CN105301555A - 地下管道寻迹仪及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种地下管道寻迹仪，包括发射机和接收机。发射机包括本体，本体内包含电源、信号发生器、信号功率放大器、匹配天线；电源为本体内的其余各组成部分供电；信号发生器产生甚低频信号；信号功率放大器对该甚低频信号进行功率放大；匹配天线将功率放大后的甚低频信号发射出去。接收机包括电源、天线、接收放大电路、卫星定位装置、显示屏；电源为接收机内的其余各组成部分供电；天线接收甚低频信号；所述接收放大电路将所接收的甚低频信号进行放大；卫星定位装置为接收机进行实时定位；显示屏上显示接收机的当前位置、以及当前位置的前、后、左、右处所接收的甚低频信号强度。本申请成本低廉、简便易用。

Description

地下管道寻迹仪及其工作方法

技术领域

本申请涉及一种非开挖式的地下管道测绘装置。

背景技术

在城市及乡村的地下，密布着电力、给水、排水、燃气、热力、通讯等管道。这些地下管道分属于不同单位建设和管理，建设时间有早有晚，有些仍在使用而有些已经废弃。出于建设城市地下空间的目的，有必要彻底了解各类地下管道的分布情况。

现有的非开挖式的地下管道测绘装置包括水平定向钻进定位仪(也称导向仪)、地质雷达、基于电磁感应的地下管线探测仪等。

以现有的水平定向钻进导向仪为例，其主要包括发射机和接收机。发射机在地下管道内运动，其上设有多种传感器，将采集到的倾角、位置、温度等测量结果以无线电波形式传递给地面上的接收机。接收机由此得以确定地下管道的轨迹。然而，水平定向钻进导向仪是与水平定向钻机配合工作的，所测量的是水平定向钻机的钻孔轨迹。如果应用于地下管道的测量，由于水平定向钻进导向仪在地下管道内没有支撑和固定装置，因而无法完成对地下管道的精确定位。此外，水平定向钻进导向仪还具有功率小、信号强度弱的缺点。而地质雷达也具有探测精度低、频谱分析困难的缺点。基于电磁感应的地下管线探测仪则具有适用范围小、易受外界干扰的缺点。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、简便可行的非开挖式的地下管道测绘装置。为此，本申请还要提供所述地下管道测绘装置的工作方法。

为解决上述技术问题，本申请地下管道寻迹仪，包括发射机和接收机；

所述发射机包括本体，所述本体内包含电源、信号发生器、信号功率放大器、匹配天线；所述电源为本体内的其余各组成部分供电；所述信号发生器产生甚低频信号；所述信号功率放大器对该甚低频信号进行功率放大；所述匹配天线将功率放大后的甚低频信号发射出去；

所述接收机包括电源、天线、接收放大电路、卫星定位装置、显示屏；所述电源为接收机内的其余各组成部分供电；所述天线接收甚低频信号；所述接收放大电路将所接收的甚低频信号进行放大；所述卫星定位装置为接收机进行实时定位；所述显示屏上显示接收机的当前位置、以及当前位置的前、后、左、右处所接收的甚低频信号强度。

本申请道寻迹仪的工作方法包括如下步骤：

第1步，发射机在地下管道内从测绘起点前进一段距离，然后停止运动；

第2步，发射机在地下管道的当前停止位置发射甚低频信号；

第3步，工作人员手持接收机在地面上进行二维运动，接收机的显示屏实时地显示各个位置、以及该位置的前、后、左、右处所接收到甚低频信号的强度；直至在某一位置所接收到的信号强度最大，而该位置的前、后、左、右处所接收到的信号强度均小于该位置，表明该位置为发射机的当前停止位置的正上方；接收机通过卫星定位装置记录该位置的二维坐标，并计算得到发射机的当前深度，从而得到发射机的当前停止位置的三维坐标并予以记录；

第4步，重复第1步～第3步，直至发射机抵达地下管道内的测绘终点；将发射机的每个停止位置的三维坐标连线便得到了整个地下管道的三维位置分布。

本申请地下管道寻迹仪及其工作方法的成本低廉、简便易用，而且测绘结果较为精准，测绘深度可达30米。

附图说明

图1是本申请的地下管道寻迹仪的一个实施例的整体结构示意图；

图2是发射机的外观示意图；

图3是接收机的外观示意图；

图4是拖绳装置的外观示意图。

图中附图标记说明：

1为发射机；11为本体；12为支撑爪；2为接收机；21为显示屏；22为寻迹把手；3为拖绳装置；31为卷筒；32为控制器；33为电机。

具体实施方式

请参阅图1，这是本申请的地下管道寻迹仪的一个实施例，包括发射机1、接收机2和拖绳装置3。其中的拖绳装置3用于拖动发射机1在地下管道内运动。在其他的实施例中，拖绳装置3也可以省略，例如可由工作人员手持发射机1在地下管道内行进，或者在发射机1上集成自主运动装置等，只要能使发射机1在地下管道内运动即可。

请参阅图2，所述发射机1包括本体11和至少一个支撑爪12，支撑爪12通常设置在本体11的轴线方向的前方和/或后方。在其余的实施例中，支撑爪12也可以省略。在本体11内包含电源、信号发生器、信号功率放大器、匹配天线等。所述电源为本体11内的其余各组成部分供电。所述信号发生器产生甚低频信号，即频率在3kHz～30kHz之间。所述信号功率放大器对信号发生器产生的甚低频信号进行功率放大。所述匹配天线将功率放大后的甚低频信号发射出去。支撑爪12大致成锥形，采用弹性可收复式结构，利用弹簧的挤压力将本体11的轴线方向固定在管道的轴线上。

所述接收机2包括电源、天线、接收放大电路、卫星定位装置、显示屏21等。所述电源为接收机2内的其余各组成部分供电。所述天线接收甚低频信号。所述接收放大电路将天线接收的甚低频信号进行放大。所述卫星定位装置例如为GPS接收机、格洛纳斯接收机、北斗接收机等，用来为接收机2进行实时定位。在接收机2中还可根据实际地层情况，随时调整对应地磁系数，以便于从接收信号强度计算出发射机深度的精确性。在显示屏21上显示接收机2的当前位置所接收的甚低频信号强度，还显示当前位置的前、后、左、右四个方向相隔一定距离(例如相隔0.1米)所接收的甚低频信号强度。如果当前位置的前、后、左、右任意方向相隔一定距离尚未测量所接收的甚低频信号强度，则显示“未测量”或类似的提示内容。优选地，接收机2的两侧都具有寻迹把手22，便于双手持握。

请参阅图4，所述拖绳装置3包括卷筒31、控制器32、电机33等。在卷筒31上缠绕有绳索，优选为不易变形的钢丝绳。绳索的末端连接着发射机1。电机33每次转动，就带动卷筒31转动。当绳索被缠绕到卷筒31上，发射机1就朝着拖绳装置3的方向运动。当绳索从卷筒31上释放，发射机1就背离拖绳装置3的方向运动。控制器32有单向自锁装置，保证绳索不会后退。控制器32可以控制卷筒31连续转动，实现收绳放绳功能；也可以控制卷筒31间歇性地转动，并确保每次卷扬固定长度的绳索，从而确保发射机1每次运动固定距离就暂停。控制器32还自带长度记录功能，能够记录下每次卷筒31旋转时放绳、收绳的长度，以及对应的时间。

本申请地下管道寻迹仪的工作方法为：

第1步，发射机在地下管道内从测绘起点(通常为地下管道的某一个出入口)前进一段距离，然后停止运动。这一步操作可以通过拖绳装置自动实现，也可由人工以绳索拖动发射机实现，也可由人工手持发射机在地下管道内步行实现。优选地，发射机每次前进相同距离，例如为1米，然后停止运动。

第2步，发射机在地下管道的当前停止位置发射甚低频信号，该甚低频信号透过地层，到达地表。根据信号衰减的规律，在发射机的当前停止位置的正上方的甚低频信号的强度最大，距离该正上方越远则信号强度越小。

第3步，工作人员手持接收机在地面上前、后、左、右地进行二维运动，接收机的显示屏实时地显示各个位置、以及该位置的前、后、左、右相隔一定距离处所接收到发射机所发射的甚低频信号的强度。直至在某一位置所接收到的信号强度最大，而该位置的前、后、左、右相隔一定距离所接收到的信号强度均小于该位置，那就表明该位置为发射机的当前停止位置的正上方。接收机一方面通过卫星定位装置记录该位置的二维坐标，另一方面通过该位置所接收到的甚低频信号的强度计算得到发射机的当前深度，结合这两方面就得到了发射机的当前停止位置的三维坐标并予以记录。

第4步，重复第1步～第3步，直至发射机抵达地下管道内的测绘终点(通常为地下管道的另一个出入口)。将发射机的每个停止位置的三维坐标连线便得到了整个地下管道的三维位置分布即地下管道的轨迹，这样便完成了地下管道的本次测绘任务。

与现有的地下管道测绘装置相比，本申请的地下管道寻迹仪具有如下优点：

其一，发射机与接收机之间采用甚低频信号进行通信，可以穿透地下30米的深度，实现透地信号传输。

其二，根据信号衰减来确定地下管道的二维位置和深度，利用卫星定位装置记录地下管道的二维位置，工作方法简单可行，信号的衰减和地层深度的匹配吻合。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种地下管道寻迹仪，包括发射机和接收机；其特征是，

所述发射机包括本体，所述本体内包含电源、信号发生器、信号功率放大器、匹配天线；所述电源为本体内的其余各组成部分供电；所述信号发生器产生甚低频信号；所述信号功率放大器对该甚低频信号进行功率放大；所述匹配天线将功率放大后的甚低频信号发射出去；

所述接收机包括电源、天线、接收放大电路、卫星定位装置、显示屏；所述电源为接收机内的其余各组成部分供电；所述天线接收甚低频信号；所述接收放大电路将所接收的甚低频信号进行放大；所述卫星定位装置为接收机进行实时定位；所述显示屏上显示接收机的当前位置、以及当前位置的前、后、左、右处所接收的甚低频信号强度。

2.根据权利要求1所述的地下管道寻迹仪，其特征是，还包括拖绳装置；所述拖绳装置包括卷筒、控制器、电机；在卷筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的末端连接着发射机；所述电机带动卷筒转动，从而由钢丝绳拉动发射机就朝着、或背离拖绳装置运动；所述控制器或者控制卷筒连续转动，或者控制卷筒间歇性地转动并确保每次卷扬固定长度的钢丝绳。

3.根据权利要求1所述的地下管道寻迹仪，其特征是，所述发射机还包括至少一个支撑爪，所述支撑爪设置在本体的轴线方向的前方和/或后方。

4.根据权利要求1所述的地下管道寻迹仪，其特征是，所述接收机的两侧还设有寻迹把手。

5.一种如权利要求1所述的地下管道寻迹仪的工作方法，其特征是，包括如下步骤：

第1步，发射机在地下管道内从测绘起点前进一段距离，然后停止运动；

第2步，发射机在地下管道的当前停止位置发射甚低频信号；

第3步，工作人员手持接收机在地面上进行二维运动，接收机的显示屏实时地显示各个位置、以及该位置的前、后、左、右处所接收到甚低频信号的强度；直至在某一位置所接收到的信号强度最大，而该位置的前、后、左、右处所接收到的信号强度均小于该位置，表明该位置为发射机的当前停止位置的正上方；接收机通过卫星定位装置记录该位置的二维坐标，并计算得到发射机的当前深度，从而得到发射机的当前停止位置的三维坐标并予以记录；

第4步，重复第1步～第3步，直至发射机抵达地下管道内的测绘终点；将发射机的每个停止位置的三维坐标连线便得到了整个地下管道的三维位置分布。

6.根据权利要求5所述的地下管道寻迹仪的工作方法，其特征是，所述方法第1步中，发射机每次前进相同距离，然后停止运动。