CN103176216A - 一种管线探测的方法及孔中天线 - Google Patents

Abstract

本发明首先提供了一种电力管线探测的方法，它包括以下步骤：（1）确定目标管线的大概平面位置和深度；（2）根据步骤（1）得到的目标管线的大概平面位置和深度，在邻近目标管线侧钻出一个或一个以上深度大于目标管线的探孔；（3）然后把天线放入探孔中。本发明还提供了一种能用于上述方法的管中天线，它包括：防水外壳、天线、音频屏蔽电缆和连接器。本发明提高了电缆的探测的有效性和定位精度，为电缆运行和维护提供准确的电缆水平位置和深度信息，降低运行维护成本，提高电缆安全运行的可靠性。本发明所提供的孔中天线法及孔中天线可以根据需要尽可能地接近目标管线，从而提高探测精度，解决大深度顶管电缆精确定位问题。

Description

一种管线探测的方法及孔中天线

技术领域

本发明涉及一种用于探测电力地下管线的方法及孔中天线。

背景技术

顶管的出现，大大方便了电缆排管的建设，它提高了工作效率、降低了工程整体造价，从而使顶管的方式在电缆排管的建设中应用越来越广泛。随着城市经济的高速发展，地下各类管线的大量投入和建设，高铁、地铁施工大面积开展，各类开挖和钻探对城市电缆线路的安全运行造成极大的威胁。准确掌握顶管电缆的路径，并对施工单位进行安全交底，具有非常重要的意义。但是采用顶管技术敷设的电缆具有深度大、多根电缆并行、周边管线较多等特点，常规的电缆探测技术不能满足开挖和钻探等施工的要求，顶管电缆的探测成为目前电力电缆运行管理工作重大难题。

目前的地下管线探测仪的探测精度约为深度的±15%，管线的埋深越大探测的精度越低，对于埋深5米以上的地下管线，对于一些对管线位置和深度精度要求高的情况，常规的探测方法不能满足施工的要求。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供一种电力管线探测的方法，以能够解决大深度地下管线的精确定位。为此，本发明采用以下技术方案，它包括以下步骤：

（1）、确定目标管线的大概平面位置和深度；

（2）、根据步骤（1）得到的目标管线的大概平面位置和深度，在邻近目标管线侧钻出一个或一个以上深度大于目标管线的探孔，探孔的位置尽可能靠近目标管线；

（3）、然后把天线放入探孔中，采集目标管线信号电流产生的电磁感应强度，从而确定目标管线的平面位置和深度。

进一步地，在步骤（3）中采用单线圈剖面法确定目标管线的平面位置和深度，由单线圈剖面法计算出的深度为目标管线与探孔位置之间的距离；用单线圈剖面法探测的信号强度最大值位置与地面之间的距离对应的是目标电缆离地面的深度。

本发明另一个目的在于提供一种能用于上述方法的管中天线。为此，本发明采用以下技术方案：它包括：

防水外壳，外壳内设有配重物，在探孔中有水的情况下可以顺利地把天线送入指定的位置；

天线，设于防水外壳内，用于检测电磁感应强度；

音频屏蔽电缆和连接器，用于连接天线和地下管线探测仪接收机。

防水外壳中设有天线的防震填充物。

所述地下管线探测仪接收机采用单线圈接收机。

所述天线由磁芯和线圈组成。

由于采用本发明的技术方案，本发明在现有的电缆探测技术的基础上研究改进了电缆探测的技术，提高了电缆的探测的有效性和定位精度，为电缆运行和维护提供准确的电缆水平位置和深度信息，降低运行维护成本，提高电缆安全运行的可靠性。

本发明所提供的孔中天线法（即探测电缆的方法）及孔中天线（即定位管线位置的天线）可以根据需要尽可能地接近目标管线，从而提高探测精度，解决大深度顶管电缆精确定位问题。

附图说明

图1为本发明所提供的方法的实施示意图。

图2为本发明所提供的孔中天线的示意图。

图3为单线圈剖面法检测管线的示意图。

图4为单线圈剖面法进行管线深度测量的示意图。

图5为对某现场电缆的实测数据曲线图。

具体实施方式

参照附图，本发明所提供的管线探测的方法，包括以下步骤：

（1）、确定目标管线100的大概平面位置和深度，该步骤可采用常规的地下管线探测方法，比如采用双水平线圈探测方法；

（2）、根据步骤（1）得到的目标管线的大概平面位置和深度，在邻近目标管线侧钻出一个或一个以上深度大于目标管线的探孔101、102，探孔的位置尽可能靠近目标管线，以尽可能地提高定位精度；

（3）、然后把天线200放入探孔中，采集目标管线信号电流产生的电磁感应强度，从而确定目标管线的平面位置和深度。

本发明还提供了能放入所述探孔中的孔中天线200，它包括：

防水外壳201，外壳内设有配重物202，在探孔中有水的情况下可以顺利地把天线送入指定的位置，配重物202可采用混凝土；

天线203，设于防水外壳内，用于检测电磁感应强度，所述天线由磁芯和线圈组成；

音频屏蔽电缆和连接器204，用于连接天线203和地下管线探测仪接收机205。

防水外壳201中设有天线的防震填充物206。

所述地下管线探测仪接收机205采用单线圈接收机。

本发明所提供的孔中天线法探测电缆时可采用单线圈剖面法，但是将其剖面的方向由水平方向变成了垂直方向，也即由用单线圈剖面法计算出的深度转换成为目标电缆与钻孔位置之间的距离，也就是电缆的在地面的水平位置。而用单线圈剖面法探测的信号强度最大值位置与地面之间的距离（通过连接天线上标有的刻度显示）对应的是目标电缆离地面的深度。

为了提高设备的抗干扰能力，目前的地下管线探测仪都是采用双水平线圈探测模式，检测的是目标管线上信号电流产生的磁场强度的水平分量的垂向差值ΔE。单线圈探测模式下，检测的是目标管线上信号电流产生的磁场强度的水平分量E。在管线的正上方时：

$E=\frac{I}{d}$

$\mathrm{\ΔE}=\frac{\mathrm{Ix}}{d^2+\mathrm{dx}}$

可以看出，单线圈模式检测的磁场强度E大于双线模式检测的磁场强度ΔE，而且E的大小与管线的深度的成反比，ΔE的大小与管线的深度的平方成反比。也就是就说双线圈模式随着深度的变大信号强度的衰减速度更快。可以肯定的是在干扰不是很大的情况下，单线圈法探测深度比双线圈大。但是单线圈法只检测同一个位置的磁场强度的水平分量不能计算出管线的深度，只能使用剖面法计算管线的深度。

单线圈剖面法深度测量有50%法和80%法两种。

（1）50%法深度测量

用单线圈接收机做管线的横切剖面，检测到的信号强度为：

$E\left(x\right)=\frac{\mathrm{dI}}{x^2+d^2}$

x为线圈的水平位置，I为管线的信号电流大小，d为管线的深度。

当x=0时，

$E\left(0\right)=\frac{I}{d}$

当x=d时，

$E\left(d\right)=\frac{I}{2d}=0.5\×E\left(0\right)$

也就是说天线在管线两边距离管线正上方位置和深度相同时，信号强度为管线正上方的0.5倍，也就是50%，这就是单线圈剖面法的50%法深度测量。

（2）80%法深度测量

同理，当x=0时，

$E\left(0\right)=\frac{I}{d}$

当x=0.5d时，

$E\left(0.5d\right)=\frac{I}{1.25d}=0.8E\left(0\right)$

也就说天线在管线两边距离管线正上方位置为深度的0.5倍时，信号强度为管线正上方时的0.8倍，也就是80%，这就是单线圈剖面法的80%法深度测量。

图5为采用上述方法的对某现场电缆的实测数据曲线图，剖面用50%法和80%法计算出来的深度为2.83米，也就是说电缆在地面的平面位置距离钻孔位置有2.83米，信号最大值与地面的距离为10.38米，也就是就电缆离地面的深度为10.38米。

Claims (6)

1.一种电力管线探测的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）、确定目标管线的大概平面位置和深度；

（2）、根据步骤（1）得到的目标管线的大概平面位置和深度，在邻近目标管线侧钻出一个或一个以上深度大于目标管线的探孔，探孔的位置尽可能靠近目标管线；

（3）、然后把天线放入探孔中，采集目标管线信号电流产生的电磁感应强度，从而确定目标管线的平面位置和深度。

2.如权利要求1所述的一种管线探测的方法，其特征在于，在步骤（3）中采用单线圈剖面法确定目标管线的平面位置和深度，由单线圈剖面法计算出的深度为目标管线与探孔位置之间的距离；用单线圈剖面法探测的信号强度最大值位置与地面之间的距离对应的是目标电缆离地面的深度。

3.一种孔中天线，其特征在于它包括：

防水外壳，外壳内设有配重物，在探孔中有水的情况下可以顺利地把天线送入指定的位置；

天线，设于防水外壳内，用于检测电磁感应强度；

音频屏蔽电缆和连接器，用于连接天线和地下管线探测仪接收机。

4.如权利要求3所述的一种孔中天线，其特征在于防水外壳中设有天线的防震填充物。

5.如权利要求3所述的一种孔中天线，其特征在于所述地下管线探测仪接收机采用单线圈接收机。

6.如权利要求3所述的一种孔中天线，其特征在于所述天线由磁芯和线圈组成。

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