CN111257952B - 一种基于吸波材料的地下管道识别系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于吸波材料的地下管线识别系统和方法，其中系统包括：信号发射接收装置，用于向目标管道发射电磁波，以及接收目标管道反射的电磁波信号，所述目标管道涂有吸波材料；信号处理装置，用于对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后确定吸收峰峰值的频率位置，并根据吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型。通过将吸波材料涂抹在目标管道上，分别向目标管道发射电磁波和接收目标管道反射的电磁波信号，对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后确定吸收峰峰值的频率位置，根据不同吸波材料对应的地下管道对同一波段电磁波的吸收峰峰值频率位置不同，从而实现对地下管道的有效准确识别。

Description

一种基于吸波材料的地下管道识别系统和方法

技术领域

本发明涉及地下管网电子技术领域，尤其涉及一种基于吸波材料的地下管道识别系统和方法。

背景技术

城市地下管道作为城市建设的重要组成部分，被誉为城市的“神经”和“血管”，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。为满足城市规划的需要，越来越多的管道铺设在路面之下，尽管在城市管线设计与施工时已明确管道的位置，并配以路面设置标识牌，但随着城市化建设的高速发展，地下铺设的管道逐渐增多，由于城市建设只注重地上建筑建设，忽略地下管网的系统管理，且地下管道涉及多个产权单位，缺乏统一的规范管理，部分地下管档案资料不齐，以及地下管道的隐蔽性，导致形成大量不明管线，从而导致在施工过程中损坏地下管道的情况时常发生，给城市的管理和建设带来了不小的隐患和经济损失。

因此工程建设前期必须对地下铺设的各种管线进行勘测，通常业内常用如下方法对对下管线进行勘测：机械式勘探法，电磁勘探法以及探地雷达法。机械式勘探法因勘测效率低、适用范围窄，及对地下管网造成破坏而在实际生产中应用较少；电磁勘探法是利用地下管线的导电性确认管线的分布，对于非金属材质的管线勘探电磁勘探法效果较差，因而具有局限性；探地雷达法是利用向地表发射高频电磁波，根据接收单元返回的电磁波进而定位地下管线，但是这种探地雷达法也只能地下是否有管道，无法检测地下管线的类型，而且对绝缘管道的特征不明显，容易造成误判，目前还没有一种通用的方法能够完全满足各种不同类型管道的识别的要求，如何快速准确地对地下管线进行有效识别成为业内研究的焦点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于吸波材料的地下管道识别系统和方法，实现对不同地下管道的准确有效识别。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种基于吸波材料的地下管道识别系统，包括：

信号发射接收装置，用于向目标管道发射电磁波，以及接收目标管道反射的电磁波信号，所述目标管道涂有吸波材料；

信号处理装置，用于对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后确定吸收峰峰值的频率位置，并根据吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型。

进一步，所述信号发射接收装置还用于向目标地面发射电磁波，以及接收目标地面反射的电磁波信号；

所述信号处理装置还用于对目标地面反射的电磁波信号进行滤波处理，并在检测目标地面反射电磁波信号存有吸收峰时，判定目标地面下埋有管道。

进一步，所述信号处理装置还用于根据不同的吸收峰峰值频率位置不同，采用对应的格式显示管道的信息。

进一步，所述吸波材料包括铁系吸波材料和碳系吸波材料。

进一步，还包括校准装置，所述校准装置，用于对发射的电磁波进行校准，以发射稳定的电磁波。

本发明所采用的第二技术方案是：

一种基于吸波材料的地下管道识别方法，包括以下步骤：

对目标管道发射电磁波，并接收目标管道反射的电磁波信号；

对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后，获取吸收峰峰值的频率位置；

根据吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型。

进一步，还包括以下步骤：

对目标地面发射电磁波，并接收目标地面反射的电磁波信号；

对目标地面反射的电磁波信号进行滤波处理，并在检测道目标地面反射的电磁波信号存有吸收峰时，判定目标地面下埋有管道。

本发明的有益效果是：将吸波材料涂抹在目标管道上，通过向目标管道发射电磁波和接收目标管道反射的电磁波信号，对目标管道反射的电磁波信号进行滤波处理后确定吸收峰峰值频率的位置，根据不同吸波材料对应的地下管道对同一波段电磁波的吸收峰峰值频率位置不同，实现对地下管道有效准确识别。

附图说明

图1是本发明提供的基于吸波材料的地下管道识别系统结构框图；

图2是本发明提供的基于吸波材料的地下管道识别方法流程示意图；

图3是本发明提供的基于吸波材料的地下管道识别具体实施例示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种基于吸波材料的地下管道识别系统结构框图，包括：

信号发射接收装置，用于向目标管道发射电磁波，以及接收目标管道反射的电磁波信号，所述目标管道涂有吸波材料；

信号处理装置，用于对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后确定吸收峰峰值的频率位置，并根据吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型。

本实施例中，所述吸波材料是指能够吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量，通过衰减反射信号从而减少电磁波的一类功能材料，将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于目标管道表面，不同的吸波材料将吸收不同频率的波长，尤其是单波段吸波材料，其吸波特性是在某一对应中心频率有较强的吸收峰，而且所吸收的波频带很窄，容易进行区分；所述管线从功能上分类包括天然气管道、石油管道、通讯电缆、下水道、电缆、自来水管道、污水管道、暖通管道等，按材质分类包括铸铁管、水泥管、钢管、塑料管、钢塑管等，通过将不同的吸波材料涂抹在不同类型的地下管道表面，并对不用类型的管线做出具体的吸波涂层成分的规定，利用不同吸波材料对同一波段的电磁波的吸收峰不同，从而判断该地下埋设有管道，以及根据不同电磁波吸收峰峰值频率位置不同，进而判断出不同类型的管道，具体地，通过信号发射接收装置向涂有吸波材料的目标管道发射电磁波，以及接收涂有吸波材料的目标管道反射的电磁波信号，信号处理装置对反射的电磁波信号滤波处理后确定吸收峰峰值的频率位置，根据涂有吸波材料的目标管道反射的电磁波信号中吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型，从而实现一次性准确有效识别目标管道的类型，避免施工过程中损坏地下管道，杜绝给城市管理和建设的隐患以及降低经济损失。

进一步作为优选的实施方式，所述信号发射接收装置还用于向目标地面发射电磁波，以及接收目标地面反射的电磁波信号；

所述信号处理装置还用于对目标地面反射的电磁波信号进行滤波处理，并在检测目标地面反射电磁波信号存有吸收峰时，判定目标地面下埋有管道。

本实施例中，在勘测管道类型前，先对可能埋有管道的目标地面进行勘测，具体地，通过信号发射接收装置向目标地面发射电磁波，并接收目标地面反射的电磁波信号，对目标地面反射的电磁波信号滤波处理后，当确定目标地面反射的电磁波信号有吸收峰时，判定目标地面下埋有管道，当目标地面反射的电磁波信号没有吸收峰时，判定目标地面下没有埋管道，从而缩小管线类型勘测的范围。

进一步作为优选的实施方式，所述信号处理装置还用于根据不同的吸收峰峰值频率位置不同，采用对应的格式显示管道的信息。

本实施例中，信号处理装置对电磁波信号采用峰值模式获取电磁波信号吸收峰峰值频率位置后，根据不同目标管道的吸收峰峰值频率不同，采用对应的格式显示管道的信息(如对通讯电缆显示实线蓝色、对燃气管道采用虚线红色、对石油管道采用波浪线黑色等)，以方便工作人员更直观的区分。

进一步作为优选的实施方式，所述吸波材料包括铁系吸波材料和碳系吸波材料。

本实施例中，所述铁系吸波材料包括锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、六角晶系平面铁氧体以及磁性铁纳米材料，所述碳系吸波材料包括石墨烯、石墨、炭黑、碳钎维以及碳纳米管，所述铁系吸波材料和碳系吸波材料具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、耐潮的特性，而且吸收性能好，外形适应性强，具有较强的适应性和效果。

进一步作为优选的实施方式，还包括：

校准装置，用于对发射的电磁波进行校准，以发射稳定的电磁波。

具体地，在进行测试之前，采用与探测时相同波段的电磁波对涂有铁系吸波材料或碳系吸波材料的不同管道进行测试校准，并与接收的测试管道反射的电磁波进行匹配，若测试的结果与预设的峰值集相匹配，则进行实地探测，以使实地探测的结果更准确有效；若测试结果与预设的峰值集不匹配，则不进行实地探测，所述预设的峰值集为是同相同电磁波波段对涂有铁系吸波材料或碳系吸波材料的不同类型管道的吸收峰数据集。

如图2所示，本实施例还提供了一种基于吸波材料的地下管道识别方法流程示意图，包括以下步骤：

S1、对目标管道发射电磁波，并接收目标管道反射的电磁波信号；

S2、对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后，获取吸收峰峰值的频率位置；

S3、根据吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型。

本实施例中，通过将不同的吸波材料涂抹在不同类型的地下管道表面，并对不用类型的管线做出具体的吸波涂层成分的规定，利用不同吸波材料对同一波段的电磁波的是否有吸收峰，从而判断该地下埋设有管道，以及根据不同电磁波吸收峰峰值频率位置不同，进而判断出不同类型的管道，具体地，通过信号发射接收装置向涂有吸波材料的目标管道发射电磁波，以及接收涂有吸波材料的目标管道反射的电磁波信号，信号处理装置对电磁波信号滤波处理后确定吸收峰峰值频率位置，利用不同吸波材料对同一波段电磁波的吸收峰峰值频率位置不同，从而实现一次性准确有效识别目标管道的类型，避免施工过程中损坏地下管道，杜绝给城市管理和建设的隐患以及降低经济损失。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

S4、对目标地面发射电磁波，并接收目标地面反射的电磁波信号；

S5、对目标地面反射的电磁波信号进行滤波处理，并在检测道目标地面反射的电磁波信号存有吸收峰时，判定目标地面下埋有管道。

具体实施例

如图3所示，为本发明提供的基于吸波材料的地下管道识别具体实施例示意图。

首先，对地下管线网的种类按照功能分类进行统计如天然气管道、石油管道、通讯电缆、下水道、电缆、自来水管道、污水管道、暖通管道八大种类，根据这八种分别涂抹不同吸收峰的碳系吸波材料和/或铁系吸波材料，对于同一功能种类的管道使用不同材质的管线如下水道有水泥管、钢塑管及铸铁管，调整吸波材料成分规定使其吸收峰相对同一波段的电磁波具体不同的容易区分的峰值位置。

使用勘探设备(如管线探测仪或探地雷达)进行勘探时，向目标地面发射电磁波，判断电磁波信号是否出现吸收峰，若出现吸收峰，则目标地面存在管线；若未出现吸收峰，则目标地面下不存在任何管线，接收的目标管道反射的电磁波信号对其进行滤波处理后，确定吸收峰峰值的频率位置，根据吸收峰峰值的频率位置，获取出目标管道的类型。进而利用不同的吸波材料对同一波段的电磁波吸收峰的不同，实现快速准确识别不同地下管道的类型。以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种基于吸波材料的地下管道识别系统，其特征在于，包括：

信号发射接收装置，用于向目标管道发射电磁波，以及接收目标管道反射的电磁波信号，所述目标管道涂有吸波材料；

信号处理装置，用于对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后确定吸收峰峰值的频率位置，并根据吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型，所述目标管道的类型包括材质类型和功能类型；

所述信号发射接收装置还用于向目标地面发射电磁波，以及接收目标地面反射的电磁波信号；

所述信号处理装置还用于对目标地面反射的电磁波信号进行滤波处理，并在检测目标地面反射电磁波信号存有吸收峰时，判定目标地面下埋有管道。

2.根据权利要求1所述的一种基于吸波材料的地下管道识别系统，其特征在于，所述信号处理装置还用于根据不同的吸收峰峰值频率位置不同，采用对应的格式显示管道的信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于吸波材料的地下管道识别系统，其特征在于，所述吸波材料包括铁系吸波材料和/或碳系吸波材料。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于吸波材料的地下管道识别系统，其特征在于，还包括：

校准装置，用于对发射的电磁波进行校准，以发射稳定的电磁波。

5.一种基于吸波材料的地下管道识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

对目标管道发射电磁波，并接收目标管道反射的电磁波信号；

对目标管道反射的电磁波信号滤波处理后，获取吸收峰峰值的频率位置；

根据吸收峰峰值的频率位置获取目标管道的类型，所述目标管道的类型包括材质类型和功能类型；

向目标地面发射电磁波，以及接收目标地面反射的电磁波信号；

对目标地面反射的电磁波信号进行滤波处理，并在检测目标地面反射电磁波信号存有吸收峰时，判定目标地面下埋有管道。

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