CN102753996B - 设施资产检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供了谐振组件（105，305，405，700，750，930），包括第一和第二谐振件（110，410），所述第一和第二谐振件均被构造为在被电磁场激励时在各自不同的谐振频率下谐振，其中，至少一个谐振件包括不连续回路（112，710，760），所述不连续回路具有连接在回路的自由端之间的至少一个电容元件（114，720，721，722，770，771，772）。

Description

设施资产检测装置及方法

技术领域

本发明涉及用于检测设施资产的装置和用于检测设施资产的方法。具体地但并不仅仅是，本发明涉及用于检测埋地设施资产的装置及相应的方法。

背景技术

在没有准确书面记录的情况下，确定埋地设施资产的位置和身份是一项具有挑战性的任务。在一些情况下，通过在地面进行系统性钻孔直到找到设施资产，来进行位置的确定。在其他情况下，使用探地雷达（GPR）检测被设施资产反射的信号来定位设施资产。（参照包括具有频率在约200MHz至约1GHz范围内的辐射的GPR）。

使用GPR定位埋地设施资产具有的缺点在于，辐射会被一定体积的地面的多种特征所反射，包括含水量、固体成分、野生动物的存在以及（例如）通过挖掘野生动物所形成的空隙的变化。因此，难以可靠地识别埋地设施资产的位置。

声学技术也已用于识别埋地设施资产，但人们发现其与GPR技术有相似的缺点。

还已知的是，将射频识别标签（RFID标签）贴在尚未埋地的设施资产（例如，商店的销售商品）上，以使得能够使用合适的RFID标签读取器来识别设施资产。一般来说，将RFID标签置于感应RF磁场中，以在标签中有由感应产生的电流流动。利用电流的流动来产生由标签进行的至读取器的RF发送。

但是，感应磁场大多数情况下处于近场，使用这种RFID标签系统来定位和识别距读取器几米以上的设施资产通常不是很容易。

在埋地设施资产的情况下，这种问题更严重，这是因为相比空气，土壤使感应RF电磁波衰减的程度更严重。

近来，开发了远场RFID技术。但是，RFID读取器不能够生成足够大的激励信号来检测表面下许多具有商业利益的设施资产被掩埋的深度处的RFID标签。

US3769623公开了一种用于使特定频带内的辐射通过以及将该频带之外的辐射反射的二向色板。该二向色板具有设于其中的狭缝，其尺寸被设计为使所选频率的辐射通过。

US5837926公开了具有用于增强雷达检测的调谐无源电磁谐振器的矿井。

英国HSE（健康与安全执行局）用于更换铁质煤气总管执行政策2006为英国煤气供应网络运营商制定了用由塑性材料形成的管道更换老化铸铁煤气总管的受法律约束的要求。

但是，当前用于追踪塑料基管道的方法效率低下或者非常昂贵。这阻碍了更换和修理操作，从而造成不必要的延迟。挖掘通常会造成对第三方设施资产的意外损坏、伤亡和交通堵塞。另外，针对埋地设施资产的交通管理法案和记录实务守则很大程度上具有记录不准确的缺点。

需要加强埋地设施资产（例如，塑料管道）的可视性。

发明内容

本发明的方面在所附权利要求中限定。

在本发明的第一方面中，提供了一种谐振组件，包括第一谐振件和第二谐振件，第一谐振件和第二谐振件均被构造为在被电磁场激励时在各自不同的谐振频率下谐振，其中，至少一个谐振件包括不连续回路，所述不连续回路具有连接在回路的两自由端之间的至少一个电容元件。

在本发明的第二方面中，提供了一种系统，包括根据第一方面的谐振组件以及检测装置，所述检测装置被配置为产生电磁场，以确定发射天线和接收天线之间的电磁场的近场耦合，并至少部分根据基于耦合的第一谐振件和第二谐振件的谐振频率识别与谐振组件关联的埋地设施资产。

在本发明的第三方面中，提供了一种确定埋地设施资产的身份的方法，包括：从发射天线产生电磁场，以激励谐振组件的第一谐振件和第二谐振件，第一谐振件和第二谐振件均被构造为在各自不同的谐振频率下谐振，其中，至少一个谐振件包括不连续回路，所述不连续回路具有连接在回路的自由端之间的至少一个电容元件；在电磁场的多个频率下确定电磁场与接收天线的近场耦合；以及至少部分根据耦合的频率识别谐振组件。

本发明的另一方面提供了一种谐振组件，包括第一谐振件和第二谐振件，所述第一谐振件和第二谐振件均被构造为在被电磁场激励时在各自不同的谐振频率下谐振。

应理解的是，每个谐振件可通过有效地用作一个以上频率的电磁辐射（例如，基频谐波）源而对其暴露的电磁场做出响应。但是，所述组件被布置为，所述组件的两个以上谐振件各自对暴露在振荡电磁场中的响应特性在频域中有所不同。应理解的是，这使每个组件暴露在振荡电磁场中时都具有特性符号。

因此，在一些实施方式中，提供的谐振组件为不具有诸如微处理器等的有源部件的整体无源组件。另外，本发明的一些实施方式不具有在使用具有很强的非线性特性的二极管的情况下的电学非线性。另外，本发明的一些实施方式不包括数据存储元件。

另外，本发明的一些实施方式不包含关于双向通信的频移方法。

本发明的实施方式可被配置为检测组件的耦合，并确定所检测到的频率之间的差。通过测量频率之间的差而不是测量绝对频率，装置可解决由于（例如）土壤条件和其他因素导致的频移问题。

因此，本发明的实施方式提供了具有同时多频电磁响应的组件。本发明的实施方式能够使埋地设施资产的位置与埋地设施资产的身份一起被确定。

本发明的实施方式能够低使成本的谐振组件与设施资产一起埋入地下。

通过提供各个不同谐振频率的多个谐振件，每个设施资产（和/或设施资产的每个基准位置）都可设置有在频域中构建的唯一识别码。因此，所检测到的埋地设施资产的类型可根据唯一码进行识别。

例如，可通过设施资产的谐振件对外部电磁场激励的频率响应，来识别埋地公用设施资产，例如，管道或与水、煤气、电力、通信基础设施或任何其他服务相关的任何其他管线。

在本发明的一些实施方式中，可使用时域响应来提供对地下设施资产深度的测量。

本发明的实施方式应用于环境检测和土木工程，使得能够检测泄漏，检测化学物，并监控埋地设施资产的状态，例如，设施资产的完整性。

在存在高湿度的情况下，例如在管道发生漏水而使组件周围的土壤浸水的情况下，被配置为对诸如相对较高频率（例如，GHz范围）的频率范围中的信号做出响应的组件会变得难以进行检测。其至少部分原因在于，众所周知，水可反射GHz范围中的电磁辐射，由组件产生的反射信号被由土壤中的湿气产生的反射信号模糊。

因此，在一些应用中，优选的是，工作在不被水强烈反射的频率下。

对于这些应用，一些情况下，优选的是相对低频操作。因此，在这些应用中，可使用具有被配置为在kHz范围的频率下谐振的谐振件的谐振组件。范围可延伸到低MHz范围，例如，10MHz以下。

在一些实施方式中，可提供包括2、3、4、5、6、7、8、9、10个以上谐振件的组件。

组件的每个谐振件可包括电感部和电容部。

每个谐振件可包括串联耦接的电感部和电容部。

优选地，电感部包括回路形式的电容部。

优选地，电感部包括含有多个回路的电容部。

多个回路可基本同轴。

电感部可包括线圈。

电容部可耦接在电感部的自由端之间。

多个谐振件可基本同轴。

可替换地，选自两个以及三个谐振件中的一个谐振件可基本与另一个互相正交。

在本发明的第二方面中，提供了一种包括根据第一方面的组件的部件。

部件可包括被配置为将多个长度的管道互相连接的连接件。

连接件可包括孔，经过管道的材料或物质也经过所述孔。

至少一个谐振件的电感部可被配置为环绕连接件的孔。

电感部可包括电熔加热丝。

优选地，电熔加热丝的自由端之间耦合有电容器。

在本发明的另一方面，提供了一种包括根据第一方面的组件的埋地设施资产。

在本发明的另一方面中，提供了一种具有根据第一方面的多个组件耦接至其的支撑件，该支撑件被配置为设置在埋地设施资产内。

优选地，支撑件包括被配置为绕埋地管道设施资产的一个或多个拐角弯曲的弹性件。

支撑件可包括电缆。

在本发明的另一方面中，提供了用于检测埋地设施资产的装置，包括：根据另一方面的组件；用于生成电磁场的装置，所述电磁场用于在组件的多个谐振件中的每一个的谐振频率下激励组件；用于检测所述多个谐振件中的每个谐振件的近场耦合的装置。

装置可被配置为生成具有被配置为被第一和第二谐振件响应的频率的信号。

装置可被配置为提供与所检测到的电磁信号的频率对应的输出。

装置可被配置为根据谐振组件做出响应所需的时间和/或所生成信号的相位，来提供与组件在地下的深度对应的输出。

装置可被配置为根据每个组件做出响应所需的时间，提供多个组件中的各个在地下的相对深度对应的输出。

在本发明的另一方面中，提供了用于检测埋地设施资产的方法，包括：将谐振组件与设施资产一起埋入，所述谐振组件包括第一和第二谐振件，所述第一和第二谐振件均被构造为在受到相应频率下振荡的电磁场作用时在各自不同的谐振频率下谐振；将埋地设施资产暴露在电磁场中；以及由此检测组件的耦合来确定设施资产位置。

优选地，所述方法包括：将电磁场导入地面下的各个不同位置，直到检测到频率与第一和第二谐振件对应的信号，由此确定设施资产的位置。

所述方法可进一步包括：根据将信号导入地下之后检测信号所需的时间确定设施资产的深度。

埋入谐振组件的步骤可包括：提供与组件耦接的细长弹性件，并将弹性件安装在设施资产内。

所述方法可包括：在埋入设施资产之后将弹性件安装在设施资产内。

所述细长弹性件可包括电缆。

所述设施资产可包括加热丝，所述方法包括：通过将电容元件连接在加热丝的自由端之间而形成至少一个谐振件。

所述方法可包括：提供具有包括根据第一方面的多个谐振件的组件的部件，所述方法包括：通过将电容元件连接在部件的加热丝的自由端之间来形成至少一个谐振件。

因此，应理解的是，在本发明的一些实施方式中，使用设有一定长度的管道或连接件的导电回路。例如，一些连接件设置有嵌入连接件的壁中的一条或多条电线，所述电线的相对自由端被暴露以允许利用其进行接触（例如，电接触）。在一些实施方式中，电容器耦接在自由端之间以形成谐振件。应理解的是，电容器的电容值可取决于电线的电阻值。

电线可设有管道、连接件或用于通过使电流流过电线来加热部件所形成的电熔接点的其他部件。用于其他目的的电线也可用于形成谐振件。

应理解的是，在一些实施方式中，所述组件可被配置为对近场电磁信号（例如，电感场提供的信号）做出响应。

在本发明的另一实施方式中，提供了用于检测埋地设施资产的方法，包括：将谐振组件与设施资产一起埋入，所述谐振组件包括第一和第二谐振件，所述第一和第二谐振件均被构造为在由相应频率的电磁信号激励时在各自不同的谐振频率下谐振；将电磁信号发射到地下，所述信号的频率被配置为第一和第二谐振件的谐振频率。

附图说明

现在将参照附图对本发明的实施方式进行说明，附图中：

图1为设置在管道连接件中的根据本发明实施方式的谐振件的组件的透视图（a）和截面图（b）；

图2示出了谐振件的示意图（a）和谐振件的等效电路（b）；

图3为均具有耦接至其的谐振件的组件的一对埋地管道设施资产（a）和检测器检测到的电磁信号的频率随着时间变化的曲线（b）的示意图；

图4示出了三个基本同轴的谐振件的组件；

图5示出了沿着其长度在分离的位置处耦接至其的谐振件的谐振组件的电缆；

图6示出了具有包含三个谐振件的谐振组件的另一连接件，每个谐振件被定位为相互成正交角度；

图7示出了根据本发明实施方式的谐振件的另一组件；

图8示出了本发明的谐振组件的响应；以及

图9示出了根据本发明实施方式的系统。

具体实施方式

在本发明的一个实施方式中，根据本发明实施方式的谐振组件105嵌入连接器101（图1）中，该连接器被配置为将两个以上长度的管道互相连接。在一些实施方式中，连接器可被配置为将两个长度管道连接为，它们基本互相共线。在一些实施方式中，连接器101可被配置为将两个长度的管道连接为，它们基本互相正交。也可使用其他类型的连接器101。

每个谐振组件105包括多个谐振件110。图2（a）示意性示出了根据本发明实施方式的谐振件110。

如图2（a）所示，每个谐振件110具有以导电材料（例如，电线、金属条或带）的不连续回路112形式的电感部。电容元件114耦接在回路112的自由端之间，从而形成具有电感、电容和电阻的谐振器。图2（b）示出了谐振件的等效电路。

图1（b）示出了穿过示出三个谐振件构成谐振组件105的图1（a）中的连接器101的截面。

在图1所示的实施方式中，谐振组件105集成到连接器101内。应理解的是，根据本发明实施方式的谐振组件105可集成到耦接至埋地设施资产的任何其他合适物体（例如，管道、阀门或标签）中。

在图1的实施方式中，导电材料的回路112与连接器101基本同轴。也可使用其他配置。

图3（a）为第一管道200和第二管道300形式的一对埋地设施资产的示意图。每个管道200、300包括通过连接器201、301耦接在一起的多个长度的管道。每个连接器201、301具有如上所述图1所示的嵌入其中的谐振件110的组件。

第一管道200埋入地下距离d₁处，第二管道埋入地下距离d₂处，其中，d₂大于d₁。

连接器201具有嵌入其中并且分别具有谐振频率f2和f4的两个谐振件110。连接器301也具有嵌入其中并分别具有谐振频率f1和f3的两个谐振件110，其中，f4>f3>f2>f1。

也可使用其他相对频率的谐振件的配置。在一些实施方式中，与一个管道相关联的组件的谐振频率的特定组合不同于与另一个管道相关联的组件的谐振频率的特定组合。

当要求确定设施资产的位置时，电磁信号在地面下发射，并且使用检测器检测地面下谐振组件的相应耦合。

图3（b）示出了接收器接收到的信号的频率随着时间变化的曲线。如图3（b）所示，分别与第一管道200和第二管道300相关联的连接器201、301可通过其各自不同谐振频率的谐振件的唯一（unique）组合容易地区分开。

另外，连接器201、301（并且由此为管道200、300）的相对深度可根据在地面检测到信号所需的时间来确定。应理解的是，一般来说，设施资产在地下的位置越深，信号从谐振组件返回到地面所需的时间越长。深度还可根据接收到的信号的相位来确定。

因此，在一些实施方式中，组件的频域响应提供了关于设施资产类型的信息（例如，设施资产为水管、煤气管还是电缆），而时域或相位响应提供了关于设施资产所处的地下深度的信息。

在本发明的一个实施方式中，提供了计算机软件应用，其被配置为接收与接收机检测到的信号的频率相对应的数据。应用基于所接收到的数据提供与设施资产身份相对应的输出。还可使用其他配置。例如，在一些实施方式中，软件应用被配置为接收与接收机检测到的信号的频率的相对值相对应的数据。

可使用频率相对较低的电磁信号，例如，kHz和低MHz范围，即，10MHz以下的电磁信号。有利地，这些频率的辐射更易于穿透至埋地设施资产。本发明的实施方式被配置为利用近场辐射（例如，发射机的一个波长范围内的辐射）进行检测。

在本发明的一个实施方式中，提供了一连串谐振件的组件，组件耦接至被配置为设置在诸如管道的埋地设施资产内的支撑件。

在一个实施方式中，支撑件被配置为在安装设施资产之后安装在埋入地下的管道设施资产中。支撑件可为弹性支撑件，例如，线管、软线、电缆或任何其他合适的支撑件。

使用时，可将支撑件穿过管道拉动，使其沿管道的至少一部分长度设置，耦接至支撑件的谐振件的组件被配置为对入射到管道上的电磁信号做出响应。

应理解的是，管道可由对于用于照射组件的频率范围内的振荡电磁场是基本透明的材料构成。在一些实施方式中，管道由塑性材料形成。通过将谐振件安装在管道内，可不再需要钻出通导孔（accesshole）来在管道的外表面处或附近设置谐振组件。‘透明’表示场可以以足够低的衰减（如果存在）穿过管道的壁，以允许从组件穿过管道壁返回的信号的耦合。

图4示出了一连串组件302的一部分，其中多个组件305的其中之一耦接至被配置为设置在管道设施资产中的电缆330。

图5示出了管道安装的构造，其中，一连串组件302已安装在埋地管道396内。管道396具有被配置为允许从地面进入埋地管道396的竖井通道（accessshafts）395。管道396由使一连串302的组件305被配置为谐振所在的频率处的电磁辐射穿过管道396的壁的塑性材料构成。

类似地，一连串302的组件305被配置为谐振所在的频率被配置为不同于物质和介质反射的以穿过管道396的电磁辐射的频率。

应理解的是，组件305一般设置在防潮外壳内，以防止发生谐振件的电短路并防止发生腐蚀或其他损坏。

在一些实施方式中，一个或多个组件305耦接至被配置为插入管道396的分离物体，例如，杆或其他物体。

因此，本发明的一些实施方式允许埋地管道设施资产内设置有谐振件的组件，以在不需要挖掘多个通导孔的情况下进行位置确定和识别。

图6示出了具有三个谐振件410A、410B、410C的连接器401，所述三个谐振件410A、410B、410C设于相互正交方向，从而形成根据本发明实施方式的组件405。各谐振件410A、410B、410C具有基本扁平（flat）的线圈，在线的自由端之间耦接有电容器。在一些实施方式中，线的自由端直接互相耦接，而其间无电容器。

可以看出，第一线圈410A被配置为与连接器401基本同轴，形成在连接器401的外圆周表面401C的周围。

第二线圈410B和第三线圈410C以基本相隔90°的角位置耦接至连接器外圆周表面401C，线圈410B、410C被定位为与外圆周表面401C基本正切。

该配置的优点在于，在一些应用中，提高了组件405对电磁辐射的可视性。

图7示意性示出了根据本发明实施方式的两个谐振组件。在图7（a）示出了第一谐振组件700，在图7（b）示出了第二谐振组件750。每个谐振组件700、750均包括用于接收检测器装置发射的电磁信号的不连续回路710、760。每个谐振组件700、750具有两个谐振频率（如下文将说明的），其使得能够至少部分识别与每个谐振组件关联的埋地设施资产的身份。

参照图7（a），第一谐振组件700包括对检测器装置发射的电磁信号做出响应的不连续回路710。“不连续”表示回路710的自由端连接至形成谐振组件700的其他电路元件。电路元件可为电抗电路元件，即，与有源电路元件，例如微处理器等相对。回路710可包括多个回路，即，回路可形成具有多匝导电材料（例如，电线）的线圈，以接收从检测器发射的电磁信号。回路710为电感元件，如图7（a）所示。在一些实施方式中，仅回路710直接从检测器接收电磁信号。存在于各个组件中的其他电路元件对回路710接收到的电磁信号做出响应。但是，基本上仅回路710用作电磁信号的接收元件。使用时，回路710电感地（即，近场地）耦接至检测器装置的发射线圈和接收线圈，以使装置可识别组件700的两个谐振频率。

第一谐振组件700包括第一电容器720、第二电容器721和第三电容器722和电感器715。当从设置为回路710的电路的输入端看时，第二电容器721与电感器715串联，两者均与第三电容器722并联设置。由第二电容器721和第三电容器722和电感器715形成的电路与第一电容器720串联。第一电容器720、第二电容器721和第三电容器722和电感器715可由表面贴装元件形成。可以看出，不连续回路由回路710和电容元件720、722形成。第二不连续回路也可认为是由电感器722和电容元件721、722构成。应理解的是，图7（a）所示的电路的等效电路可由电抗元件的其他布置构成。

如上所述，在谐振组件700中，回路710对检测器的发射线圈和接收线圈直接做出响应，并且组件被构造为具有与两种正常模式对应的两个谐振频率。为了实现这一点，回路710中感应的电压应激励这两种模式。在一些实施方式中，回路710中的感应电压应以基本相等的程度激励这两种模式。在一些实施方式中，通过将预定电抗元件的值设为基本相等来实现这一点。

在图7（a）所示的电路中，通过设置C1（720）=C2（721）和L1（710）=L2（715），可实现这两种模式的基本相同激励。然后，组件700的第一谐振频率和第二谐振频率表示为如下：

$\mathrm{freq}\_1=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{L1\×C1}}$

$\mathrm{freq}\_2=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1+2\×C3/C1}{L1\×C1}}$

参照图7（b），其示出了谐振组件750的第二实施方式。与第一实施方式700相同，组件750包括感应耦接至检测器的不连续回路760。组件还包括第一电容器770、第二电容器771和第三电容器772和电感器765。从回路760的端部可以看出，电感器765与第三电容器772并联设置，两者的组合与第一电容器770串联设置。包括第一电容器770和第三电容器772和电感器765的组件与第二电容器771并联。再次说明，组件可被认为是包括均由电感器和电容元件构成的第一不连续回路和第二不连续回路。与第一实施方式相同，可通过设置C1（770）=C2（771）和L1（760）=L2（765）实现两种模式的基本相等程度的激励。组件750的第一谐振频率和第二谐振频率表示如下：

$\mathrm{freq}\_1=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{L1\×C1}}$

$\mathrm{freq}\_2=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{L1\×C1(1+2\×C3/C1)}}$

可以看出，对于谐振组件700、750，第一谐振频率由形成组件中的第一电感器的回路760的电感和第一电容器770确定。在第二谐振频率被赋予与回路760的电感以及第一电容器770具有相等值的情况下，第二谐振频率通过设定第三电容器772的值以控制C3/C1的比来确定，相应地，如下文所示，在回路760和电感器765的电感基本相等的情况下，控制了第二谐振组件750的第一谐振频率和第二谐振频率的比，但可为第一谐振组件导出相似的关系：

$\mathrm{freq}\_1=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{L1\×C1}}$

$\mathrm{freq}\_2=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{\mathrm{freq}\_1}{(1+2\×C3/C1)}}$

例如，对于图7（b）所示的第二谐振组件，将第一谐振频率设为1.34MHz，第三和第一电容器的值可设为C3/C1=0.9，使得第二谐振频率为800kHz。应理解的是，频率方面，第一谐振频率高于第二谐振频率。

图8示出了本发明实施方式的谐振电路的频率响应。具有单个谐振频率的谐振组件用数字810表示。还示出了具有两个谐振频率的谐振组件（例如，如图7所示）的响应，其中，820表示第一较高谐振频率，830表示第二较低谐振频率。应理解的是，所示谐振频率仅为示意性的目的，也可确定谐振频率的其他值。

由图8可以理解到，具有两个谐振频率的谐振组件的响应幅度低于单个频率谐振器的响应幅度。但是，如上所述，可选择电抗元件的值，以使得双频率谐振组件的响应幅度在第一和第二谐振频率820、830下基本相等。

谐振频率可选择为在200kHz与3MHz之间，在一些实施方式中，在250kHz与2MHz之间，但应理解的是，还可选择其他频率范围。为了识别埋地设施资产，可选择多个预定谐振频率，并且谐振组件的第一谐振频率和第二谐振频率的值选自这些谐振频率中。例如，可确定15个谐振频率，并且图7所示的组件的谐振频率选自这15个频率中，但应理解的是，可使用其他数量的预定谐振频率。在该示例中，可衍生出105个谐振频率组件的组合。

本发明的实施方式可设计为使其工作在多个深度（即，地面下深度）处。例如，组件700、750可被设计为工作在高达1.5m深度处，其中回路710、760的直径约为15cm。其他实施方式可设计为在2m或3m深度处使用，环路的直径成比例地增加。存在于每个回路710、760中的线圈的直径和数量可通过考虑组件700、750与检测器之间和/或周围的预计成分或材料而确定。

组件700、750可设置于保护壳内或适合于附接在埋地设施资产（例如管道、电缆或其他设施资产）的材料之内。

图9示出了与谐振组件930（例如，图7所示）相关的检测器装置900。本发明的实施方式被配置为利用检测器900的近场操作来检测埋地设施资产。具体地，检测器900根据组件与装置的接收天线或线圈的磁性耦合检测组件930的存在以及其谐振频率，如下文所述。

检测器包括发射线圈910和接收线圈920。发射线圈910和接收线圈920的尺寸可基本相等或不相等。

在无组件930的情况下，发射线圈910与接收线圈920之间的磁通线的背景（互相）耦合可通过几何手段（对线圈910、920进行定位）或电子方式（例如，生成电子取消信号）而最小化。检测器900可被配置为扫描预定频谱（例如，上述频率范围），或可被配置为顺次地工作在多个预定频率（例如，选择组件930的谐振频率所处的频率中的预定频率）。

在存在组件930的情况下，即，当检测器900处于组件930的近场工作范围内时，由于组件930将磁通线截断（或耦合）并使磁通线从发射线圈910耦合到接收线圈930，所以最小化状态中断。该效果的幅度取决于回路710、760的尺寸和组件930的深度，回路710、760的尺寸会影响截断的磁通线的数量，组件930的深度还会影响产生的耦合信号的相位。发射场使组件回路710、750中感应出电动势，并且组件930随之生成自身的相同频率磁场。该所生成的场随后使接收线圈920中感应出其自身的电动势，所述接收线圈920使检测器900检测组件930是否存在，并识别组件930的谐振频率，从而可识别埋地设施资产。

线圈（包括发射线圈910、接收线圈920以及组件930的回路710、760）越大，可检测效果越深（更多磁通耦合）。但是，装置900的发射线圈910/接收线圈910的可使用尺寸受到实际限制。在本发明的一些实施方式中，装置的发射线圈910和接收线圈920具有不同尺寸。该不同尺寸提供了最优路线，以增加组件930的磁通不平衡效果，同时减小检测器900（发射线圈910/接收线圈920对）的总尺寸。这增加了谐振组件930（对于指定尺寸）的可检测深度，同时减小了增加检测器900的总尺寸的必要性。因此，组件930的成本可降低，并且检测器900的总尺寸是有限的。在一些实施方式中，接收线圈920大于发射线圈910。在一些实施方式中，接收线圈可基本约为发射线圈的尺寸的两倍。

在一些实施方式中，可基于谐振组件的多个谐振频率唯一地确定埋地设施资产的身份。例如，埋地设施资产的身份可通过将多个谐振频率与和埋地设施资产关联的谐振频率信息数据库相比较而确定。但是，根据要识别的埋地设施资产的数量和频率检测的可能分辨率，在本发明的一些实施方式中，埋地设施资产的身份还基于地理位置信息。例如，在本发明的实施方式中，在谐振组件具有选自多个谐振频率（在所述示例中，15个可能谐振频率提供了105个谐振频率组合）中的第一和第二谐振频率的情况下，埋地设施资产的身份部分基于地理位置信息。地理位置信息可从接收到的无线信号（例如，GPS信号）推导出。

在本申请的说明书和权利要求书的通篇中，词语“包括（comprise）”和“包含”及其变体表示例如“包括（comprising）”以及“包括（comprises）”意指“包括，但不限于”，并不意指排除其他部分、添加物、部件、整数或步骤，并且并不排除其他部分、添加物、部件、整数或步骤。

在本申请的说明书和权利要求书的通篇中，单数包括复数，除非上下文中另有要求。特别地，在使用不定冠词时，该说明书应被理解为表示复数和单数，除非上下文另有要求。

结合本发明的特定方面、实施方式或示例所描述的特征、整数、特性、化合物、化学成分或组应理解为适用于本文所述的任何其他方面、实施方式或示例，除非与其互相矛盾。

Claims (17)

1.一种用于识别埋地设施资产的谐振组件，包括第一谐振件和第二谐振件，所述第一谐振件和所述第二谐振件均被配置为当在被电磁场激励时在各自不同的谐振kHz段频率下谐振，其中，至少一个谐振件包括不连续回路，所述不连续回路具有至少一个电感元件和连接在所述回路的自由端之间的至少两个电容元件，以使得所述组件被构造为在所述回路被电磁场激励时在第一谐振频率和第二谐振频率下谐振，由此导致在所述第一谐振频率和所述第二谐振频率处发射线圈和接收线圈的近场耦合，以及所述至少一个电感元件和所述至少两个电容元件被布置为，所述组件包括第一谐振电路，所述第一谐振电路由所述回路以及被配置为在所述第一谐振频率谐振的至少一个电容元件构成；以及第二谐振电路，所述第二谐振电路由所述电感元件以及被配置为在所述第二谐振频率谐振的至少一个电容元件构成。

2.根据权利要求1所述的谐振组件，其中，选择所述至少两个电容元件的电容值及所述回路和至少一个电感元件的电感值，以使得所述电磁场对所述回路的激励以实质上相等的程度激励所述组件的第一谐振模式和第二谐振模式。

3.根据权利要求1所述的谐振组件，其中，所述至少一个电感元件和连接在所述回路的自由端之间的所述至少两个电容元件被配置为，使得所述第二谐振频率和所述第一谐振频率具有预定比率。

4.根据权利要求1所述的谐振组件，其中，所述至少一个谐振件仅包括用于被所述电磁场激励的一个回路。

5.根据权利要求1所述的谐振组件，其中，所述回路包括多个导电材料回路。

6.根据权利要求1所述的谐振组件，配置于外壳内，所述外壳用于附接在所述埋地设施资产上。

7.根据权利要求1所述的谐振组件，其中，所述第一谐振频率根据以下式子确定：

$\mathrm{freq}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{L1\×C1}}$

其中，L1为所述回路的电感，C1为连接至所述回路的自由端的至少一个电容元件的第一电容元件的电容。

8.根据权利要求7所述的谐振组件，其中，所述第二谐振频率根据以下式子确定：

$\mathrm{freq}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{(1+2\×C3/C1)}{L1\×C1}}$

或者

$\mathrm{freq}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{1}{L1\×C1(1+2\×C3/C1)}}$

其中，C3为连接至所述回路的自由端的至少一个电容元件的第二电容元件的电容。

9.根据权利要求1所述的谐振组件，其中，所述谐振组件用于与发射天线和接收天线近场耦合。

10.根据权利要求1所述的谐振组件，其中，所述回路具有15cm以上的直径。

11.一种系统，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的谐振组件；以及

检测器装置，被配置为产生电磁场，以确定发射天线和接收天线之间的电磁场的近场耦合，并至少部分根据基于耦合的所述第一谐振件和所述第二谐振件的谐振频率，识别与所述谐振组件关联的埋地设施资产。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述检测器装置的所述发射天线和所述接收天线的尺寸一般不相等。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述接收天线比所述发射天线实质上大。

14.根据权利要求12或13所述的系统，其中，所述接收天线约为所述发射天线的尺寸的两倍。

15.一种确定埋地设施资产的身份的方法，包括：

从发射天线中产生电磁场，以激励与埋地设施资产关联的谐振组件的第一谐振件和第二谐振件，所述第一谐振件和所述第二谐振件均被构造为在各自不同的谐振kHz段频率下谐振，其中，至少一个谐振件包括不连续回路，所述不连续回路具有连接在所述回路的自由端之间的至少一个电容元件；其中，至少一个电感元件和至少两个电容元件被布置为，所述组件包括第一谐振电路，所述第一谐振电路由所述回路以及被配置为在第一谐振频率谐振的至少一个电容元件构成；以及第二谐振电路，所述第二谐振电路由所述电感元件以及被配置为在第二谐振频率谐振的至少一个电容元件构成，

在电磁场的多个kHz段频率下确定电磁场与接收天线的近场耦合；以及

至少部分根据所述耦合的频率识别所述谐振组件。

16.根据权利要求15所述的方法，包括：将所述第一谐振频率和所述第二谐振频率与和埋地设施资产关联的谐振频率信息数据库相比较。

17.根据权利要求15或16所述的方法，进一步包括确定关于所述埋地设施资产的位置的地理位置信息，并至少部分根据所述地理位置信息识别所述谐振组件。