一种地下岩溶多支流管道轨迹确定装置及方法

技术领域

本申请涉及岩溶管道轨迹确定技术领域，具体涉及一种地下岩溶多支流管道轨迹确定装置及方法。

背景技术

我国西南地区岩溶分布最为广泛，在间歇性抬升的区域构造背景和亚热带季风气候条件下，形成了极为发育的地下三维空间网络，具有极高的非均质性和各向异性特征。一方面，地下河蕴藏着丰富的地下水资源，可以生产、生活提供优质水源；另一方面，由于地下河管道和洞穴的发育，自然条件和人为活动影响诱发的塌陷、渗漏、隧道突水等灾害给岩溶区基础建设、水库、隧道等工程带来了难以估量的生命和财产损失。因此，精确获取岩溶地下河的三维径迹，对有效降低岩溶水文地质工程地质勘查的成本具有重要的潜在价值；对岩溶地区的水资源开发、防灾减灾具有重要的意义。

公开号为CN107664777A的专利公开了一种地下河管道三维轨迹探测器，利用胶囊装置内设的多种传感器检测地下河管道轨迹，在此基础上，还可加装声呐等探测设备，对管道底部地形进行探测。但是，由于地下河管道的地形复杂，胶囊装置顺河而下时会穿越多种管道地形，例如管道顶壁向下发育石柱/石块、窄道、管道底部零散分布大块碎石等，这些地形会对这种胶囊装置的顺利通行造成影响，复杂管道地形环境可能将胶囊装置卡住，被堵住的胶囊装置则丧失了管道轨迹监测功能，空间位置坐标则不会再变化。而且，现有这种地下河管道三维轨迹探测器很难实现回收，导致成本高昂。

因此，为了使胶囊装置顺河而下时保证其顺畅移动，本申请提供一种地下岩溶多支流管道轨迹确定装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了地下岩溶多支流管道轨迹确定装置，解决了现有地下管道探测器在管道地形复杂的情况下容易被卡住，在地下管道内通行不稳定，容易造成监测失败以及探测器难以回收的技术问题。

第一方面，本申请提供了地下岩溶多支流管道轨迹确定装置，包括：

第一传感器安装仓；

外壳，所述第一传感器安装仓安装在外壳顶部开口；

环形气囊，环绕所述外壳设置，所述环形气囊与所述外壳之间环设有多个可伸缩的连接气管，所述连接气管一端与所述环形气囊连接且连通，另一端与所述外壳连接并且与所述外壳内部气室连通；

第一弹性收缩件，与所述连接气管连接，被配置为朝所述环形气囊的中心方向拉动所述环形气囊，所述环形气囊撑开时的张力大于所述第一弹性收缩件的拉力；

水仓，连接在所述外壳的底部，所述水仓的一侧设有闸门组件，用于控制所述水仓一侧水口的启闭；

滑动推板组件，滑动连接在所述水仓中；

第二弹性收缩件，与所述滑动推板组件连接，将所述滑动推板组件保持在原始位置；

双向气泵，一端与所述连接气管连接且连通，相对的另一端延伸到所述水仓中，并且位于所述滑动推板组件的一侧，所述水口位于所述滑动推板组件另一侧，所述双向气泵的吹力大于所述第二弹性收缩件的收缩力；

其中，所述管道轨迹确定装置包括收缩模式和水下升降模式，当所述管道轨迹确定装置处于收缩模式时，所述环形气囊收缩到所述外壳周侧；当所述管道轨迹确定装置处于水下升降模式时，所述管道轨迹确定装置能够上升和下降。

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，所述收缩模式包括：所述双向气泵启动，将所述环形气囊中的气体抽出到所述水仓中，所述第一弹性收缩件收缩带动所述环形气囊收缩到所述外壳周侧；

所述水下升降模式包括：当所述管道轨迹确定装置下降时，控制所述闸门组件打开，水从水口进入所述水仓，所述管道轨迹确定装置下降到预设深度后，关闭所述闸门；

当所述管道轨迹确定装置上升时，所述双向气泵将气体泵入所述水仓中，推动所述滑动推板组件朝所述闸门组件移动，直至所述闸门组件附近区域中充满水，所述闸门组件开启所述水口，继续推动所述滑动推板组件朝所述闸门组件移动，直至剩余预定水量，关闭所述闸门，所述第二弹性收缩件拉动所述滑动推板组件复位，所述管道轨迹确定装置上升。

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，还包括陀螺仪传感器，当所述陀螺仪传感器检测所述管道轨迹确定装置倾覆，控制所述双向气泵向所述水仓充气，推动所述滑动推板组件朝所述闸门组件移动，直至所述滑动推板组件移动到所述闸门组件附近，且所述滑动推板组件与所述闸门组件区域中充满水，使得所述水仓的重心转移到所述水仓的一侧；当所述陀螺仪传感器检测所述管道轨迹确定装置复位后，控制所述双向气泵将所述水仓中的气体抽出，所述第二弹性收缩件拉动所述滑动推板组件复位，所述水仓中的水均匀铺设所述水仓的大部分区域。

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，所述连接气管包括伸缩管和固定管，所述伸缩管与所述固定管套接在一起，且所述伸缩管能够相对所述固定管滑动，所述伸缩管与所述环形气囊连接，所述固定管连接在所述外壳上，并且延伸到所述外壳内，所述第一弹性伸缩件包括拉簧，所述第一弹性伸缩件的一端连接在所述固定管上，相对的另一端与所述伸缩管的内壁连接，所述第一弹性伸缩件包括拉簧。

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，还包括多个牵拉绳，所述牵拉绳的一端连接在所述伸缩管外壁上，多个所述牵拉绳相对的另一端间隔且均匀地连接在所述环形气囊的内壁面上。

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，所述滑动推板组件包括横板和纵板，所述横板朝所述闸门组件方向延伸设置，所述横板与所述水仓底壁连接，所述纵板上设有与所述横板卡合的连接槽，所述纵板通过所述连接槽与所述横板连接并且相对所述横板滑动，所述纵板与所述水仓内部顶壁贴合。

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，所述横板与所述纵板均包括两个，两个所述横板与两个所述纵板交叉设置，以形成井字形结构，所述双向气泵在所述水仓的进气口位于井字形结构的中心区域，所述第二弹性伸缩件包括拉簧，设置在井字形结构的中心区域。

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，井字形结构偏移所述水仓的中心设置，且相对所述水口远离设置，所述横板与所述纵板均采用密度大于或等于7.5g/cm

在本申请实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置中，所述闸门组件包括驱动电机和闸板，所述闸板通过所述水仓侧壁开设的密封槽滑动连接在所述水仓侧壁，所述驱动电机位于所述外壳内，所述闸板位于所述水仓中，并且与所述驱动电机穿设到所述水仓的伸缩端连接。

第二方面，本申请还提供一种地下岩溶多支流管道轨迹确定方法，使用第一方面任一项所述的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置；所述轨迹确定方法包括如下步骤：

将多个所述管道轨迹确定装置从落水洞、天窗等投放点投入岩溶管道，所述管道轨迹确定装置顺流而下，在地下管道中移动，并实时获取所有管道轨迹确定装置的三维空间位置坐标信息，基于获取的三维空间位置坐标信息得到地下岩溶多支流管道轨迹结果；

在所述管道轨迹确定装置经过窄道时，通过第一方面任一项所述的管道轨迹确定装置切换到收缩模式，以通过窄道；在所述管道轨迹确定装置经过水面上方临近的障碍时，通过将第一方面任一项所述的管道轨迹确定装置切换到水下升降模式，以通过障碍；

在地下管道的出口处或者河流下游水面预定位置捕捞管道轨迹确定装置，实现回收。

与现有技术相比，本申请提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置及方法，通过设置环形气囊、第一弹性收缩件、水仓、闸门组件、滑动推板组件、第二弹性收缩件和双向气泵，使管道轨迹确定装置具备收缩模式和水下升降模式，当管道轨迹确定装置处于收缩模式时，环形气囊收缩到外壳周侧；当管道轨迹确定装置处于水下升降模式时，管道轨迹确定装置能够上升和下降，当管道轨迹确定装置在河流的窄道中或者石块间的空隙中被卡住，所述管道轨迹确定装置启动收缩模式，具体为双向气泵启动，将环形气囊中的气体抽出到水仓中，第一弹性收缩件收缩带动环形气囊收缩到外壳周侧。当管道轨迹确定装置遇到石柱从管道顶壁向下延伸到水面或延伸到水下时，被堵住，管道轨迹确定装置切换到水下升降模式，即控制管道轨迹确定装置下降，控制闸门组件打开，水从水口进入水仓，管道轨迹确定装置下降到预设深度后，关闭闸门。通过管道顶壁向下发育的石柱等障碍后，管道轨迹确定装置上升，双向气泵将气体泵入水仓中，推动滑动推板组件朝闸门组件移动，直至闸门组件附近区域中充满水，闸门组件开启水口，继续推动滑动推板组件朝闸门组件移动，直至剩余预定水量，关闭闸门，第二弹性收缩件拉动滑动推板组件复位，管道轨迹确定装置上升。以此，本申请能够尽量避免管道轨迹确定装置被卡住的情况发生，保证管道轨迹确定装置正常顺河而下，提升了管道轨迹装置的工作可靠性，实现了对复杂地下岩溶管道轨迹的确定，结果更准确，管道轨迹确定装置的回收率高，降低了成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。

图1是本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置俯视结构示意图；

图2是本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置第一结构示意图；

图3是本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置第二结构示意图；

图4是本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置的滑动推板组件以及水仓的结构示意图；

图5是本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置被管道中两个大石块之间空隙堵住的状态示意图；

图6是本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置被管道顶壁向下发育的石柱/石块堵住的状态示意图；

图7是本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置被管道发育窄道处堵住的状态示意图。

附图标记：

10、第一传感器安装仓；20、外壳；

30、环形气囊；31、连接气管；311、伸缩管；312、固定管；313、牵拉绳；

40、第一弹性收缩件；41、第二弹性伸缩件；

50、水仓；501、水口；

60、滑动推板组件；601、横板；602、纵板；603、井字形结构；

70、双向气泵；80、闸门组件；801、驱动电机；802、闸板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

应当理解，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一凹槽和第二凹槽仅仅是为了区分不同的凹槽，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本发明的一个具体实施例，公开了一种地下岩溶多支流管道轨迹确定装置，以下可简称“管道轨迹确定装置”，管道轨迹确定装置具备收缩模式和水下升降模式，当管道轨迹确定装置处于收缩模式时，环形气囊30收缩到外壳20周侧；当管道轨迹确定装置处于水下升降模式时，管道轨迹确定装置能够上升和下降，当管道轨迹确定装置在河流的窄道中或者石块间的空隙中被卡住，所述管道轨迹确定装置启动收缩模式，具体为双向气泵70启动，将环形气囊30中的气体抽出到水仓50中，第一弹性收缩件收缩带动环形气囊30收缩到外壳20周侧。

参考图1至图4，本申请提供的一种地下岩溶多支流管道轨迹确定装置，包括：第一传感器安装仓10、外壳20、环形气囊30、第一弹性收缩件、水仓50、滑动推板组件60、第二弹性收缩件、双向气泵70。第一传感器安装仓10安装在外壳20顶部开口。环形气囊30环绕外壳20设置，环形气囊30与外壳20之间环设有多个可伸缩的连接气管31，连接气管31一端与环形气囊30连接且连通，另一端与外壳20连接并且与外壳20内部气室连通。第一弹性收缩件，与连接气管31连接，被配置为朝环形气囊30的中心方向拉动环形气囊30，环形气囊30撑开时的张力大于第一弹性收缩件的拉力。水仓50连接在外壳20的底部，水仓50的一侧设有闸门组件80，用于控制水仓50一侧水口501的启闭。滑动推板组件60滑动连接在水仓50中。第二弹性收缩件与滑动推板组件60连接，将滑动推板组件60保持在原始位置。双向气泵70一端与连接气管31连接且连通，相对的另一端延伸到水仓50中，并且位于滑动推板组件60的一侧，水口501位于滑动推板组件60另一侧，双向气泵70的吹力大于第二弹性收缩件的收缩力。其中，管道轨迹确定装置包括收缩模式和水下升降模式，当管道轨迹确定装置处于收缩模式时，环形气囊30收缩到外壳20周侧；当管道轨迹确定装置处于水下升降模式时，管道轨迹确定装置能够上升和下降。

通过上述结构的设置，使得管道轨迹确定装置具备收缩模式和水下升降模式，当管道轨迹确定装置处于收缩模式时，环形气囊30收缩到外壳20周侧；当管道轨迹确定装置处于水下升降模式时，管道轨迹确定装置能够上升和下降。

在本实施例中，参考图5至图7，分别示出了管道中的复杂地形，图5示出了一条地下管道中散落多个大石块的情形，两个大石块位于管道底部，管道轨迹确定装置被卡在两个大石块之间的空隙中。图6示出了管道顶壁向下发育凸出的石柱/石块的情形，管道轨迹确定装置被卡在两个向下凸出的石柱/石块的状态示意图；图7示出了管道发育有孔径小的窄道，管道轨迹确定装置被卡在窄道处。当监测过程中，遇到管道轨迹确定装置位置坐标长时间不变时，则管道轨迹确定装置很有可能被卡住，这时可以控制被卡住的管道轨迹确定装置，通过收缩模式和/升降模式的单一或符合操作模式，使被卡住的管道轨迹确定装置从被卡住的位置脱离出来。

当管道轨迹确定装置被卡在管道的窄道处时，所述管道轨迹确定装置启动收缩模式，具体为双向气泵70启动，将环形气囊30中的气体抽出到水仓50中，第一弹性收缩件收缩带动环形气囊30收缩到外壳20周侧。

当管道轨迹确定装置被卡在管道中大石块之间空隙中时，所述管道轨迹确定装置还可以切换到水下升降模式，控制管道轨迹确定装置上升；还可以启动收缩模式，再配合水下升降模式，两种操作模式配合，使被卡在石块处的管道轨迹确定装置脱离开。

当管道轨迹确定装置遇到从管道顶壁发育有向下延伸到水面或延伸入水面以下的石柱/石块时，管道轨迹确定装置切换到水下升降模式，即控制管道轨迹确定装置下降，下降至石柱/下凸石块的最低点，躲开障碍物，控制闸门组件80打开，水从水口501进入水仓50，管道轨迹确定装置下降到预设深度后，关闭闸门。通过从管道顶壁向下发育的石柱/石块等障碍后，管道轨迹确定装置上升，双向气泵70将气体泵入水仓50中，推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至闸门组件80附近区域中充满水，闸门组件80开启水口501，继续推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至剩余预定水量，关闭闸门，第二弹性收缩件拉动滑动推板组件60复位，管道轨迹确定装置上升。以此，来保证管道轨迹确定装置能够避免卡住的情况，保证管道轨迹确定装置正常顺河而下。

本申请的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置，从地面明河的上游投放点投入，多个管道轨迹确定装置顺着河流进入地下暗河、溶洞流道等环境，最后、部分返回地面明河，一部分进入地下暗河不再流出，但是其已经移动过的轨迹能够被检测出。

本实施例的管道轨迹确定装置的体积小，整体形状可以为船型，或者椭圆形，投入河中时的长度参数在3-10cm。在实施时，向管道上游段投放点中投入很多个管道轨迹确定装置，如50-100个，所有管道轨迹确定装置的尺寸可以一样大小，也可以不完全一样大小，例如，管道轨迹确定装置可以设置三个尺寸等级大小。这样可以同时监测出地下岩溶发育的多条管道，即便有一些管道轨迹确定装置被卡住，也不影响地下管道轨迹的完整测绘。

考虑到地下水流具有丰水期和枯水期，在枯水期时地下水面下降，管道轨迹确定装置可能会被卡住或在地下发生搁浅，短时间内无法脱离被卡位置；当经过T时间遇到丰水期水位上涨时，管道轨迹确定装置会随着水位上升重新发生移动，继续在地下管道漂流，完成此确定装置的轨迹确定工作；当管道轨迹确定装置重新移动时，当位移距离大于一定值时，如超过50cm，管道轨迹确定装置的坐标信息会再次自动发到手持终端。可以理解的是，当丰水期转为枯水期，管道轨迹确定装置会被卡住或在地下发生搁浅，短时间内无法脱离被卡位置，直至遇到丰水期，管道轨迹确定装置会再次正常工作。

本实施例中，第一传感器安装仓10安装有中心处理器、三轴加速度传感器、三轴角速度传感器、三轴地磁传感器、存储器，三轴加速度传感器、三轴角速度传感器、三轴地磁传感器与中心处理器之间通过串口进行通信，且三轴加速度传感器、三轴角速度传感器、三轴地磁传感器安装在同一基线上，存储器通过SPI总线与中心处理器连接，第一电源与安装在电路板上的三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴地磁传感器电连接，以实现第一电源为三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴地磁传感器供电；第二电源与安装在电路板上的中心处理器、存储器，以实现第二电源为中心处理器、存储器供电。

进行地下河探测时，先将所有管道轨迹确定装置开机，开机后在上游投放点投放管道轨迹确定装置。管道轨迹确定装置在地下管道中随水漂流，实时记录管道轨迹确定装置的三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场值，并存储在存储器中，并能够将三维空间位置坐标信息等数据信息实时传输至地面移动终端，工作人员可通过地面移动终端界面实时查看所有管道轨迹确定装置在地下管道中的分布位置、三维空间位置坐标、移动速度等数据信息。工作人员可在地下管道的出口处或者河流下游水面预定位置等待捕捞管道轨迹确定装置，将回收后的管道轨迹确定装置关机后取出存储器并读取数据。

通过GPS获取人工水渠的经纬度坐标，并特别标出被测起始点和结束位置的经纬度坐标，用于地下岩溶多支流管道三维轨迹管道轨迹确定装置解算的参考点。

地面移动终端可以为手持式终端，工作人员能够随身携带手持式移动终端，可以随时掌握投入河中所有管道轨迹确定装置当前所在位置，手持式终端可以显示每个管道轨迹确定装置的移动速度、流向等参数，进而可以显示出地下不同管道的水流的速度、水流的流向以及梯度、河流通道的大小等信息。

在一些实施例中，收缩模式包括：双向气泵70启动，将环形气囊30中的气体抽出到水仓50中，第一弹性收缩件收缩带动环形气囊30收缩到外壳20周侧；

水下升降模式包括：当管道轨迹确定装置下降时，控制闸门组件80打开，水从水口501进入水仓50，管道轨迹确定装置下降到预设深度后，关闭闸门；

当管道轨迹确定装置上升时，双向气泵70将气体泵入水仓50中，推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至闸门组件80附近区域中充满水，闸门组件80开启水口501，继续推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至剩余预定水量，关闭闸门，第二弹性收缩件拉动滑动推板组件60复位，管道轨迹确定装置上升。

本实施例中，在外壳20和环形气囊30外包裹多片外层，每一个外层上设置碰撞传感器，当该片外层产生碰撞后，对应的碰撞传感器将数据传递给中心处理器，中心处理器与双向气泵70、闸门组件80电连接或者信号连接。

通过上述设置，使得管道轨迹确定装置遇到窄道、石块间空隙时，环形气囊30外壁周侧产生碰撞信号，此时，控制双向气泵70启动，将环形气囊30中的气体抽出到水仓50中，第一弹性收缩件收缩带动环形气囊30收缩到外壳20周侧。预定时间后，例如5-10秒，控制双向气泵70启动，将环形气囊30中的气体抽出到环形气囊30中，恢复原样。

当管道轨迹确定装置在暗河中遇到由管道顶壁向下发育并延伸到水面上方或延伸至水面以下的石柱/石块后，环形气囊30或者第一传感器安装仓10外的外层的顶部产生碰撞信号，控制闸门组件80打开，水从水口501进入水仓50，管道轨迹确定装置下降到预设深度后，关闭闸门。5-10秒后，控制双向气泵70将气体泵入水仓50中，推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至闸门组件80附近区域中充满水，闸门组件80开启水口501，继续推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至剩余预定水量，关闭闸门，第二弹性收缩件拉动滑动推板组件60复位，管道轨迹确定装置上升。

当管道顶壁向下发育的石柱/石块延伸到水面以下时，会将宽管道分隔形成多个窄道，此时，可以控制管道轨迹确定装置切换到收缩模式即可顺利通过窄道。

同时一些传感器设备对河流检测时，其设置位置通常是最佳的检测角度，例如侧扫声呐设备探测时，通常是波束平面垂直于航行方向，沿航线方向束宽很窄，开角一般小于2°，以保持较高分辨率；垂直于航线方向束宽较宽，开角约为20°-60°。

为了使得管道轨迹确定装置运行稳定，不被激流、地下瀑布等影响其自身稳定性，本申请提供的一些实施例中，管道轨迹确定装置还包括陀螺仪传感器，当陀螺仪传感器检测管道轨迹确定装置倾覆，控制双向气泵70向水仓50充气，推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至滑动推板组件60移动到闸门组件80附近，且滑动推板组件60与闸门组件80区域中充满水，使得水仓50的重心转移到水仓50的一侧；当陀螺仪传感器检测管道轨迹确定装置复位后，控制双向气泵70将水仓50中的气体抽出，第二弹性收缩件拉动滑动推板组件60复位，水仓50中的水均匀铺设水仓50的大部分区域。

当管道轨迹确定装置翻转后，陀螺仪传感器检测出管道轨迹确定装置翻转，发出翻转信号，控制双向气泵70向水仓50充气，推动滑动推板组件60朝闸门组件80移动，直至滑动推板组件60移动到闸门组件80附近，且滑动推板组件60与闸门组件80区域中充满水，使得水仓50的重心转移到水仓50的一侧。陀螺仪传感器检测到管道轨迹确定装置复位后，控制双向气泵70将水仓50中的气体抽出，第二弹性收缩件拉动滑动推板组件60复位。以此实现翻转后快速复位。保持管道轨迹确定装置运行稳定。

陀螺仪传感器、声呐设备等一些器件安装在外壳20两端的副仓中，使得外壳20形成胶囊形状，器件设置在副仓，由于与水面接触，且朝向河底，也能够对管道进行更好地观测。

在一些实施例中，连接气管31包括伸缩管311和固定管312，伸缩管311与固定管312套接在一起，且伸缩管311能够相对固定管312滑动，伸缩管311与环形气囊30连接，固定管312连接在外壳20上，并且延伸到外壳20内，第一弹性伸缩件40包括拉簧，第一弹性伸缩件40的一端连接在固定管312上，相对的另一端与伸缩管311的内壁连接，第一弹性伸缩件40包括拉簧。

环形气囊30泄气时，拉簧拉动伸缩管311向固定管312方向移动，伸缩管311拉动环形气囊30收缩。环形气囊30充气时，环形气囊30的膨胀力拉动拉簧到预设距离时，拉簧与环形气囊30的膨胀力相同，两者平衡，环形气囊30对外壳20进行防护。

在一些实施例中还包括多个牵拉绳313，牵拉绳313的一端连接在伸缩管311外壁上，多个牵拉绳313相对的另一端间隔且均匀地连接在环形气囊30的内壁面上。

多个牵拉绳313的设置可以均匀的拉动环形气囊30的外壁面，使得环形气囊30的收缩均匀，稳定。

在一些实施例中，滑动推板组件60包括横板601和纵板602，横板601朝闸门组件80方向延伸设置，横板601与水仓50底壁连接，纵板602上设有与横板601卡合的连接槽，纵板602通过连接槽与横板601连接并且相对横板601滑动，纵板602与水仓50内部顶壁贴合。

纵板602能够被其他推动在横板601上滑动，以推动水仓50中的水移动。纵板602与横板601以及水仓50三者之间的间隙设有密封结构，防止水渗入纵板602的另一侧。

在一些实施例中，横板601与纵板602均包括两个，两个横板601与两个纵板602交叉设置，以形成井字形结构603，双向气泵70在水仓50的进气口位于井字形结构603的中心区域，第二弹性伸缩件41包括拉簧，设置在井字形结构603的中心区域。

双向气泵70在水仓50的进气口位于井字形结构603的中心区域，使得气体在水仓50中的充气区域狭窄，气体推动纵板602时的行程长，所需气量小，且多个横板601与纵板602的设置，使得结构密封性能好。

在一些实施例中，井字形结构603偏移水仓50的中心设置，且相对水口501远离设置，横板601与纵板602均采用密度大于或等于7.5g/cm

通过上述设置，通过增加横板601与纵板602的重量并且偏置时，纵板602靠近闸门组件80一侧的水仓50预先设置有预设量的水，此时，水与井字形结构603形成平衡，使得管道轨迹确定装置整体稳定，当管道轨迹确定装置倾覆时，水被推向水仓50一侧，使得管道轨迹确定装置重心偏移，管道轨迹确定装置再次翻转复位。

在一些实施例中，闸门组件80包括驱动电机801和闸板802，闸板802通过水仓50侧壁开设的密封槽滑动连接在水仓50侧壁，驱动电机801位于外壳20内，闸板802位于水仓50中，并且与驱动电机801穿设到水仓50的伸缩端连接。

驱动电机801启动能够带动闸板802移动，使得水口501被开启和关闭。驱动电机801与中央处理器电连接或者信号连接。

本申请还提供一种地下岩溶多支流管道轨迹确定方法，使用上述的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置；所述地下岩溶多支流管道轨迹确定方法包括如下步骤：

将多个所述管道轨迹确定装置从地面明河的上游投放点投入河中，所述管道轨迹确定装置顺流而下，在地下管道中移动，并实时获取所有管道轨迹确定装置的三维空间位置坐标信息，基于获取的三维空间位置坐标信息得到地下岩溶多支流管道轨迹结果；

在管道轨迹确定装置经过窄道时，通过将上述任一项实施例的管道轨迹确定装置切换到收缩模式，以通过窄道，在管道轨迹确定装置经过水面上方临近的障碍时，通过将上述任一项实施例的管道轨迹确定装置切换到水下升降模式，以通过障碍；

在地下管道的出口处或者河流下游水面预定位置捕捞管道轨迹确定装置，实现回收。

与现有技术相比，本实施例提供的地下岩溶多支流管道轨迹确定装置及方法，管道轨迹确定装置具备收缩模式和水下升降模式，能够尽量避免管道轨迹确定装置被卡住的情况发生，保证管道轨迹确定装置正常顺河而下，提升了管道轨迹装置的工作可靠性，实现了对管道地形复杂情况下的轨迹确定，结果更准确，管道轨迹确定装置的回收率高，降低了成本。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。