提高工作效率,为后期确定钻孔工作区的位置做好准备。
[0040] 作为优选的实施方案,钻孔直径为0.13m,探测深度(钻孔深度)根据现场实际地质情况,确定钻孔深度,一般开采深度不超过2000米,若开采深度超过2000米后,地压较大,成孔效果差,且影响通讯效果。为保证通讯效果,本实施例提供的矿产勘探装置100的探测深度(钻孔深度)不超过2000m。
[0041] 进一步地,矿产勘探设备3还包括摄像组件302,摄像组件302能够用于拍摄钻孔内的视频。作为优选的实施方式,摄像组件302为迷你鹰眼VAR摄像头,并利用钻孔彩色摄像技术捕捉工作面(钻孔的内壁和底壁)中的现场实时画面。迷你鹰眼VAR摄像头包括主摄像头3021和副摄像头3022,主摄像头3021用来捕捉探测工作面中的全景图像,方便研究员在整体结构上观测整个探测工作面;副摄像头3022用来捕捉探测工作面中的微观部分,方便研究员观察探测工作面中更加细微的物质。
[0042] 进一步地,矿产勘探设备3还包括第一壳体303、第二壳体304、芯片305和至少一个减震器306,第二壳体304设置于第一壳体303的内腔内,第一壳体303的内壁与第二壳体304的外壁之间和/或第二壳体304的内壁与芯片305之间设置有至少一个减震器306,第一壳体303的内壁与第二壳体304的外壁之间的各减震器306与第一壳体303的内壁与第二壳体304的外壁均固定连接,第二壳体304的内壁与芯片305之间的各减震器306与第二壳体304的内壁与芯片305均固定连接,芯片305固定连接于第二壳体304的内腔内,化学元素检测组件
301和摄像组件302均设置于第一壳体303的外壁上,摄像组件302与芯片305通讯连接。减震器306能够对第一壳体303和第二壳体304进行减震,作为优选的实施方式,第一壳体303的内壁与第二壳体304的外壁之间和第二壳体304的内壁与芯片305之间均设置有多个减震器
306。芯片305优选为闪存芯片305,减震器306优选为弹簧减震器306,第一壳体303、第二壳体304优选为高分子材料,便于矿产勘探设备3的一次性使用,能够保证当矿产勘探设备3被阻断落入钻孔底部时,主体部分在未来会被分解,弹簧和芯片优选高环保材料,如选用纳米纤维芯片,从而降低对地质造成破坏,达到保护环境的目的。
[0043] 作为优选的实施方式,第一壳体303的外壁上开设有至少一个凹槽3031,凹槽3031优选为多个,且均布于所述第一壳体303的外壁上,摄像组件302为多个,各摄像组件302固定连接于一个凹槽3031内,且各摄像组件302能够完全嵌设于凹槽3031内,保证在工作中减少组件的受损程度;各摄像组件302的镜头朝向各凹槽3031的开口处,以保证能够捕捉钻孔工作面的画面。摄像组件302的个数可以根据需求设置,通过设置多个摄像组件302,能够达到360°的画面捕捉,便于进一步开展勘探工作。
[0044] 进一步地,化学元素检测组件301为多个,各化学元素检测组件301固定连接于第一壳体303的内腔内,第一壳体303上开设有至少一个连通第一壳体303的内腔和第一壳体303外部的大气的通气孔3032。各化学元素检测组件301设置于第一壳体303内,避免化学元素检测组件301在工作过程中损坏。
[0045] 作为优选的实施方式,各凹槽3031的底壁上设置有至少一个化学元素检测组件301。更为优选的,各化学元素检测组件301设置于凹槽3031的底壁靠近第二壳体304的一侧的表面上,避免化学元素检测组件301在工作过程中损坏;且各凹槽3031的底壁上设置有通气孔3032,保证化学元素检测组件301能够对钻孔内空气的化学元素进行检测。
[0046] 进一步地,矿产勘探设备3还包括至少一个吹风设备309,吹风设备309优选为风机,第一壳体上设置有至少一个清洁口307,各吹风设备309固定连接于第一壳体303内,各吹风设备309能够与至少一个清洁口307连通,各吹风设备309能够通过清洁口307向第一壳体303外吹风。需要说明的是,清洁口307是朝向第一壳体303外的,通过吹风设备309向外吹风,可以在钻孔通道中清除距离矿产勘探设备3一定范围内的杂质,减少杂质对摄像的遮挡,便于煤层的发现。
[0047] 作为优选的实施方式,清洁口307设置于靠近摄像组件302的区域内,如设置于凹槽3031开口的周边。作为更为优选的实施方式,与清洁口307连通的出气通道向靠近摄像组件302的一侧倾斜,使清洁口307的出风方向能够像摄像组件302的前方倾斜,使吹风设备309能够更好地清除摄像组件302前方的杂质,降低摄像组件302被杂质遮挡的几率,方便工作人员进一步发现煤层。
[0048] 进一步地,第一壳体303的外壁上固定连接有设备灯308,在黑暗状态下可以正常工作,通过迷你鹰眼VAR摄像头捕捉视频影像,让研究员可以看清地下的状态。
[0049] 进一步地,矿产勘探设备3的外壁上设置有涂层,具有防水和阻燃功能,以适应于地下任何复杂的环境。
[0050] 作为优选的实施方式,第一壳体303和第二壳体304均呈球形,耐磕碰,利于矿产勘探设备3的下放,能够减小下放过程中对矿产勘探设备3外壳的损坏域。第一壳体303的外壁的半径为45mm,体积小巧,且具有“不倒翁”式设计,具体地,第一壳体303的部分内壁上设置配重块(如铅块),使矿产勘探设备3落入到钻孔底部时能够快速直立,不会因为滚动特性而四处滚动,便于观察和捕捉矿产信息。
[0051] 进一步地,本实施例提供的矿产勘探装置100还包括定位装置5,定位装置5用于与钻孔装置2固定连接,定位装置5用于实时获取钻孔装置2的位置信息。作为优选的实施方案,定位装置5利用北斗定位技术进行定位,确定出的实际钻孔工作区的范围大概在半径为0.5m的圆内。北斗定位技术是我国自行研制的全球卫星定位系统,是以GPS为基础,为用户提供的精度高、可靠性强的服务,并按照“统一规划、统一标准、共建共享”的原则,整合国内地基定位资源,建立以北斗为主、兼容其他卫星导航系统,利用北斗/GNSS(全球导航卫星系统)高精度接收机,通过地面基准站网、卫星、移动通信、数字广播等收发手段,在服务区域内提供1‑2米、分米级和厘米级的实时高精度导航定位服务。定位装置5还可以安装于矿产勘探设备3、交互装置6、勘测控制器7上,它可以确定钻孔工作区的具体位置,以及各设备的位置信息,也可以确定钻孔与各设备之间的距离,实现对整个钻孔工作区各部分位置的确定。
[0052] 进一步地,本实施例提供的矿产勘探装置100还包括交互装置6,钻孔装置2、定位装置5、化学元素检测组件301和摄像组件302均与交互装置6连接,钻孔装置2为无人驾驶钻车,通过交互装置6控制钻孔装置2行驶、控制钻孔装置2进行自动钻孔,交互装置6能够接收定位装置5检测到的钻孔装置2的位置信号,交互装置6能够实时显示钻孔装置2的位置,交互装置6能够接收化学元素检测组件301检测到的含有特定化学元素的物质的浓度信息,交互装置6能够根据含有特定化学元素的物质的浓度信息获得含有特定化学元素的物质的浓度,交互装置6能够显示含有特定化学元素的物质的浓度,交互装置6能够显示摄像组件302拍摄的钻孔内的视频画面。
[0053] 需要说明的是,无人驾驶钻车包括钻孔工作臂201、控制臂202、迷你钻头203、履带204等结构,钻车的具体结构为现有技术,此处不做赘述。无人驾驶钻车是一种特殊的地下钻孔设备,以钻头小等特点广泛应用于地下勘探等技术领域,并且可以通过履带204灵活移动;配备加长钻孔工作臂201,方便设备在地下300m内可以正常工作。该设备具有性能稳定、操作简单等优点;钻头可以360度旋转钻孔。需要注意的是,钻车无需人员在车上操作,通过物联网技术,研究员利用手机即可控制全自动无人针孔钻车的移动和工作,方便研究员更加直观的观测钻孔深度,减少人员成本。
[0054] 作为优选的实施方式,运用物联网技术对无人驾驶钻车进行控制,将钻车建立物联网,通过手机即可控制钻车进行工作,如行驶、钻孔等。
[0055] 进一步地,本实施例提供的矿产勘探装置100还包括勘测控制器7,勘测控制器7包括底座701、勘测工作臂702、软线703和放线器704,勘测工作臂702的一端固定连接于底座701上,勘测工作臂702的另一端固定连接有放线器704,放线器704的线盘上绕有软线703,软线703的自由端用于与矿产勘探设备3连接,放线器704通过对软线703进行放线能够将矿产勘探设备3下放至钻孔的探测工作面。钻孔工作结束后,利用勘测控制器7将矿产勘探设备3与绝缘的软线703连接,并进行放线以将矿产勘探设备3下放至钻孔内。矿产勘探设备3在下放过程中,对钻孔内的整个区域进行探勘,优选的矿产勘探设备3为匀速下放,下放速度需保证化学元素检测组件301和摄像组件302能够随着下放对钻孔进行实时勘探;作为优选的实施方式,可以在矿产勘探设备3检测到含有特定化学元素的物质的浓度明显升高时(升高的程度可根据化学元素检测组件301的精度等标定验证获得),控制矿产勘探设备3停止下放,并在此区域附近进行一定时间的持续监测,以保证监测的准确性。
[0056] 作为优选的实施方式,交互装置6为显示装置,更为优选的,为无线智能显示器。放线器704置的驱动装置与交互装置6连接,研究员能够通过交互装置6向驱动装置发送指令,使驱动装置控制线盘进行放线或收线,从而控制矿产勘探设备3上升或下降;下降的过程中利用摄像组件302捕捉工作面中的现场实时画面,并实时反馈给交互装置6,供研究员实时观察。研究员可在地表观察控制交互装置6,不必到地下亲临危险,降低了在工作面等狭小复杂空间内行动的危险性。
[0057] 作为优选的实施方式,勘测控制器7具有阻断功能,在下放过程中,当遇到可疑区域或下放到钻孔底部时,能够通过交互装置6向放线器704置的驱动装置发送停止信号,放线器704置的驱动装置使放线器704停止放线并保持;当需要继续进行下放时,通过交互装置6向放线器704置的驱动装置发送开启信号。
[0058] 作为优选的实施方式,当矿产勘探设备3到达钻孔底部时,可以将勘测控制器7与矿产勘探设备3之间的绝缘软线703切断。当进行下一个钻孔探测时,再将新的矿产勘探设备3连接绝缘软线703即可。由于矿产勘探装置100在下放过程中,外壳会出现一定程度的损害,尤其是当钻孔深度较深时,如钻孔深度达到2000米左右时,其内部结构也会不同程度的受损;若勘探完成后对矿产勘探装置100进行回收,回收时会对设备造成二次损害,影响下一次的勘探工作,故实施例通过阻断装置将矿产勘探装置100阻断,不对矿产勘探装置100进行回收,以提高工作效率。
[0059] 作为优选的实施方式,矿产勘探装置100还包括换置平台705,换置平台705固定连接于勘测工作臂702靠近放线器704的一端,可以在换置平台705上更换矿产勘探设备3。
[0060] 作为优选的实施方式,交互装置6包括显示屏601、设备开关按钮602、升降控制按钮603、清洁控制按钮604、设备灯控制按钮605、阻断按钮606和支架607,显示屏601固定连接于支架607上,设备开关按钮602、升降控制按钮603、清洁控制按钮604、设备灯308控制按钮、阻断按钮606可以为独立的开关并固定连接于支架607上,也可以集成于显示屏601上,设备开关按钮602、升降控制按钮603、清洁控制按钮604、设备灯308控制按钮、阻断按钮606均与显示屏601通讯连接。无线智能显示屏601是整个工艺的“输出设备”,将矿产勘探设备3在探测工作面中捕捉的视频数据和传感器数据一并反馈至无线智能显示屏601上,研究员通过显示屏601观测数据。设备开关按钮602用于开启和关闭显示屏601。升降控制按钮603用于控制驱动装置控制线盘进行放线或收线;清洁控制按钮604用于开启或关闭清洁功能,在工作时,发现有杂质导致监测画面模糊不清时,可以开启清洁控制按钮604;设备灯308控制按钮用于开启或关闭设备灯308;通过操作阻断按钮606能够控制放线器704置的驱动装置输出端动作或停止动作,从而控制放线器704放线或停止放线。
[0061] 此外,交互装置6还具有通道切换功能和报警功能,通道切换功能是结合迷你鹰眼VAR摄像头,可以实现全景到局部的实时切换。报警功能是当化学传感器感应到矿产所含有的化学元素时,会发出报警信号,以此来提醒研究员该区域是否有矿产。
[0062] 在矿产勘探设备3下放探勘过程中,化学元素检测组件301和摄像组件302会将捕捉到的数据信息实时传输至闪存芯片305,矿产勘探设备3完成钻孔底部的探勘后,停止探勘,并利用煤矿成像技术进行处理后将闪存芯片305中的视频信息上传至云服务器的云数据中心,且化学元素检测组件301在工作中利用化学勘探法得到的数据,以电信号的形式通过数据传输技术一并传至云数据中心,在云数据中心通过大数据计算、参数分析来生成结论,即利用大数据技术将视频数据和化学元素检测组件301的传感器数据进行计算,计算后将结果与数据库信息进行比对得出数据结论,从而将视频数据和传感器数据转化为可被直接观测的数据结论,并传输给交互装置6,研究员以此来判断是否对此进行下一步的开采工作。云服务器可以按需付费,可以有效降低综合成本,并且可以集中化的远程管理平台,独享带宽,更好的为此设备提供网络支撑。云数据中心的核心是以云的管理层为主,它的作用是确保整个云计算功能能够安全、稳定地运行,并且能够有效的管理数据。
[0063] 进一步地,在矿产勘探设备3结束工作后,将保存在闪存芯片305中的视频数据传入云数据中心,利用煤矿成像技术将探测工作面中的影像通过数字化及其综合处理,转化为三维立体图像,保证在云数据中心中,可以通过高质量的图片进行计算和数据整理。煤矿成像技术是以视频图像的形式传输,即模拟信号,在传输中,可以转换为数字图像,其采用静态方式,主要用于对全景图像的采样,并快速存储,传入云数据中心。
[0064] 需要注意的是,整个设备的运行都依赖于强大的网络支持,而找矿靶区4和探测工作面由于环境原因不能保证网络实时通畅,因此对于工作操控平台来说,利用云服务器中的无线网络技术为其提供网络支撑,也就是提供“无线热点”,保证设备能够基于物联网技术正常运行;而对于探测工作面来说,在云服务器中搭建自组内网,为地下提供网络,保证矿产勘探设备3能够正常捕捉视频信息、进行化学元素浓度检测并反馈至交互装置6。自组内网技术属于一种特殊的网络技术,重点研究自组织移动网、自组织计算网、自组织存储网等,具有高柔性免受攻击的数据网络和先进的信息安全系统。此工艺中,由于探测工作面中的网络极其不稳定,这就导致矿产勘探设备3无法与外界联系和传输数据,因此通过云服务器的自组内网技术,在云服务器中搭建自组内网,为地下提供网络,保证智能勘测球在地下的工作环境。需要注意的是,自组内网是专用网络技术,仅供探测工作面使用,这样可以极大保证网络通畅,并且保护网络安全。
[0065] 进一步地,为保证网络通畅,在工作操控平台中安装无线路由器,通过云服务器为无线路由器提供网络信号,可以保证工作操控平台中的所有设备在任何时间、任何地点都不受网络影响并能正常工作。工作操控平台为地面上进行工作的设备集合总称。
[0066] 物联网技术是指通过传感设备,按照约定的协议,将设备与网络相连接,设备通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。具体的:第一,将钻孔装置2、矿产勘探设备3、定位装置5、交互装置6等工作操控平台中的设备通过RFID射频识别进行联网,最主要的是对无人驾驶钻车赋予“智能家居”的功能,利用手机操作全自动无人针孔钻车,通过单点接触进行互连和控制;第二,利用物联网的应用,在无人驾驶钻车中安装声音传感器,并提前录入研究员的声音关键词(例如:“前进、后退”等),从而可以通过声音关键词对钻车进行控制;第三,通过物联网技术来监控设备故障、烟雾感应等安全隐患(需要设置对应的设备故障检测单元、烟雾感应单元),通过警报的方式及时将信号传递给研究员;第四,可以实现自动照明功能,在需要的时候,可以自动打开或关闭照明,主要包括照明控制、RGB颜色调整、定时照明等功能。通过这些,可以提升设备的利用效率,减少能源损耗。
[0067] 钻孔彩色摄像技术是对钻孔内的全部地质信息从采集、测量、存储、分析、管理到显示和应用的全过程,在摄像组件302捕捉探测工作面的现场画面,并反馈至摄像组件302中。在可靠性、精细程度、自动化程度等方面满足该工艺的要求。该技术采用连续方式,主要用于对图像及其变换图像的实时显示,快速观测以及现场分析,但不用保存数据。其中主要包括两个方面:第一是全景技术,全景技术利用迷你鹰眼VAR摄像头中的主摄像头3021可以显示出钻孔孔壁的全景图像,方便研究员观察整个探测工作面的实时画面,对探测工作面进行宏观的监测和分析;第二,是数字技术,数字技术利用迷你鹰眼VAR摄像头中的副摄像头3022监测钻孔内的微观物质,主要是观测钻孔内具体物质的状态,例如观察矸石的颜色、钻孔孔壁的残留物、煤的质地密度等。
[0068] 实施例2
[0069] 本实施例提供一种基于实施例1的矿产勘探装置100的勘探方法,包括如下步骤:
[0070] S1、通过遥感勘探装置1利用卫星遥感勘探技术搜寻找矿靶区4;
[0071] S2、利用钻孔装置2在找矿靶区4进行钻孔;
[0072] S3、将矿产勘探设备3下放至钻孔的底部,通过化学元素检测组件检测钻孔的底部含有特定化学元素的物质的浓度信息,并通过含有特定化学元素的物质的浓度信息判断钻孔位置处是否含有矿产。
[0073] 进一步地,S3还包括:利用矿产勘探设备3的摄像组件302拍摄钻孔内的视频,通过钻孔内的视频判断钻孔位置处是否含有矿产。
[0074] 进一步地,矿产勘探装置100还包括定位装置5和交互装置6,定位装置5用于与钻孔装置2固定连接,钻孔装置2、定位装置5、化学元素检测组件301和摄像组件302均与交互装置6连接;
[0075] S2还包括:获取最终钻孔区域8,使钻孔装置2位于最终钻孔区域8,通过定位装置5获取钻孔装置2的实时位置信息,通过交互装置6控制钻孔装置2进行钻孔;最终钻孔区域8的获得方法包括:在找矿靶区4的基础上,通过人工筛查确定钻孔位置,结合GPS定位,最终确定出钻孔工作的区域(最终钻孔区域8)的位置信息,钻孔工作的区域范围在半径为0.5m的圆内。一般整个找矿靶区4中的矿产含量几乎相同,但还需要对钻孔工作的区域通过人工二次筛查进行确定,具体主要考虑钻孔对地表和地下的损害,以及在该区域是否能顺利钻孔,不会遇到矸石或其他杂质的干扰,并且确保矿产勘探设备3能够正常下放,使研究员更加准确地对矿层进行观察。人工二次筛查包括:通过该区域的地质说明书进行排查,以保证能够顺利钻孔,且降低对地表和地下的损害。
[0076] S3还包括:交互装置6根据含有特定化学元素的物质的浓度信息获得含有特定化学元素的物质的浓度,通过交互装置6显示含有特定化学元素的物质的浓度,通过交互装置6显示摄像组件302拍摄的钻孔内的视频画面,通过含有特定化学元素的物质的浓度和钻孔内的视频画面确定是否对钻孔位置进行矿产开采。
[0077] 需要说明的是,在进行勘探时,化学元素浓度和视频画面只是两个重要参考指标,不一定同时满足。其中,化学元素浓度作为更科学的方法,是首位的观察方法,视频画面主要起辅助作用。具体地,若化学元素浓度符合开采标准,则可以进行开采;若化学元素浓度未达到开采标准且与开采标准要求的范围值相差不大,则利用视频画面进行进一步地判断,通过视屏中拍摄的钻孔内壁和底壁的颜色和质地等参数进行判断,若确定是目标矿物,则进行开采工作。
[0078] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。