CN107388045A - 一种用于地下热力管道探测的装置及探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于地下热力管道探测的装置及探测方法，装置包括沿竖直方向设置的直管、一对并列设置在直管内的丝杠螺母机构、移动设置在直管内并与丝杠螺母机构传动连接的移动板、设置在移动板上的温度传感器以及分别与丝杠螺母机构、温度传感器电连接的控制器，温度传感器沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量；探测时，采用钻孔测温的方法逐渐逼近地下热力管道，即得到地下热力管道的精确位置。与现有技术相比，本发明利用地下热力管道的温度场，通过温度传感器对地下热力管道的位置进行精确探测，测量精度高，适用于各种材质的地下热力管道，且避免了受地下热力管道周围地质条件的限制和其它因素的干扰，应用范围广。
Description
技术领域
本发明属于城市地下管道探测技术领域，涉及一种用于地下热力管道探测的装置及探测方法。
背景技术
地下管道是城市的重要基础设施。近年来，随着城市建设的发展，交通系统、能源体系、通讯、信息网络等，如铁路、地铁、轻轨、供电、供热、供气，得到了大力发展。各项工程的实施均离不开地下管道这一重要隐蔽基础设施。由于种种原因，管道资料不全，有的与现状不符，而且各种管道权属于不同的部门，对管道管理不够重视，这都增加了管道的管理难度。在工程施工中，常因管道位置不明挖断管道，造成停水、停电、通讯中断等事故，给人民生活带来极大不便。为了避免这些状况发生，查明地下管道位置已成为工程施工必不可少的前提，对于促进城市建设和谐发展具有重要意义。
热力管道是用于供热的地下管道，一般沿水平方向埋设在地下一定深度处。为了确定热力管道的位置及深度，需要对热力管道进行探测。现有的地下热力管道探测方法大都是基于热力管道与周围土体之间的物性差异来进行探测定位，不同的物性差异决定了不同的探测方法，常用的探测方法主要为电磁感应法及地质雷达法。其中，电磁感应法是以热力管道与周围介质之间存在的导电率、导磁率和介电性差异为主要物性基础，根据电磁感应原理观测和研究电磁场空间和时间变化规律，达到寻找地下金属管道的目的。由于塑料(聚乙烯、聚氯乙烯等)、陶瓷、混凝土等非金属管道具有抗污染性强、重量轻、造价低、不易腐蚀、易于埋设和维修等优点，目前已经越来越多的用来代替金属管道，因而电磁感应法的应用范围受到较大限制。地质雷达法虽然能够用于探测非金属管道，但该方法常受管线周围地质条件限制，干扰信号较多，无法进行热力管道的精确定位。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够测得热力管道精确位置且应用范围广的用于地下热力管道探测的装置及探测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于地下热力管道探测的装置，该装置包括沿竖直方向设置的直管、一对并列设置在直管内的丝杠螺母机构、沿竖直方向移动设置在直管内并与丝杠螺母机构传动连接的移动板、设置在移动板上的温度传感器以及分别与丝杠螺母机构、温度传感器电连接的控制器，所述的温度传感器沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量。控制器控制丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构通过移动板带动温度传感器沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量，并将测量数据发送至控制器。
作为优选的技术方案，所述的直管的材质为塑料。
所述的丝杠螺母机构包括沿竖直方向设置在直管内的丝杠、一对分别设置在丝杠两端并与直管内壁固定连接的丝杠座、沿丝杠轴向移动套设在丝杠上的螺母以及与设置在直管内壁上并与丝杠传动连接的丝杠驱动电机，所述的移动板与螺母固定连接。丝杠驱动电机与控制器电连接。控制器控制丝杠驱动电机工作，丝杠驱动电机带动丝杠转动，使螺母沿丝杠轴向往复移动，并带动移动板同步运动。
所述的直管的内部沿竖直方向设有导杆，该导杆的两端均设有导杆座，并通过导杆座与直管内壁固定连接，所述的移动板上开设有与导杆相适配的导杆孔。移动板通过导杆孔套设在导杆上，当移动板上下运动时，导杆不仅能够起到导向作用，同时还能够与丝杠一起使移动板能够平稳运动，保证测温时的稳定性。
所述的移动板上设有支架，该支架上设有夹子，所述的温度传感器通过夹子固定设置在移动板上。支架与移动板固定连接，温度传感器夹在夹子上，进而实现与移动板的固定连接。当移动板上下运动时，温度传感器与移动板的相对位置保持不变，保证了测温准确性。
所述的直管的顶部设有与移动板相适配的测距传感器，该测距传感器与控制器电连接。当移动板上下运动时，测距传感器实时监测其自身与移动板之间的距离，进而得到移动板的实时位置(即深度)，并反馈至控制器，控制器将不同深度处的温度与测温位置相对应。
所述的测距传感器为激光测距传感器或红外线测距传感器。保证测距时的快速准确，并具有高抗干扰性。
所述的直管的底部设有端板。端板将直管的底部封闭，避免地下的泥土等进入直管内，影响测温准确性，或增加直管的清洗难度。
一种采用所述的装置进行地下热力管道探测的方法，该方法具体包括以下步骤：
1)在地面上选定初始位置A1，并在A1处向下钻出第一孔道；
2)将直管置于第一孔道内，利用温度传感器对第一孔道内不同深度处的温度进行测量，得到第一孔道内的温度极大值T1及对应的深度h1，该深度h1即为地下热力管道的中心线的深度；
3)以A1为圆心，D为半径，在地面上环绕A1均匀钻出多个长孔道，并利用温度传感器测量得到每个长孔道内的温度极大值，将温度极大值最大的长孔道设为第二孔道，该第二孔道的顶端位置为A2；
4)在A1A2的延长线上均匀钻出多个短孔道，并利用温度传感器测量得到每个短孔道的底部温度值，将底部温度值最大的短孔道设为第三孔道，该第三孔道的顶端位置为A3，地下热力管道的中心线即位于A3下方h1深度处。
步骤1)中，利用地质雷达初步确定地下热力管道的大致位置A0，之后在A0附近选定A1。由于地质雷达的探测精度低，无法确定地下热力管道的精确位置，因此先由地质雷达确定大致位置A0，并将A1选在A0附近，而不是直接将A0作为A1，是为了避免钻出的第一孔道直接将地下热力管道钻穿，因此将A1与A0相错开。
作为优选的技术方案，所述的A1与A0之间的距离为10-30cm。根据地下热力管道的管径，确定A1与A0之间的距离，既能够避免钻穿地下热力管道，同时能够使第一孔道的温度极大值处位于地下热力管道的温度场范围内。
为了保证测出T1，第一孔道的长度应大一些。
根据地下热力管道的数据资料确定地下热力管道的管径。若地下热力管道的数据资料中记载了地下热力管道的原始位置，也可据此初步确定地下热力管道的大致位置A0。
步骤2)中，利用温度传感器对第一孔道内不同深度处的温度进行测量的方法为：通过控制器控制丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构通过移动板带动温度传感器沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量，并将测量数据发送至控制器。
步骤3)中，利用温度传感器测量得到每个长孔道内的温度极大值的方法为：将直管置于其中一个长孔道内，通过控制器控制丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构通过移动板带动温度传感器沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量，得到该长孔道内的温度极大值；之后将直管置于其它长孔道内，按照上述方法，依次测量得到每个长孔道内的温度极大值。对每个长孔道内的温度极大值进行比较，温度极大值越大，表明该长孔道距离地下热力管道越近，取最大的温度极大值，将该对应的长孔道设为第二孔道。
步骤3)中，所述的长孔道的孔道长度为L1，所述的D＝5-20cm；步骤4)中，所述的短孔道的孔道长度为L2，并且所述的L2＜h1＜L1。根据地下热力管道的实际管径，确定D、L1及L2的大小。
步骤4)中，相邻两短孔道之间的距离为3-10cm。增加钻孔密度，以提高测量精度。
地下热力管道的中心线即位于A3下方h1深度处。若要探测出地下热力管道的走向，按照本方法，在不同地点测出多个A3，将多个A3相连即可得到地下热力管道的走向。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)利用地下热力管道的温度场，通过温度传感器对地下热力管道的位置进行精确探测，测量精度高，适用于各种材质的地下热力管道，且避免了受地下热力管道周围地质条件的限制和其它因素的干扰，应用范围广；
2)装置结构简单，通过控制器即可自动实现不同深度处的温度测量，易于操作，安全可靠；
3)通过钻孔测温的方法逐渐逼近地下热力管道的精确位置，操作简单快速，易于实现。
附图说明
图1为实施例1中装置的整体结构示意图；
图2为实施例1中移动板的俯视结构示意图；
图3为实施例1中探测地下热力管道的施工结构示意图；
图中标记说明：
1—直管、2—移动板、3—温度传感器、4—丝杠、5—丝杠座、6—螺母、7—丝杠驱动电机、8—导杆、9—导杆孔、10—测距传感器、11—端板、12—支架、13—夹子、14—第一孔道、15—第二孔道、16—第三孔道、17—地下热力管道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
如图1所示的一种用于地下热力管道探测的装置，该装置包括沿竖直方向设置的直管1、一对并列设置在直管1内的丝杠螺母机构、沿竖直方向移动设置在直管1内并与丝杠螺母机构传动连接的移动板2、设置在移动板2上的温度传感器3以及分别与丝杠螺母机构、温度传感器3电连接的控制器，温度传感器3沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量。
其中，丝杠螺母机构包括沿竖直方向设置在直管1内的丝杠4、一对分别设置在丝杠4两端并与直管1内壁固定连接的丝杠座5、沿丝杠4轴向移动套设在丝杠4上的螺母6以及与设置在直管1内壁上并与丝杠4传动连接的丝杠驱动电机7，移动板2与螺母6固定连接。直管1的内部沿竖直方向设有导杆8，该导杆8的两端均设有导杆座，并通过导杆座与直管1内壁固定连接，如图2所示，移动板2上开设有与导杆8相适配的导杆孔9。移动板2上设有支架12，该支架12上设有夹子13，温度传感器3通过夹子13固定设置在移动板2上。
直管1的顶部设有与移动板2相适配的测距传感器10，该测距传感器10与控制器电连接。测距传感器10为激光测距传感器。直管1的底部设有端板11。
采用上述装置进行地下热力管道探测的方法具体包括以下步骤：
1)如图3所示，在地面上选定初始位置A1，并在A1处向下钻出第一孔道14；
2)将直管1置于第一孔道14内，通过控制器控制丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构通过移动板2带动温度传感器3沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量，并将测量数据发送至控制器，得到第一孔道14内的温度极大值T1及对应的深度h1，该深度h1即为地下热力管道17的中心线的深度；
3)以A1为圆心，D＝10cm为半径，在地面上环绕A1均匀钻出多个孔道长度为L1的长孔道，并利用温度传感器3测量得到每个长孔道内的温度极大值，将温度极大值最大的长孔道设为第二孔道15，该第二孔道15的顶端位置为A2；
4)在A1A2的延长线上均匀钻出多个孔道长度为L2的短孔道，并且L2＜h1＜L1，之后利用温度传感器3测量得到每个短孔道的底部温度值，将底部温度值最大的短孔道设为第三孔道16，该第三孔道16的顶端位置为A3，地下热力管道17的中心线即位于A3下方h1深度处。
实施例2：
本实施例中，测距传感器10为红外线测距传感器，D＝5cm，其余同实施例1。
实施例3：
本实施例中，D＝20cm，其余同实施例1。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于地下热力管道探测的装置，其特征在于，该装置包括沿竖直方向设置的直管(1)、一对并列设置在直管(1)内的丝杠螺母机构、沿竖直方向移动设置在直管(1)内并与丝杠螺母机构传动连接的移动板(2)、设置在移动板(2)上的温度传感器(3)以及分别与丝杠螺母机构、温度传感器(3)电连接的控制器，所述的温度传感器(3)沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量。
2.根据权利要求1所述的一种用于地下热力管道探测的装置，其特征在于，所述的丝杠螺母机构包括沿竖直方向设置在直管(1)内的丝杠(4)、一对分别设置在丝杠(4)两端并与直管(1)内壁固定连接的丝杠座(5)、沿丝杠(4)轴向移动套设在丝杠(4)上的螺母(6)以及与设置在直管(1)内壁上并与丝杠(4)传动连接的丝杠驱动电机(7)，所述的移动板(2)与螺母(6)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于地下热力管道探测的装置，其特征在于，所述的直管(1)的内部沿竖直方向设有导杆(8)，该导杆(8)的两端均设有导杆座，并通过导杆座与直管(1)内壁固定连接，所述的移动板(2)上开设有与导杆(8)相适配的导杆孔(9)。
4.根据权利要求1所述的一种用于地下热力管道探测的装置，其特征在于，所述的移动板(2)上设有支架(12)，该支架(12)上设有夹子(13)，所述的温度传感器(3)通过夹子(13)固定设置在移动板(2)上。
5.根据权利要求1所述的一种用于地下热力管道探测的装置，其特征在于，所述的直管(1)的顶部设有与移动板(2)相适配的测距传感器(10)，该测距传感器(10)与控制器电连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于地下热力管道探测的装置，其特征在于，所述的测距传感器(10)为激光测距传感器或红外线测距传感器。
7.根据权利要求1所述的一种用于地下热力管道探测的装置，其特征在于，所述的直管(1)的底部设有端板(11)。
8.一种采用如权利要求1至7任一项所述的装置进行地下热力管道探测的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
1)在地面上选定初始位置A1，并在A1处向下钻出第一孔道(14)；
2)将直管(1)置于第一孔道(14)内，利用温度传感器(3)对第一孔道(14)内不同深度处的温度进行测量，得到第一孔道(14)内的温度极大值T1及对应的深度h1，该深度h1即为地下热力管道(17)的中心线的深度；
3)以A1为圆心，D为半径，在地面上环绕A1均匀钻出多个长孔道，并利用温度传感器(3)测量得到每个长孔道内的温度极大值，将温度极大值最大的长孔道设为第二孔道(15)，该第二孔道(15)的顶端位置为A2；
4)在A1A2的延长线上均匀钻出多个短孔道，并利用温度传感器(3)测量得到每个短孔道的底部温度值，将底部温度值最大的短孔道设为第三孔道(16)，该第三孔道(16)的顶端位置为A3，地下热力管道(17)的中心线即位于A3下方h1深度处。
9.根据权利要求8所述的一种采用装置进行地下热力管道探测的方法，其特征在于，步骤2)中，利用温度传感器(3)对第一孔道(14)内不同深度处的温度进行测量的方法为：通过控制器控制丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构通过移动板(2)带动温度传感器(3)沿竖直方向往复移动，对不同深度处的温度进行测量，并将测量数据发送至控制器。
10.根据权利要求8所述的一种采用装置进行地下热力管道探测的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的长孔道的孔道长度为L1，所述的D＝5-20cm；步骤4)中，所述的短孔道的孔道长度为L2，并且所述的L2＜h1＜L1。
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