CN109630909A - 一种管道定位装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道定位装置及方法，其中，管道定位装置包括：主机；声音信号发生装置，声音信号发生装置装设在管道裸露在地面上的暴露点处，用于使管道产生声音信号；拾音器，拾音器与主机连接，拾音器用于在地面上采集管道产生的声音信号，并将声音信号传输至主机。该管道定位装置通过声音信号发生装置使待定位的管道产生声音信号，通过拾音器采集管道所产生的声音信号，并将声音信号传输至主机，通过主机对声音信号进行分析和处理，将声音信号的频谱和数值显示出来，通过比较不同探测点位处声音信号的频谱和数值大小对管道进行定位。该管道定位装置实现了在地面上对管道的精确定位。
Description
技术领域
本发明涉及管线探测技术领域，具体而言，涉及一种管道定位装置及方法。
背景技术
地下管线被视为城市的生命线，但目前中国许多城市地下管网分布不清，因地下管道埋设错综复杂，存在许多与建设图纸不相符的埋设情况，导致无法正确定位地下管道，给建设施工和管道维护造成了困扰，人力，物力的浪费；同时在管道破损时因不能定位管道，这也会使检测无法进行，造成水资源的大量浪费。随着管道埋设的越来越多，应用的越来越广泛，对于地下管道的定位已经成为必不可少的一步。现有的方法无法在地面上对管道进行精确的定位。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种管道定位装置及方法，以解决现有技术中的定位方法无法在地面上对管道进行精确定位的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种管道定位装置，该管道定位装置包括：主机；声音信号发生装置，声音信号发生装置装设在管道裸露在地面上的暴露点处，用于使管道产生声音信号；拾音器，拾音器与主机连接，拾音器用于在地面上采集所述管道产生的声音信号，并将声音信号传输至主机。
具体地，本发明中的声音信号发生装置包括以下三种方案：
第一种方案：声音信号发生装置采用水流调节脉冲装置，水流调节脉冲装置装设在管道裸露在地面上的暴露点处，且与管道连通，水流调节脉冲装置用于调节管道出水的水流大小，从而在管道内产生脉冲声音信号。
第二种方案：在第一种方案的基础上，声音信号发生装置还包括敲击装置，敲击装置装设在管道裸露在地面上的暴露点处，敲击装置用于敲击管道使管道产生振动声音信号。
在第一种方案和第二种方案中，主机与水流调节脉冲装置连接，通过主机控制水流调节脉冲装置的水流大小。
第三种方案：声音信号发生装置采用敲击装置，敲击装置装设在管道裸露在地面上的暴露点处，敲击装置用于敲击管道使管道产生振动声音信号。
在第二种方案和第三种方案中，主机与敲击装置连接，通过主机控制敲击装置的敲击力度和敲击频率。
进一步地，管道定位装置还包括一蓝牙耳机，蓝牙耳机与主机蓝牙连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种管道定位方法，采用上述的第一种方案的管道定位装置进行定位，包括以下步骤：
在管道裸露在地面上的暴露点处安装水流调节脉冲装置，通过水流调节脉冲装置对管道出水的水流大小进行控制，在管道内产生脉冲声音信号，脉冲声音信号在管道的内外传播；
通过拾音器在距离水流调节脉冲装置安装点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述脉冲声音信号采集和定位步骤直至完成管道的定位。
根据本发明的又一方面，提供了一种管道定位方法，采用上述的第二种方案的管道定位装置进行定位，包括以下步骤：
在管道裸露在地面上的暴露点处安装敲击装置，通过敲击装置以一定的力度和频率敲击管道产生振动声音信号，振动声音信号沿管道传播；
通过拾音器在距离敲击装置安装点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；重复上述振动声音信号采集和定位步骤，直至振动声音信号较弱而无法确定定位点；
在振动声音信号无法确定定位点处安装水流调节脉冲装置，使水流调节脉冲装置与管道连通，通过水流调节脉冲装置对管道出水的水流大小进行控制，在管道内产生脉冲声音信号；
通过拾音器在距离水流调节脉冲装置安装点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述脉冲声音信号采集和定位步骤直至完成管道的定位。
根据本发明的再一方面，提供了一种管道定位方法，采用上述的第三种方案的管道定位装置进行定位，包括以下步骤：
在管道裸露在地面上的暴露点处安装敲击装置，通过敲击装置以一定的力度和频率敲击管道产生振动声音信号，振动声音信号沿管道传播；
通过拾音器在距离敲击装置安装点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述振动声音信号采集和定位步骤直至完成管道的定位。
应用本发明的技术方案，通过声音信号发生装置使待定位的管道产生声音信号，通过拾音器采集管道所产生的声音信号，并将声音信号传输至主机，通过主机对声音信号进行分析和处理，将声音信号的频谱和数值显示出来，通过比较不同探测点位处声音信号的频谱和数值大小对管道进行定位。该管道定位装置实现了在地面上对管道的精确定位。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例2的管道定位装置使用时的结构示意图(主机和蓝牙耳机未示出)。
图2为本发明实施例1的管道定位装置的使用原理图。
图3为本发明实施例2的管道定位装置的使用原理图。
图4为本发明实施例3的管道定位装置的使用原理图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、主机；20、拾音器；30、水流调节脉冲装置；40、敲击装置；50、蓝牙耳机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
实施例1
参见图2，一种本发明实施例的管道定位装置，该管道定位装置包括主机10、拾音器20和水流调节脉冲装置30。其中，水流调节脉冲装置30装设在管道冒出地面的暴露点处，且水流调节脉冲装置30与管道连通。该水流调节脉冲装置30用于调节管道出水的水流大小，从而在管道内产生脉冲声音信号。拾音器20与主机10连接，该拾音器20用于在地面上采集管道的脉冲声音信号，并将采集到的脉冲声音信号传输至主机10。主机10接收脉冲声音信号，并对脉冲声音信号进行分析和处理，将脉冲声音信号转换成频谱和数值在显示屏上显示出来。
进一步地，在本实施例中，主机10与水流调节脉冲装置30连接，通过主机10控制水流调节脉冲装置30的水流大小，进而对管道的出水水流大小进行调节和控制，形成一定频率和强度的脉冲声音信号。通过主机10可以方便地调节管道内脉冲声音信号的频率和强度。
在本实施例中，管道定位装置还包括一个蓝牙耳机50，该蓝牙耳机50与主机10蓝牙连接。使用者可戴着蓝牙耳机50在不同点位处进行管道的定位探测，使用灵活方便。
参见图2，该管道定位装置的工作原理及使用方法如下：
水流调节脉冲装置30基于脉冲原理(在短时间内突变，随后又迅速返回其初始值的物理量)，在水流调节脉冲装置30上装有调节开关(控制水流量的大小和关闭开启)和压力表(实时监测水压变化)。
水流调节脉冲装置30与主机10无线连接，在主机10上能远程控制调节开关的调大调小和关闭开启，水流调节脉冲装置30直接安装在管道上，通过对水流调节的大小控制，产生脉冲声音信号，当持续调节管道内的水流流出大小时，就会形成一个脉冲变化，水流持续的在冲刷管道和冲击调节开关，形成一个持续的脉冲声音信号，声音在管道内和管道外传播。
通过拾音器20在距离水流调节脉冲装置30安装点一定距离(如3m-5m)的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，无线传输至主机10；使用连接主机10的蓝牙耳机50可以监听声音，主机10也会把脉冲声音信号转换成频谱和数值显示出来，会出现频谱和数值高值，频谱和数值低值，通过所采集地方频谱和数值的显示，对低值和高值进行判断，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离(如3m-5m)的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；然后以此类推，重复操作，在每一个采集的高值处，做好标记，连成线，确定管道走向位置。
该水流调节脉冲装置30相当于模拟了一个管道的放水，在管道放水时，水流冲击管道，形成巨大的水流冲击声。
本实施例的管道定位装置采用水流调节脉冲装置30使管道产生声音信号，由于水流调节脉冲装置30使用时会有水喷出，因此，本实施例的管道定位装置尤其适合于在初始探测点位于室外时的情况使用。
实施例2
参见图1和图3，一种本发明实施例的管道定位装置，该管道定位装置在实施例1的基础上还增加了一个敲击装置40。该敲击装置40装设在管道裸露在地面上的暴露点处，敲击装置40用于敲击管道使管道产生振动声音信号。主机10与敲击装置40连接，通过主机10控制敲击装置40的敲击力度和敲击频率。
参见图1和图3，该管道定位装置的工作原理及使用方法如下：
敲击装置40基于声振法原理，敲击装置40与主机10无线连接，在主机10上可以远程控制敲击装置40的敲击力度(使振动声音变大)和敲击频率(使敲击次数变多)，并可停止敲击装置40；对埋深较深的管道和埋设较长的管道进行定位检测时，需在主机10上加大敲击力度和敲击频率，使产生的振动声音能传播的距离更远，深度更深。
敲击装置40捆绑在管道裸露在地面上的暴露点处，通过敲击管道产生振动声音，声音沿管道外传播，使用拾音器20对振动声音信号进行采集，拾音器20采集的振动声音信号无线传输到主机10上，主机10上接有蓝牙耳机50，实时监听采集到的振动声音；振动声音信号还能在主机10上转换成频谱和数值显示出来，会出现频谱和数值高值，频谱和数值低值，通过所采集地方频谱和数值的显示，对低值和高值进行判断，在频谱和数值都出现异常高的位置做标记，然后以此类推，重复操作，在每一个采集的高值处，做好标记，连成线，确定管道走向位置。
与水流调节脉冲装置30的传声方式不同，敲击装置40是在管道外制造声音，由外传播，而水流调节脉冲装置30是在管道内通过管道水流冲击形成声音，这种管道内的传声，可以由内至外持续传播；所以在声音的传播上敲击装置40的传播距离没有水流调节脉冲装置30远，深度也无法达到水流调节脉冲装置30的深；本实施例中将两个装置结合使用，可以达到更好的效果。
敲击装置40在检测埋设较长的管道时可以通过调节敲击力度和频率来加强声音的传播，从而进行远距离的检测，但是还是具有上限，这时就可以在检测到的敲击装置40声音传播的管道末端处，安装上水流调节脉冲装置30，通过打开水流调节开关，放出水流，调节大小，形成脉冲声音信号，这就可以弥补敲击装置40在传播距离上的不足，从而进行更远距离的声音传播和对声音信号的检测，做到更高效更精准的管道定位。
具体来说，通过拾音器20在距离敲击装置40安装点一定距离(如3m-5m)的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；重复上述振动声音信号采集和定位步骤，直至振动声音信号较弱而无法确定定位点；
在振动声音信号无法确定定位点处(振动声音信号传播的管道末端)安装水流调节脉冲装置30，使水流调节脉冲装置30与管道连通，通过水流调节脉冲装置30对管道出水的水流大小进行控制，在管道内产生脉冲声音信号；
通过拾音器20在距离水流调节脉冲装置30安装点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述脉冲声音信号采集和定位步骤直至完成管道的定位。
本实施例的管道定位装置采用敲击装置40与水流调节脉冲装置30相结合的方式，尤其适合于起始探测点在室内，并且仅仅通过敲击装置40无法定位整个管道的位置时使用(如需要定位的管道较长，通过敲击装置40定位远端的管道)。该管道定位装置既可以避免在室内使用水流调节脉冲装置30时导致水流到室内的问题，同时也可以实现对较长距离的管道的定位。
实施例3
参见图4，一种本发明实施例的管道定位装置，该管道定位装置包括主机10、拾音器20、敲击装置40和蓝牙耳机50。其中，敲击装置40，敲击装置40装设在管道裸露在地面上的暴露点处，敲击装置40用于敲击管道使管道产生振动声音信号。主机10与敲击装置40连接，通过主机10控制敲击装置40的敲击力度和敲击频率。蓝牙耳机50与主机10蓝牙连接。
参见图4，该管道定位装置的使用方法如下：
在管道裸露在地面上的暴露点处安装敲击装置40，通过敲击装置40以一定的力度和频率敲击管道产生振动声音信号，振动声音信号沿管道传播；
通过拾音器20在距离敲击装置40安装点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述振动声音信号采集和定位步骤，连成线，确定管道走向位置。
本实施例的管道定位装置采用敲击装置40使管道产生振动声音信号，尤其适用于起始探测点位于室内，且需探测定位的管道长度不是很长的情况。
需要说明的是，本发明中所使用的拾音器20、水流调节脉冲装置30、敲击装置40等均可使用市面上现有的设备。
总体而言，本发明的管道定位装置能在不损坏管道的情况下，实现精准的管道定位，安装方便；检测频率宽，可达50hz-1200hz，可调节；声音信号传播距离远，结合使用可扩大检测范围；通过水流形成脉冲声音信号，检测方便快捷，定位精准；通过声振法进行声音传播，检测方便快捷，定位精准。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管道定位装置，其特征在于，所述管道定位装置包括：
主机(10)；
声音信号发生装置，所述声音信号发生装置装设在所述管道裸露在地面上的暴露点处，用于使所述管道产生声音信号；
拾音器(20)，所述拾音器(20)与所述主机(10)连接，所述拾音器(20)用于在地面上采集所述管道产生的所述声音信号，并将所述声音信号传输至所述主机(10)。
2.根据权利要求1所述的管道定位装置，其特征在于，所述声音信号发生装置包括：
水流调节脉冲装置(30)，所述水流调节脉冲装置(30)装设在所述管道裸露在地面上的暴露点处，且与所述管道连通，所述水流调节脉冲装置(30)用于调节所述管道出水的水流大小，从而在所述管道内产生脉冲声音信号。
3.根据权利要求2所述的管道定位装置，其特征在于，所述声音信号发生装置包括：
敲击装置(40)，所述敲击装置(40)装设在所述管道裸露在地面上的暴露点处，所述敲击装置(40)用于敲击管道使所述管道产生振动声音信号。
4.根据权利要求2或3所述的管道定位装置，其特征在于，所述主机(10)与所述水流调节脉冲装置(30)连接，通过所述主机(10)控制所述水流调节脉冲装置(30)的水流大小。
5.根据权利要求1所述的管道定位装置，其特征在于，所述声音信号发生装置包括：
敲击装置(40)，所述敲击装置(40)装设在所述管道裸露在地面上的暴露点处，所述敲击装置(40)用于敲击管道使所述管道产生振动声音信号。
6.根据权利要求3或5所述的管道定位装置，其特征在于，所述主机(10)与所述敲击装置(40)连接，通过所述主机(10)控制所述敲击装置(40)的敲击力度和敲击频率。
7.根据权利要求1所述的管道定位装置，其特征在于，所述管道定位装置还包括一蓝牙耳机(50)，所述蓝牙耳机(50)与所述主机(10)蓝牙连接。
8.一种管道定位方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的管道定位装置进行定位，包括以下步骤：
在管道裸露在地面上的暴露点处安装水流调节脉冲装置(30)，通过水流调节脉冲装置(30)对管道出水的水流大小进行控制，在管道内产生脉冲声音信号，脉冲声音信号在管道的内外传播；
通过拾音器(20)在距离水流调节脉冲装置(30)安装点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述脉冲声音信号采集和定位步骤直至完成管道的定位。
9.一种管道定位方法，其特征在于，采用如权利要求3所述的管道定位装置进行定位，包括以下步骤：
在管道裸露在地面上的暴露点处安装敲击装置(40)，通过敲击装置(40)以一定的力度和频率敲击管道产生振动声音信号，振动声音信号沿管道传播；
通过拾音器(20)在距离敲击装置(40)安装点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；重复上述振动声音信号采集和定位步骤，直至振动声音信号较弱而无法确定定位点；
在振动声音信号无法确定定位点处安装水流调节脉冲装置(30)，使水流调节脉冲装置(30)与管道连通，通过水流调节脉冲装置(30)对管道出水的水流大小进行控制，在管道内产生脉冲声音信号；
通过拾音器(20)在距离水流调节脉冲装置(30)安装点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对脉冲声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述脉冲声音信号采集和定位步骤直至完成管道的定位。
10.一种管道定位方法，其特征在于，采用如权利要求5所述的管道定位装置进行定位，包括以下步骤：
在管道裸露在地面上的暴露点处安装敲击装置(40)，通过敲击装置(40)以一定的力度和频率敲击管道产生振动声音信号，振动声音信号沿管道传播；
通过拾音器(20)在距离敲击装置(40)安装点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点；在距离上一定位点一定距离的不同点位处对振动声音信号进行采集，并将信号最强点确定为管道的定位点，重复上述振动声音信号采集和定位步骤直至完成管道的定位。
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