[0001] 本发明属于应急救援领域，特别涉及一种基于钻孔救援的可视化物资投放系统。

[0002] 当事故发生时，往往导致人员被困/掩埋于地下。被困人员面临缺氧、饥渴、低温和其他危险环境，生命安全受到严重威胁。

[0003] 在最短时间内从地面向被困人员投送必需物资是挽救被困人员生命最有效的手段，并且后续搭建地面与井下的“生命线”，在被救援至地面的过程中，提供其他生活物品能显著改善被困人员生存质量，减少各种被困带来的心理影响，提高救援成功率。因此向深井下被困人员投送必需品具有重要应用价值。

[0004] 现有灾后物资投送手段主要有以下几种：绳索或缆绳系统、压缩气体投送系统、水下投送系统等。但是传统投送物资手段难以掌握井下的实时情况，无法根据被困人员的需求和反馈调整物资种类和数量，运输装置简陋使得在钻孔运输时损失物资等，最终导致救援效率降低，增加救援成本，延误救援黄金时间。如中国发明专利CN112627881B公开了一种用于矿井坍塌的物资输送钻孔救援装置，包括底盘，所述底盘中设有传动装置，所述底盘中开有传动空间，所述底盘中滑动连接有外管，所述外管为执行钻孔的主体，所述外管中设有物料运输管道装置，所述物料运输管道装置包括所述外管中由外向内分别固定连接有中管、内管，所述中管于所述外管之间设有用于输送用于钻孔时防止钻头过热的润滑油去程油路。上述技术方案虽然能够投送水和氧气，但是无法实现物资投放的可视化。灾后井下、建筑废墟等复杂非结构场景中，如果缺少了可视化装置，则物资难以快速精准投放。

[0042] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0043] 需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0044] 如图1‑5所示，一种基于钻孔救援的可视化物资投放系统，由地面支架系统35、便携式计算机终端系统34、视频信息收集与传输系统、物资投放吊舱33、可视化探测系统32组成，其中：

[0045] 所述物资投放吊舱33吊挂于所述地面支架系统35下方；

[0046] 所述视频信息收集与传输系统布设于所述物资投放吊舱33的中上部的内腔中；

[0047] 所述可视化探测系统32布设于所述物资投放吊舱33的底部的内腔中；

[0048] 所述可视化探测系统32与所述视频信息收集与传输系统通信互联，所述视频信息收集与传输系统通过信号线缆与所述便携式计算机终端系统34通信互联。

[0049] 进一步地，所述地面支架系统35由以下部件组成：

[0050] 可移动的伸缩杆三角支撑架3，其包括顶板，所述顶板的底侧外侧边缘处对称设有三个伸缩杆，所述伸缩杆上等间距设有多个限位固定孔4；

[0051] 定滑轮2，固设于所述可移动的伸缩杆三角支撑架3的顶板的中心处的底侧，所述定滑轮2用于改变信号线缆方向，使得信号线缆与地面垂直；

[0052] 挂钩1，通过U型连接件与所述定滑轮2的旋转轴的两端相连；

[0053] 绞线盘6，通过限位器5与所述可移动的伸缩杆三角支撑架3的伸缩杆相连。

[0054] 可移动的伸缩杆三角支撑架3能够通过伸缩结构改变架体高度(高度由U形螺栓进行固定)，开合角度，以适应各类救援环境，并且可移动的伸缩杆三角支撑架3的架体表面有轨道槽和限位固定孔4，通过限位器5方便布设绞线盘6。

[0055] 定滑轮2有凹槽来放置信号线缆，可保持信号线缆方向固定，在投放时一定程度避免吊舱因信号线缆扭矩产生的旋转。

[0056] 进一步地，所述便携式计算机终端系统34由便携式计算机、信号分析仪10和线轮盘11，所述便携式计算机与所述信号分析仪10通过通信电缆通信互联，所述信号分析仪10的壳体顶侧设有一用于缠绕信号线缆的线轮盘11。

[0057] 进一步地，所述便携式计算机设有显示屏13和电源开关12。

[0058] 更进一步地，所述信号分析仪10为Ceyear 4052系列信号/频谱分析仪。所述信号分析仪10设有第一防爆外壳8、Wifi天线7以及转接口9。所述第一防爆外壳8为泄压设计，防止系统在易燃易爆气体环境中爆炸。所述信号分析仪10由数据传输线、无线网络传输模块、数据转换器组成；数据传输线是用于连接数据转换器和无线网络传输模块，传输数据转换器采集和处理的视频信号。数据转换器是用于将信号分析仪10输出的视频信号转换为无线网络传输模块能够识别和处理的数据格式的电子设备，用于实现视频信号的数字化、压缩、调制等功能。所述无线网络传输模块固设于第一防爆外壳8内部，通过自组网的方式与网关通信连接并接入Internet网与便携式计算机通信连接，并且能将视频信号远程传输至其他计算机；所述数据转换器固定设于线轮盘11内部，其可以将视频信号进行初步采样与调制。所述信号分析仪10有9kHz至67GHz的频率范围，200MHz的内部分析带宽，以及频谱分析、I/Q分析、实时频谱分析、瞬态分析、矢量信号分析、脉冲分析、音频分析等丰富的测试功能。

[0059] 进一步地，所述视频信息收集与传输系统由以下部件组成：

[0060] 主控模块15，布设于物资投放吊舱33的中上部的内腔中；

[0061] 视频数据采集单元23，布设于物资投放吊舱33的中上部的内腔中，所述视频数据采集单元23的输出端与所述主控模块15的输入端相连；

[0062] 信号调制仪，布设于物资投放吊舱33的中上部的内腔中，所述主控模块15的的输出端与所述信号调制仪的输入端相连，所述信号调制仪用于将低频信号转换为高频信号；

[0063] 视频数据传输模块24，布设于物资投放吊舱33的中上部，所述信号调制仪的输出端与所述视频数据传输模块24的输入端相连。视频数据传输模块24能够将视频数据采集单元23采集的视频信号进行稳定控制输出，并将其沿线缆传回便携式计算机终端系统34，输出方式分为局域网无线输出以及配合网线链路更改为的有线输出两种方式。

[0064] 更进一步地，所述物资投放吊舱33的中部内设有物资存储仓，所述物资存储仓的上部设有温湿度传感器22，所述温湿度传感器22的输出端与主控模块15的输入端相连；物资存储仓设有自动舱门17，所述物资存储仓的中部设有固定杆20，所述固定杆20上设有导轨，球形移动滑块21设于所述所述固定杆20上且与所述导轨相适配，所述球形移动滑块21外接一伸缩杆，伸缩杆的端部设有物资分取挂钩16，所述物资存储仓内均匀布设多个物资固定点19，防爆蓄电池14布设于所述物资投放吊舱33的上部的内腔中，分别与主控模块15、自动舱门17电性连接。

[0065] 物资分取挂钩16可将物资从物资固定点19取下，并通过球形移动滑块21将物资下放到目标地点；所述固定杆20为高强度不锈钢材质，内含数据线、信号线缆等，并承担物资分取挂钩16的滑轨功能。

[0066] 更更进一步地，所述物资投放吊舱33整体为圆柱形，所述物资投放吊舱33外设有第二防爆外壳18。

[0067] 更进一步地，所述可视化探测系统32由以下部件组成：

[0068] 相机稳定器27布设于所述物资投放吊舱33的底部，所述相机稳定器27的底端架设有摄像机28，所述摄像机28的周围均匀布设有多个LED灯29，相机稳定器27的顶侧分别设有平行设置的视频摄像头30和红外摄像头31；

[0069] 数据处理器26布设于所述物资投放吊舱33下方的内腔中，所述摄像机28的输出端、所述视频摄像头30的输出端、所述红外摄像头31的输出端与所述数据处理器26的输入端相连，所述数据处理器26的输出端与所述主控模块15的输入端相连；

[0070] 电源管理模块25，布设于所述物资投放吊舱33下方的内腔中，所述电源管理模块25一端与所述防爆蓄电池14电性连接，所述电源管理模块25的另一端分别与数据处理器
26、所述摄像机28、所述视频摄像头30、所述红外摄像头31电性连接。

[0071] 在暗光环境下视频摄像头30及红外摄像头31同时融合成像，在暗光环境下进行探测；LED灯29布置于摄像机28的摄像头外围，根据井下灾后环境需要进行补光，并且视频摄像头30及红外摄像头31均可开展对井下环境的实时扫描建模，判断钻孔内环境是否适合投放物资。

[0072] 本发明在具体在使用时，如图6所示，先根据现场钻孔救援所需条件架设可移动的伸缩杆三角支撑架3，并在现场对架体底座进行固定，从而搭建好井上可调节的吊舱提升支架系统框架结构；

[0073] 在搭建过程中，可根据救援现场实际情况，通过伸缩杆来调节三角支撑架的长度及开合角度，通过U形螺栓等实现刚性连接，从而实现对不同口径深井的救援平台搭建工作。

[0074] 搭建完成后，在架体上挂好定滑轮2，在线缆前加装挂钩1，架体上安装绞线盘6，同时检查限位器5的使用效果，确保限位及固定效果可靠有效。

[0075] 然后固定线轮盘11，安装WiFi天线7，将线缆绕过可移动的伸缩杆三角支撑架3，放入定滑轮2的线缆导轨中。

[0076] 然后启动便携式计算机终端系统34，物资投放吊舱33的电源，进行设备自检，完成后将吊舱放入钻孔中，送入井下。

[0077] 在救援阶段，打开可视化探测系统32的视频功能，对吊舱下降情况进行监控，打开温度传感器23收集装置周围环境温度情况，并且可使处于待机状态的物资分取挂钩16在到达井下非结构受灾区域前启动，进而尽可能节省防爆蓄电池14的电量。

[0078] 井上救护队员将绞线盘6出口端连接便携式计算机的入口端(或使用WiFi天线7进行数据传输)，摄像头开机后，通过上传视频信号、温度传感器信号、灾区地形信息至数据处理器26进行数据处理，通过钻孔中绞线上传至便携式计算机系统34，其不仅可实时掌握井下周围环境信息，还可精准控制物资投放情况，科学指导救援；

[0079] 当到达井下受灾地点的空腔区后，通过控制物资投放舱门开启；随后通过计算机控制物资分取挂钩16将物资固定点19上的物资取下，球形移动滑块21在固定杆20上的轨道上下移动控制物资投放高度，通过视频摄像头30，红外摄像头31收集井下视频信息，并通过视觉SLAM技术绘制投放区域地形，最终将物资送出。

[0080] 综上，本发明能够实现为地下被困人员提供必要的物资，建立地面与深井下被困人员之间的生命线。通过地面支架系统35，向钻孔中下放物资投放吊舱33，通过可视化探测系统32确定物资投放位置，物资投放吊舱33投送井下被困人员所必须的物资，物资投放过程由视频信息收集与传输系统上传至便携式计算机终端，从而快速准确的向被困人员投送生存物资，保障被困人员基本需求。

[0081] 以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。