一种临时支撑装置及临时支撑保护方法

技术领域

本发明涉及考古与文物保护技术领域，尤其涉及一种临时支撑装置及临时支撑保护方法。

背景技术

古墓与古塔具有极高的历史文化价值，两者结构上具有相似之处，在古墓/古塔的考古发掘过程中，由于建造年代久远，材质劣化，整体结构稳定性差，加之存在盗洞的影响，古墓/古塔结构存在严重的安全隐患，随时存在坍塌的危险，严重威胁考古技术人员的生命安全，也会对文物造成无法弥补的巨大损失。

在实现本申请的过程中，发明人发现如今通常采用揭顶而入的方法进行古墓/古塔的发掘。但揭顶的同时改变了原有结构的传力系统，贸然进入墓室，人员将存在严重的安全隐患。目前为止，已经出现了多起考古发掘过程中结构坍塌、人员殒命的惨痛事件，这种揭顶进入的方法对于人员的生命安全是极大挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种临时支撑装置及临时支撑保护方法，能够提高考古发掘过程中的安全性，对考古技术人员的生命安全提供保障。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种临时支撑装置，所述装置包括支架；垂直升降杆，所述垂直升降杆的第一端可移动地连接于所述支架上；在所述垂直升降杆的第二端设有容纳孔，在所述容纳孔内可伸缩地设置有支撑结构；力学参数检测设备，所述力学参数检测设备设于所述支撑结构上；所述力学参数检测设备用于检测古墓或古塔内壁的力学参数；控制设备，所述控制设备与所述力学参数检测设备相连；用于根据所述力学参数，确定是否发送报警信号；预警设备，所述预警设备与所述控制设备相连；用于在所述控制设备发送所述报警信号的情况下，接收所述报警信号，并根据所述报警信号，发出预警信息。

可选的，所述支架上设有凹槽，在所述垂直升降杆的第一端设有滚轮，所述滚轮可滚动地设于所述凹槽内。

可选的，所述支撑结构包括伞状骨架；所述力学参数检测设备设于所述伞状骨架中。

可选的，在所述容纳孔内设有电机和电动推杆，所述电机的一端与所述电动推杆的一端相连，另一端与所述控制设备相连，所述电动推杆的另一端与所述伞状骨架相连，能够将所述伞装骨架推出所述容纳孔，以使所述伞状结构展开。

可选的，所述伞状骨架包括至少两个支撑杆，所述至少两个支撑杆的端相连；在所述至少两个支撑杆之间设有覆膜。

可选的，还包括距离采集设备，所述距离采集设备设于所述垂直升降杆上，并与所述控制设备相连；所述距离采集设备用于采集自身到古墓或古塔内壁的距离；所述控制设备用于根据所述距离和第二预设阈值，确定垂直升降杆是否处于预定位置，以及调整伞状骨架的展开姿态。

可选的，所述距离采集设备包括三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪设于所述垂直升降杆的第二端。

可选的，所述预警装置设于所述垂直升降杆的第二端，且所述预警装置与所述三维激光扫描仪相邻设置；或，所述预警装置与所述三维激光扫描仪沿所述垂直升降杆对称设置。

可选的，所述临时支撑装置还包括轴承和驱动设备；所述轴承的内环套设在所述垂直升降杆的第二端，外环与所述三维激光扫描仪相连；所述驱动设备设于所述三维激光扫描仪的壳体内，且与所述三维激光扫描仪物理相连，与所述控制设备电连接。

可选的，所述驱动设备包括电动马达。

可选的，所述垂直升降杆内壁开设有横截面为长方形的导线槽，连接所述控制设备和所述电动马达。

可选的，所述力学参数检测设备包括应力检测元件和/或形变检测元件；所述应力检测元件和/或形变检测元件设于所述伞状骨架中。

可选的，所述力学参数检测设备包括所述应力检测元件用于与古墓或古塔内壁相接触，以检测伞状骨架与古墓或古塔内壁的接触应力；在所述应力检测元件表面上覆盖有弹性垫，所述应力检测元件及弹性垫都放在靠近古墓的一侧。

可选的，所述力学参数检测设备包括所述应力检测元件和所述形变检测元件；所述应力检测元件设于所述伞状骨架靠近古墓或古塔内壁的一侧，所述形变检测元件设于所述伞状骨架靠近古墓或古塔内壁的一侧。

可选的，所述形变检测元件为细圆柱状或条状；所述应力检测元件与所述形变检测元件的侧表面垂直放置。

第二方面，本发明实施例还提供一种临时支撑保护方法，包括：

获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数；

根据所述力学参数和第一预设阈值的大小关系，确定是否向预警设备发送报警信号；在所述力学参数大于所述第一预设阈值的情况下，向所述预警设备发送报警信号，以使所述预警设备根据所述报警信号，发出预警信息。

可选的，在获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数之前，所述方法还包括：获取距离采集设备采集的自身到古墓或古塔内壁的距离；根据所述距离和第二预设阈值，确定垂直升降杆是否处于预定位置。

可选的，在获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数之前，所述方法还包括：在所述垂直升降杆处于预定位置的情况下，控制支撑结构从所述垂直升降杆的第二端的容纳孔中伸出，以使所述力学参数检测设备检测古墓或古塔内壁的力学参数。

可选的，所述支撑结构为伞状骨架；所述控制支撑结构从所述垂直升降杆的第二端的容纳孔中伸出，包括：控制电机转动，以使电动推杆将所述伞状骨架从所述垂直升降杆的第二端的容纳孔中伸出并展开。

可选的，在获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数之前，所述方法还包括：根据距离采集设备采集的设备到古墓或古塔内壁的距离，调整所述伞状骨架的位置及展开姿态，以使所述力学参数检测设备与所述古墓或古塔内壁相贴合。

本发明实施例提供的临时支撑装置及保护方法，所述临时支撑装置包括支架；垂直升降杆，所述垂直升降杆的第一端可移动地连接于所述支架上；在所述垂直升降杆的第二端设有容纳孔，在所述容纳孔内可伸缩地设置有支撑结构；力学参数检测设备，所述力学参数检测设备设于所述支撑结构上；所述力学参数检测设备用于检测古墓或古塔内壁的力学参数；控制设备，所述控制设备与所述力学参数检测设备相连；用于根据所述力学参数，确定是否发送报警信号；预警设备，所述预警设备与所述控制设备相连；用于在所述控制设备发送所述报警信号的情况下，接收所述报警信号，并根据所述报警信号，发出预警信息。相对于现有的技术方案来看，由于采用力学参数检测设备对古墓或古塔内壁的力学参数进行检测，在确定向所述控制设备发送所述报警信号的情况下，接收所述报警信号，并根据所述报警信号，发出预警信息，考古技术人员可以根据预警信息及时撤离，同时由于伞状支撑结构的支撑杆和覆膜的遮挡作用，可以有效的阻挡可能掉落的砖石碎屑，从而提高考古发掘过程中的安全性，对考古技术人员的生命安全提供保障。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述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它的附图。

图1为本发明一实施例中的临时支撑装置伞状骨架展开后的形态的示意图；

图2为本发明一实施例中的伞状骨架及骨架间覆膜的机构示意图；

图3为本发明一实施例中的三维激光扫描仪与升降杆的连接主视图；

图4为本发明一实施例中的三维激光扫描仪与升降杆的连接俯视图；

图5为本发明一实施例中的形变检测元件和应力检测元件及弹性垫的安装位置示意图；

图6为本发明一实施例中的伞状骨架上的应力检测元件和弹性垫剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施方式提供一种临时支撑装置及临时支撑保护方法，使考古发掘更加安全，最大程度上保证考古发掘工作的顺利进行。

以下结合图1至6对本发明实施例进行进一步说明。

图1为本发明一实施例中的临时支撑装置伞状骨架展开后的形态的示意图，本实施例包括支架1；垂直升降杆2，所述垂直升降杆2的第一端可移动地连接于所述支架1上；在所述垂直升降杆2的第二端设有容纳孔，在所述容纳孔内可伸缩地设置有支撑结构3；力学参数检测设备(图中未显示)，所述力学参数检测设备设于所述支撑结构3上；所述力学参数检测设备用于检测古墓或古塔内壁的力学参数；控制设备4，所述控制设备4与所述力学参数检测设备相连；用于根据所述力学参数和第一预设阈值，确定是否发送报警信号；预警设备5，所述预警设备5与所述控制设备4相连；用于在所述控制设备4发送所述报警信号的情况下，接收所述报警信号，并根据所述报警信号，发出预警信息。

垂直升降杆2为具有伸缩功能的杆状体，垂直升降杆2的第一端可移动地连接于所述支架1上即垂直升降杆2的第一端可与所述支架1相对滑动或者滚动设置，以实现垂直升降杆2与所述支架1产生相对移动，在实际使用中，在古墓或古塔的顶端开设洞口，支架1架设在洞口上，可以调节垂直升降杆2，使垂直升降杆2通过洞口深入到古墓或古塔中。

古墓或古塔内壁的力学参数可为变形量和/或应力大小。

控制设备4有接收处理数据功能和控制功能，可处理力学参数监测设备和垂直升降杆及三维激光扫描仪等设备采集的数据，并控制其运动。

预警设备5可为显示设备、语音提示设备或者振动设备等等。

在使用过程中，力学参数检测设备随垂直升降杆2进入古墓或古塔中，并伴随伞状骨架的运动调节力学参数检测设备的位置，以使力学参数检测设备对古墓或古塔内壁的力学参数进行检测，具体可通过上下、左右调节垂直升降杆的位置以及伞状骨架的姿态，实现力学参数检测设备的位置的调节。

第一预设阈值为古墓或古塔结构在其内壁壁体状态正常时对应的力学参数；

在检测到的力学参数大于第一预设阈值的情况下，控制设备向预警设备发送报警信号，预警设备在接收到报警信号后，发出预警信息，进而提示古墓或古塔内的工作人员撤离。

相对于现有技术来看，由于采用力学参数检测设备对古墓或古塔内壁的力学参数进行检测，在确定向所述控制设备发送所述报警信号的情况下，接收所述报警信号，并根据所述报警信号，发出预警信息，考古技术人员可以根据预警信息及时撤离，同时由于伞状结构对于古墓/古塔内壁的支撑作用以及覆膜的遮挡作用，可以有效的阻挡可能掉落的砖石碎屑，从而提高考古发掘过程中的安全性，对考古技术人员的生命安全提供保障。

所述垂直升降杆通过钢架及其滚轮的移动，使所述垂直升降杆移动至古墓结构揭顶处的中心位置的上方，才可以伸入古墓或古塔结构的内部。

为了便于所述垂直升降杆的移动，在一些实施例中，所述支架上设有凹槽，在所述垂直升降杆的第一端设有滚轮，所述滚轮可滚动地设于所述凹槽内。

为了节省操作步骤，在一些实施例中，所述支撑结构包括伞状骨架；所述力学参数检测设备设于所述伞状骨架中。

为了便于探测操作，在一些实施例中，在所属容纳孔内设有电机和电动推杆，所述电机的一端与所述电动推杆的一端相连，另一端与所述控制设备相连，所述电动推杆的另一端与所述伞状骨架相连，能够将所述伞状骨架推出所述容纳孔，以使所述伞状结构展开。

在一些例子中，充分考虑到伞状骨架的结构稳定性，伞状骨架由伞柄、伞骨、伞面三部分组成，所述伞柄为了使用方便，采用伸缩杆结构，所述伞骨的数量和长短由古墓的结构决定，所述伞面设有覆膜结构。

为了使所述支撑结构的负载均匀的分布，参看图2，在一些实施例中，所述伞状骨架包括至少两个支撑杆21，所述至少两个支撑杆的端相连；为了阻挡古墓顶部掉落的碎渣，防止对考古人员造成伤害，在本实施例中支撑杆间都存在覆膜22。

在一些例子中，覆膜材料可以采用膜结构材料，由基布和涂层组成，基布材料包括聚酯纤维和玻璃纤维，表面的涂层材料包括聚氯乙烯和聚四氟乙烯。

为了便于所述装置信息的采集，在一些实施例中，包括所述距离采集设备，所述距离采集设备设于所述垂直升降杆上，并与所述控制设备相连；所述距离采集设备用于采集自身到古墓或古塔内壁的距离；所述控制设备用于根据所述距离和第二预设阈值，确定垂直升降杆是否处于预定位置，以及调整伞状骨架展开姿态。

第二预设阈值为能够使支撑结构上的力学参数检测设备能够检测到力学参数，并且能够防止垂直升降杆在结构上受到破坏所对应的距离。

在距离采集设备检测到的距离大于等于第二预设阈值的情况下，控制设备控制距离检测装置停止检测距离及控制电机停止推进垂直升降杆，在一些例子中，可以使垂直升降杆在支架上移动，以调节垂直升降杆移动到合适的位置。

当所述距离采集设备采集到古墓或古塔结构的内部空间足够支持伞状骨架打开，就停止伸长垂直升降杆，同时伞状骨架移出并展开。

为了快速检测结构内部的三维尺寸，在一些实施例中，所述距离采集设备包括三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪设于所述垂直升降杆的第二端。

为了提升所述预警装置的预警效果，在一些实施例中，所述预警装置设于所述垂直升降杆的第二端，且所述预警装置与所述三维激光扫描仪相邻设置；或，所述预警装置与所述三维激光扫描仪沿所述垂直升降杆对称设置。

根据三维激光扫描仪获得的设备到古墓/古塔内壁的距离，垂直升降杆达到预定位置，伞状骨架展开到预定姿态，应力检测设备和形变检测设备启动检测，当应力数值和形变数值超过预警数值之后，预警装置就会发出信号，提示人员离开。

结合图3和图4所示，为了所述三维激光扫描设备工作更高效，在一些实施例中，所述临时支撑装置还包括轴承31和驱动设备(图中未显示)；所述轴承31的内环套设在所述垂直升降杆32的第二端，外环与所述三维激光扫描仪33相连；所述驱动设备设于所述三维激光扫描仪33的壳体内，且与所述三维激光扫描仪33物理相连，与所述控制设备电连接。

在工作过程中，驱动设备接收控制设备的控制信号，并根据该控制信号驱动三维激光扫描仪33运动，由于三维激光扫描仪33设于轴承的外环，三维激光扫描仪33能够沿垂直升降杆32的周向运动，进而实现三维激光扫描仪33绕所述垂直升降杆360度的旋转。

为了使所述三维激光扫描设备动力可保持其旋转，在一些实施例中，所述驱动设备包括电动马达；所述三维激光扫描仪通过在其结构内部安装的电动马达可以进行以所述垂直升降杆的轴线为圆心的360度的水平旋转。

为了保持所述电动马达可以持续工作，在一些实施例中，所述垂直升降杆内壁开设有横截面为长方形的导线槽，连接所述控制设备和所述电动马达。

当三维激光扫描仪扫描古墓或古塔内部结构后，将距离信息传递给所述控制设备，根据所述伞状骨架距离古墓或古塔结构内壁的远近，所述控制设备控制所述伞状骨架的水平与垂直移动，所述伞状骨架会自动贴近古墓或古塔内壁，直至所伞状骨架上的弹性垫紧贴古墓或古塔的结构内壁。

为了使力学参数检测设备采集到的数据更加真实，参看图5，在一些实施例中，所述力学参数检测设备包括应力检测元件51和/或形变检测元件52；所述应力检测元件51和/或形变检测元件52设于所述伞状骨架中，感受器为弹性垫53；所述应力检测元件51为圆管状或圆柱状，外部包裹柔性材料，直径与所述伞状支撑杆的直径相同或小于所述伞状支撑杆的直径，在采集数据时，通过其表面覆盖的弹性垫检测古墓或古塔内壁产生的应力；所述形变检测元件52为细圆柱状或条状，安装在伞状骨架内，直径与所述应力检测设备中预留的孔内径匹配，或独立于应力检测设备，通过感受伞状骨架的形状变化监测形变。

结合图5，参看图6，为了防止所述支撑结构直接撞上古墓或古塔内壁从而造成损坏，在一些实施例中，所述弹性垫53设在应力检测元件51的表面，所述弹性垫53与所述应力检测元件51表面为柔性连接。

为了所述应力检测元件更好的感受应力，在一些实施例中，所述力学参数检测设备包括所述应力检测元件用于与古墓或古塔内壁相接触，以检测伞状骨架与古墓或古塔内壁的接触应力；在所述应力检测元件表面上设有弹性垫，所述应力检测元件及弹性垫都放在靠近古墓的一侧。

在一些例子中，为了更易检测古墓或古塔结构内壁产生的压力，所述弹性垫包括可拆卸乳胶垫。

当弹性垫紧贴古墓或古塔结构的内壁后，伞状骨架上的应力检测元件和形变检测元件启动，应力数值和形变数值实时传输到控制设备。

为了所述力学参数检测设备感受到的变化更加直观，在一些实施例中，所述力学参数检测设备包括所述应力检测元件和所述形变检测元件，都放在伞状骨架的内部；所述应力检测元件设于所述伞状骨架靠近古墓或古塔内壁的一侧，所述形变检测元件设于所述伞状骨架靠近古墓或古塔内壁的一侧。

在一些例子中，为了方便力学参数检测设备的安装且同时减小检测设备的占用空间，所述形变检测元件为细圆柱状或条状；所述应力检测元件与所述形变检测元件的侧表面垂直放置。

所述应力检测元件和/或形变检测元件的数量不受限制，根据古墓/古塔的结构尺寸大小选择放置的数量。

一种临时支撑保护方法，可以利用上述实施例中的保护装置实现，本实施例的方法可以包括以下步骤：

S11、获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数。

S12、根据所述力学参数和第一预设阈值的大小关系，确定是否向预警设备发送报警信号。

S13、在所述力学参数大于所述第一预设阈值的情况下，向所述预警设备发送报警信号，以使所述预警设备根据所述报警信号，发出预警信息。

本实施例，通过获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数，根据所述力学参数和第一预设阈值的大小关系，确定是否向预警设备发送报警信号，在所述力学参数大于第一预设阈值的情况下，向所述预警设备发送报警信号，这样，能够使所述预警设备根据所述报警信号，发出预警信息，考古技术人员可以根据预警信息及时撤离，从而，提高考古发掘过程中的安全性，对考古技术人员的生命安全提供保障。

在一些例子中，在获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数之前，所述方法还包括：获取距离采集设备采集的自身到古墓或古塔内壁的距离；根据所述距离和第二预设阈值，确定垂直升降杆是否处于预定位置。

在一些例子中，在获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数之前，所述方法还包括：在所述垂直升降杆处于预定位置的情况下，控制支撑结构从所述垂直升降杆的第二端的容纳孔中伸出，以使所述力学参数检测设备检测古墓或古塔内壁的力学参数。

在一些例子中，所述支撑结构为伞状骨架；所述控制支撑结构从所述垂直升降杆的第二端的容纳孔中伸出，包括：控制电机转动，以使电动推杆将所述伞状骨架从所述垂直升降杆的第二端的容纳孔中伸出并展开。

在一些例子中，在获取力学参数检测设备检测的古墓或古塔内壁的力学参数之前，所述方法还包括：根据距离采集设备采集的设备到古墓或古塔内壁的距离，调整所述伞状骨架的位置及展开姿态，以使所述力学参数检测设备与所述古墓或古塔内壁相贴合。

本申请方法实施例的技术方案中的技术特征，与装置实施例的技术特征相同或相似，具体可相互参照。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。