CN113418443A - 管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质 - Google Patents

管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质 Download PDF

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CN113418443A
CN113418443A CN202110696660.8A CN202110696660A CN113418443A CN 113418443 A CN113418443 A CN 113418443A CN 202110696660 A CN202110696660 A CN 202110696660A CN 113418443 A CN113418443 A CN 113418443A
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pipe
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magnetic field
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胡淼文
张燕军
付爱群
张智鹰
林世聪
赵呈冲
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/26—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring depth

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Abstract

本发明公开了一种管道埋地深度标定方法，包括：检测电流沿管道方向的管地系统电流并计算电流传输的电流有效值；结合所述电流有效值计算地面任意点的磁感应强度，以获得管道的磁场分布；通过接收机的接收天线接收管道磁场的水平分量和垂直分量；对所述水平分量和垂直分量进行磁感应电动势计算，以获得磁场强度变化趋势；根据所述磁场强度变化趋势标定管道埋地深度。此外，本发明还提供一种管道埋地深度标定仪及存储介质。本发明提供的管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质，根据磁场强度变化趋势进行管道埋地深度的标定；有效提升了测量精度，增加了测量深度，并简化测量步骤，方便操作者操作。

Description

管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质
技术领域
本发明涉及管道埋地深度标定技术领域，尤其涉及一种管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质。
背景技术
对于埋地管道的探测多使用电磁法定位，通过对埋地管道通电产生电磁感应实现管道定位，但对于超出一定深度(例如10米)的管道或水下埋地管道的测量，就会出现较大偏差，其测量的精度随着深度的增加大幅下降，不能满足多地形和高深度的测量要求。
发明内容
本发明提供一种管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质，以解决上述管道埋地深度测量中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供的管道埋地深度标定方法包括：
检测电流沿管道方向的管地系统电流并计算电流传输的电流有效值；
结合所述电流有效值计算地面任意点的磁感应强度，以获得管道的磁场分布；
通过接收机的接收天线接收管道磁场的水平分量和垂直分量；
对所述水平分量和垂直分量进行磁感应电动势计算，以获得磁场强度变化趋势；
根据所述磁场强度变化趋势标定管道埋地深度。
进一步地，所述管地系统为一种管地等效电路，所述管地等效电路包括管电路和地电路。
进一步地，在管道上任意一点z处的电流有效值为：
Iz＝I0e-az
其中，
Iz为z处的电流有效值；
I0为z＝0处的电流有效值；
e为自然底数；
α为阻尼系数，其计算公式为：
Figure BDA0003128725540000021
其中，
R为管地系统的电阻，其由两部分组成：即管道本身电阻Ri和大地的内阻Rs；
L为地电路中电感；
G为管地之间由于电流的泄露而产生的电导；
C为管地之间由于防腐层存在而形成的电容；
其计算公式分别为：
Figure BDA0003128725540000022
Rs＝kρ+9.87f×10-7
Figure BDA0003128725540000023
Figure BDA0003128725540000024
Figure BDA0003128725540000025
式中：
Ri为管体横向电阻；
Rs为大地内阻；
k′为祸流系数，
Figure BDA0003128725540000026
μ为管道材料磁导率，μ＝μrμ0；
μr为管道材料相对磁导率；
μ0为真空相对磁导率，μ0＝4π×10-7H/m；
k为管道长度系数，k＝0.0012757；
ρ为土壤电阻率；
f为检测频率；
I为检测电流；
ω为检测电流角频率，ω＝2лf；
σ为管道电导率；
ra为管道内劲；
rb为管道外径；
rc为管道外防腐层半径；
εrc为管道防腐层相对介电常数，εrc＝2.5-2.8；
εre为环境相对介电常数；
Rg为管道防腐层电阻率。
4.根据权利要求1所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，地面任意点的磁感应强度的计算公式为：
Figure BDA0003128725540000031
其中，
BP为P点处的磁感应强度；
Iz为管道上的电流有效值，即电流强度；
r为管道中心至P点的距离。
进一步地，所述磁感应强度包括水平分量和垂直分量，所述水平分量和垂直分量的计算公式分别为：
Figure BDA0003128725540000032
Figure BDA0003128725540000033
其中，
α为磁场方向与垂直方向之间的夹角；
h为管道检测深度；
x为P点与管道中心之间的水平距离。
进一步地，基于所述磁感应强度的水平分量和垂直分量进行管道路径定位的方法包括峰值法和谷值法；所述峰值法是基于所述水平分量出现的最大值的位置判断管道的平面位置；所述谷值法是基于所述垂直分量出现的最小值的位置判断管道的平面位置。
进一步地，所述磁感应电动势的计算公式为：
Figure BDA0003128725540000041
Figure BDA0003128725540000042
Figure BDA0003128725540000043
其中，
U为感应电动势；
Figure BDA0003128725540000044
为通过线圈截面的磁通量；
N为线圈匝数；
B线圈中的磁感应强度；
H为磁场强度；
S线圈截面积；
μ为磁芯的相对磁导率；
ω为角频率。
进一步地，所述管道埋地深度的计算方法包括静态计算方法和动态计算方法；所述静态计算方法是通过测量不同高度位置处的水平分量计算管道的检测深度，其计算公式为：
Figure BDA0003128725540000045
其中，
Figure BDA0003128725540000046
为下方一点管道磁感应强度；
ΔB′xmax为上方一点管道磁感应强度与下方一点管道磁感应强度的差值；
所述动态计算方法通过管道检测深度结合检测点水深计算管道埋地深度，其计算公式为：
he＝h-hw-R
其中，
he为管道埋地深度；
h为管道的检测深度；
hw为管道上方水深；
R为管道半径。
同时，本发明还提供一种管道埋地深度标定仪，包括控制模块、电磁接收机和检测模块；所述控制模块包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在所述处理器运行的管道埋地深度标定程序，所述管道埋地深度标定程序被所述处理器执行时实现如上所述的管道埋地深度标定方法的步骤；所述电磁接收机和检测模块分别与所述控制模块连接；所述电磁接收机包括四个磁场传感器和一个电磁罗盘，所述磁场传感器用于测量水平方向及垂直方向上的磁场信号；所述电磁罗盘用于测量通电管道产生的磁场方向；所述检测模块用于检测管道覆土层厚度；所述检测模块包括管道测试桩，所述管道测试桩用于读取各数据点的交变感应强度参数。
此外，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有管道埋地深度标定程序，所述管道埋地深度标定程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的管道埋地深度标定方法的步骤。
本发明提供的管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质，通过结合电流有效值计算磁感应强度，并接收磁场的水平分量和垂直分量进行磁感应电动抛计算，获得磁场强度变化趋势，根据磁场强度变化趋势进行管道埋地深度的标定；有效提升了测量精度，增加了测量深度，并简化测量步骤，方便操作者操作。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的管道埋地深度标定方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的管地系统等效电路的电路示意图；
图3为本发明一实施例提供的管道周围磁场分布示意图；
图4为本发明一实施例提供的检测信兮随检测距离变化趋势示意图；
图5为本发明一实施例提供的接收机接收天线示意图；
图6为本发明一实施例提供的峰值法示意图；
图7为本发明一实施例提供的谷地法示意图；
图8为本发明一实施例提供的管道埋地深度标定仪的结构示意图；
图9为图8中电磁接收机的四个磁场传感器的结构示意图；
图10为本发明一实施例提供的管道埋地深度标定仪中的管道埋地深度标定程序模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请一并参阅图1至图7，本发明一实施例提供一种管道埋地深度标定方法，所述管道埋地深度标定方法包括：
步骤S10：检测电流沿管道方向的管地系统电流并计算电流传输的电流有效值；如图2所示，管地之间存在弱称合，可将管地系统看成一个相对均匀的传输线路，即所述管地系统为一种管地等效电路，所述管地等效电路包括管电路A2和地电路A1；则在管道上任一点z和沿管道前行Δz的另一点(z+Δz)，管道和土壤之间电阻均勾分布，即管地系统中单位长度纵向分量阻抗和横向分量电导是不变的；对于一小段管道，管道和土壤的介电参数均匀分布。当向管道上施加交变电流信号时，根据基尔霍夫定律可得：
Figure BDA0003128725540000061
Figure BDA0003128725540000062
其中，
V表示电压、i表示电流；
R为管地系统的电阻，其由两部分组成：即管道本身电阻和大地的内阻；
L为回路中电感；
G为管地之间由于电流的泄露而产生的电导；
C为管地之间由于防腐层存在而形成的电容。
将式(2-1)和式(2-2)两边同时除以Δz，并取limΔz→0，可得传输方程：
Figure BDA0003128725540000071
Figure BDA0003128725540000072
假设V(z，t)和i(z，t)都是角频率为w的正弦信号，且分布参数R、L、C和G为不随位置变化的均勾传输线稳态情况，此时：
v(z，t)＝Re{V(z)ejωt} (2-5)
i(z，t)＝Re{I(z)ejωt} (2-6)
因此，可得：
Figure BDA0003128725540000073
Figure BDA0003128725540000074
式中：
Z——串联阻抗，Z＝R+jωL；
Y——并联导纳，Y＝G+jωC。
用代入法，得到二阶微分方程为：
V″(z)-ZYVz＝0 (2-9)
I″(z)-ZYIz＝0 (2-10)
其通解为：
V(z)＝A1e-γz+A2eγz (2-11)
Figure BDA0003128725540000075
式中A1、A2、为待定系数，由边界条件决定。其中：
Figure BDA0003128725540000076
Figure BDA0003128725540000077
对于管地系统，交流电流信号在管道上的传输距离是有限的，一般情况下信号的传输距离小于2000m，而管道总长度远不止这个长度。因此分析式(2-11)可知，随着管道长度的增加，管道的电位V(Z)＝VZ＝A1e -yz+A2e yz中A2e yz会不断增大，这与实际情况相持。故，对于管地系统而言A2＝0。所以：
V(z)＝VZ＝A1e-γz (2-15)
Figure BDA0003128725540000081
令r＝α+βj，则上式可以变为：
Figure BDA0003128725540000082
对上式左、右两边同时乘以ejwt，则上式可以变为：
Figure BDA0003128725540000083
上式即表示在管道上，任意一点、任意时刻的电流变化规律。取在管道z点处，则管道上该处的电流信号是关于时间T的余弦信号。其最大值IMAX＝|I|＝A1e-az，在该处电流信号的有效值为：
Iz＝A1e-αz (2-19)
在初始处，即Z＝0处，输入端的电流有效值为IZ(0)＝I0。故可得出：
A1＝I0 (2-20)
于是，在管道上任意一点Z处电
流的有效值为：
Iz＝I0e-αz (2-21)
其中α为阻尼系数：
Figure BDA0003128725540000084
以上表达式均与R、L、G、C、w等参数有关，这些参数分别代表着管地统中相关物理因素，与管地回路的结构、材料及土壤的电磁特性有关。各项参数的具体计算公式如下：
Figure BDA0003128725540000091
Rs＝kρ+9.87f×10-7 (2-24)
Figure BDA0003128725540000092
Figure BDA0003128725540000093
Figure BDA0003128725540000094
其中，
R为管地系统的电阻，其由两部分组成：即管道本身电阻Ri和大地的内阻Rs；
L为地电路中电感；
G为管地之间由于电流的泄露而产生的电导；
C为管地之间由于防腐层存在而形成的电容；
Ri为管体横向电阻；
Rs为大地内阻；
k′为祸流系数，
Figure BDA0003128725540000095
μ为管道材料磁导率，μ＝μrμ0；
μr为管道材料相对磁导率；
μ0为真空相对磁导率，μ0＝4π×10-7H/m；
k为管道长度系数，k＝0.0012757；
ρ为土壤电阻率；
f为检测频率；
I为检测电流；
ω为检测电流角频率，ω＝2лf；
σ为管道电导率；
ra为管道内劲；
rb为管道外径；
rc为管道外防腐层半径；
εrc为管道防腐层相对介电常数，εrc＝2.5-2.8；
εre为环境相对介电常数；
Rg为管道防腐层电阻率。
步骤S20：结合所述电流有效值计算地面任意点的磁感应强度，以获得管道的磁场分布；
如图3所示，管道磁场的分布是以管道为中心的一组同心圆。假设管道检测深度为h，则在该处管道周围产生的磁场如图3所示。联立(式2-21)可得，在地面任意点的磁感应强度为：
Figure BDA0003128725540000101
其中，
BP为P点处的磁感应强度；
Iz为管道上的电流有效值，即电流强度；
r为管道中心至P点的距离。
因为B为矢量，故可以将其分解为水平分量BX和BY垂直分量，即：
Figure BDA0003128725540000102
Figure BDA0003128725540000103
其中，
α为磁场方向与垂直方向之间的夹角；
h为管道检测深度；
x为P点与管道中心之间的水平距离。
由(式2-29)可知，在管道的正上方，管道磁场强度水平分量取得最大值，为：
Figure BDA0003128725540000104
因此，可利用BX的最大值点对管道进行定位。同时，在管道正上方随检测深度增大，管道的磁感应强度BX变化如图4所示。
由式(2-31)可知，当管道埋深增大时，BX最大值急剧下降，埋深增大m倍，则BX最大值降为原来的倍1/m；且当埋深超过10m后，BX曲线趋于平缓，将不利于管道埋深的检测。
由式(2-30)可知，在管道正上方时，管道磁感应强度的垂直分量BY取得最小值，为：
By min＝0 (2-32)
因此，可以利用BY的极小值点确定管道的平面位置。同时，在x＝±h时，BY取得极大值，为BXMAX的一半，即：
Figure BDA0003128725540000111
由于BX的幅值是BY幅值的两倍，因此在埋深检测过程中，通常测量BX来进行管道的埋深计算。
步骤S30：通过接收机的接收天线接收管道磁场的水平分量和垂直分量。
具体在操作时，通过使用接收天线来接收管道磁场的磁场信号值，接收天线包括接收水平分量的水平线圈和接收垂直分量的垂直线圈，水平线圈和垂直线圈通常采相同参数。接收天线的水平线圈和垂直线圈如图5所示。基于所述磁感应强度的水平分量和垂直分量进行管道路径定位的方法包括峰值法和谷值法；所述峰值法是基于所述水平分量出现的最大值的位置判断管道的平面位置；所述谷值法是基于所述垂直分量出现的最小值的位置判断管道的平面位置。
请参阅图6，用水平线圈检测在管道上方测量管道的磁场强度的水平分量，当接收机移至管道正上方时，水平线圈检测到的磁场强度水平分量出现最大值。因此，可根据HX出现最大值的位置判断管道的平面位置。当管道埋深较小时，与BY相比，BX曲线形态单一，曲线的变化比较陆峭，极大值比较明显。所以，当管道埋深值较小时，用峰值法定位管道的精确度较高。
请参阅图7，用垂直线圈测量管道上方的管道磁场垂直分量BY，当接收机移至管道正上方时，垂直线圈检测到的磁场强度垂直分量出现最小值，可根据BY出现最小值的位置判断管道的平面位置。检测深度h较大时，与BX相比，BX曲线在极小值附近的变化幅度较大，容易识别管道。因此，当埋深较大时，可用谷值法对管道进行定位。
步骤S40：对所述水平分量和垂直分量进行磁感应电动势计算，以获得磁场强度变化趋势；具体地，所述磁感应电动势的计算公式为：
Figure BDA0003128725540000121
Figure BDA0003128725540000122
其中，
U为感应电动势；
Figure BDA0003128725540000123
为通过线圈截面的磁通量；
N为线圈匝数；
B线圈中的磁感应强度；
H为磁场强度；
S线圈截面积；
μ为磁芯的相对磁导率；
ω为角频率。
由于H为谐变磁场，为H0sinωt，则：
Figure BDA0003128725540000124
式中：ω为角频率(rad/s)。
可得U的振幅为U0＝μNH0sω，即接收机可以通过U的变化来探测金属管道。
步骤S50：根据所述磁场强度变化趋势标定管道埋地深度。
所述管道埋地深度的计算方法包括静态计算方法和动态计算方法；所述静态计算方法是通过测量不同高度位置处的水平分量计算管道的检测深度，在管道正上方两点处测得管道磁场水平分量值，就可计算得出管道埋深。设下方一点管道磁感应强度为Bb xmax，上方一点处的管道磁感应强度为Bt xmax，则有：
Figure BDA0003128725540000125
Figure BDA0003128725540000126
式中：D为上、下水平线圈之间的距离。
则：
Figure BDA0003128725540000131
假设上、下两个线圈测得的感应电动势分别为Ut和Ub，则根据式(2-38)有：
Figure BDA0003128725540000132
Figure BDA0003128725540000133
式中：
Ut为上部线圈感应电动势(V)；
Ub为下部线圈感应电动势(V)。
则在检测过程中，测得上下线圈的感应电动势，联立公式(2-40)和(2-41)亦可得出管道的检测深度h：
Figure BDA0003128725540000134
式中：D为已知量，因此在实际检测过程中只需测得上、下线圈的感应电压值，则可计算出管道的检测深度。
采用静态计算方法的典型设备是RD系类检测设备。为提高检测精度，RD系列探测仪器的在作计算时，是先对上部线圈的磁场水平分量乘以一个常数α后在做差值计算，则常数α＝0.775，则：
Figure BDA0003128725540000135
而上下线圈的间距D为0.4m，则：
Figure BDA0003128725540000136
所述动态计算方法通过管道检测深度结合检测点水深计算管道埋地深度，在得到管道检测深度h的基础上，结合在各检测点利用声呐水深测量仪，测量出各检测点的水深hw，即可计算出该点管道埋深he：
he＝h-hw-R (2-45)
其中，
he为管道埋地深度；
h为管道的检测深度；
hw为管道上方水深；
R为管道半径。
此外，本发明还提供一种管道埋地深度标定仪。
请参阅图8，所述管道埋地深度标定仪包括控制模块10、电磁接收机20和检测模块30；所述控制模块10包括处理器11和存储器12，所述存储器12上存储有可在所述处理器11运行的管道埋地深度标定程序，所述管道埋地深度标定程序被所述处理器11执行时实现如上所述的管道埋地深度标定方法的步骤；所述电磁接收机20和检测模块30分别与所述控制模块10连接；所述电磁接收机20包括四个磁场传感器21和一个电磁罗盘22，所述磁场传感器21用于测量水平方向及垂直方向上的磁场信号；所述电磁罗盘22用于测量通电管道产生的磁场方向；所述检测模块30用于检测管道覆土层厚度；所述检测模块30包括管道测试桩31，所述管道测试桩31用于读取各数据点的交变感应强度参数。具体地，四个磁场传感器21的分布如图9所示，四个磁场传感器分别为传感器A、传感器B、传感器C和传感器D，传感器A、传感器B均能够测量水平方向上的磁场信号；传感器C、传感器D能够测量水平及垂直方向上的磁场信号。优选地，在本发明另一实施例中，所述管道埋地深度标定仪还包括声呐探测模块40，所述声呐探测模块40与所述控制模块10连接，所述声呐探测模块40用于探测水深。
存储器12至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器12在一些实施例中可以是管道埋地深度标定仪的内部存储单元，例如该管道埋地深度标定仪的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是管道埋地深度标定仪的外部存储设备，例如管道埋地深度标定仪上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器11还可以既包括管道埋地深度标定仪的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于管道埋地深度标定仪的应用软件及各类数据，例如管道埋地深度标定程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器11在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器12中存储的程序代码或处理数据，例如执行管道埋地深度标定仪程序等。
可选地，该管道埋地深度标定仪还可以包括用户接口，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在管道埋地深度标定仪中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图8仅示出了具有组件10-40以及管道埋地深度标定程序的管道埋地深度标定仪，本领域技术人员可以理解的是，图8示出的结构并不构成对管道埋地深度标定仪的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在图8所示的管道埋地深度标定仪实施例中，存储器12中存储有管道埋地深度标定程序；处理器11执行存储器12中存储的管道埋地深度标定程序时实现如下步骤：
步骤S10：检测电流沿管道方向的管地系统电流并计算电流传输的电流有效值；
步骤S20：结合所述电流有效值计算地面任意点的磁感应强度，以获得管道的磁场分布；
步骤S30：通过接收机的接收天线接收管道磁场的水平分量和垂直分量；
步骤S40：对所述水平分量和垂直分量进行磁感应电动势计算，以获得磁场强度变化趋势；
步骤S50：根据所述磁场强度变化趋势标定管道埋地深度。
参照图10所示，为本发明管道埋地深度标定仪一实施例中的管道埋地深度标定程序的程序模块示意图，该实施例中，管道埋地深度标定程序可以被分割为检测模块100、接收模块200、计算模块300和标定模块400，示例性地：
检测模块100，用于执行检测电流沿管道方向的管地系统电流的任务；
接收模块200，用于执行接收管道磁场的水平分量和垂直分量的任务；
计算模块300，用于执行计算电流有效值、磁感应电动势和磁场强度变化趋势的任务；
标定模块400，用于执行管道埋地深度标定的任务。
上述分屏检测模块100、接收模块200、计算模块300和标定模块400等程序模块被执行时所实现的功能或操作步骤与上述实施例大体相同，在此不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有管道埋地深度标定程序，所述管道埋地深度标定程序可被一个或多个处理器执行，以实现如下操作：
步骤S10：检测电流沿管道方向的管地系统电流并计算电流传输的电流有效值；
步骤S20：结合所述电流有效值计算地面任意点的磁感应强度，以获得管道的磁场分布；
步骤S30：通过接收机的接收天线接收管道磁场的水平分量和垂直分量；
步骤S40：对所述水平分量和垂直分量进行磁感应电动势计算，以获得磁场强度变化趋势；
步骤S50：根据所述磁场强度变化趋势标定管道埋地深度。
本发明的存储介质具体实施方式与上述管道埋地深度标定方法和装置各实施例基本相同，在此不作累述。
与现有技术相比，本发明提供的管道埋地深度标定方法、管道埋地深度标定仪及存储介质，通过结合电流有效值计算磁感应强度，并接收磁场的水平分量和垂直分量进行磁感应电动抛计算，获得磁场强度变化趋势，根据磁场强度变化趋势进行管道埋地深度的标定；有效提升了测量精度，增加了测量深度，并简化测量步骤，方便操作者操作。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是无人机、手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种管道埋地深度标定方法，其特征在于，包括：
检测电流沿管道方向的管地系统电流并计算电流传输的电流有效值；
结合所述电流有效值计算地面任意点的磁感应强度，以获得管道的磁场分布；
通过接收机的接收天线接收管道磁场的水平分量和垂直分量；
对所述水平分量和垂直分量进行磁感应电动势计算，以获得磁场强度变化趋势；
根据所述磁场强度变化趋势标定管道埋地深度。
2.根据权利要求1所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，所述管地系统为一种管地等效电路，所述管地等效电路包括管电路和地电路。
3.根据权利要求2所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，在管道上任意一点z处的电流有效值为：
Iz＝I0e-az
其中，
Iz为z处的电流有效值；
I0为z＝0处的电流有效值；
e为自然底数；
α为阻尼系数，其计算公式为：
Figure FDA0003128725530000011
其中，
R为管地系统的电阻，其由两部分组成：即管道本身电阻Ri和大地的内阻Rs；
L为地电路中电感；
G为管地之间由于电流的泄露而产生的电导；
C为管地之间由于防腐层存在而形成的电容；
其计算公式分别为：
Figure FDA0003128725530000012
Rs＝kρ+9.87f×10-7
Figure FDA0003128725530000021
Figure FDA0003128725530000022
Figure FDA0003128725530000023
式中：
Ri为管体横向电阻；
Rs为大地内阻；
k′为祸流系数，
Figure FDA0003128725530000024
μ为管道材料磁导率，μ＝μrμ0；
μr为管道材料相对磁导率；
μ0为真空相对磁导率，μ0＝4π×10-7H/m；
k为管道长度系数，k＝0.0012757；
ρ为土壤电阻率；
f为检测频率；
I为检测电流；
ω为检测电流角频率，ω＝2πf；
σ为管道电导率；
ra为管道内劲；
rb为管道外径；
rc为管道外防腐层半径；
εrc为管道防腐层相对介电常数，εrc＝2.5-2.8；
εre为环境相对介电常数；
Rg为管道防腐层电阻率。
4.根据权利要求1所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，地面任意点的磁感应强度的计算公式为：
Figure FDA0003128725530000031
其中，
BP为P点处的磁感应强度；
Iz为管道上的电流有效值，即电流强度；
r为管道中心至P点的距离。
5.根据权利要求4所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，所述磁感应强度包括水平分量和垂直分量，所述水平分量和垂直分量的计算公式分别为：
Figure FDA0003128725530000032
Figure FDA0003128725530000033
其中，
α为磁场方向与垂直方向之间的夹角；
h为管道检测深度；
x为P点与管道中心之间的水平距离。
6.根据权利要求5所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，基于所述磁感应强度的水平分量和垂直分量进行管道路径定位的方法包括峰值法和谷值法；所述峰值法是基于所述水平分量出现的最大值的位置判断管道的平面位置；所述谷值法是基于所述垂直分量出现的最小值的位置判断管道的平面位置。
7.根据权利要求6所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，所述磁感应电动势的计算公式为：
Figure FDA0003128725530000034
Figure FDA0003128725530000035
Figure FDA0003128725530000036
其中，
U为感应电动势；
Figure FDA0003128725530000041
为通过线圈截面的磁通量；
N为线圈匝数；
B线圈中的磁感应强度；
H为磁场强度；
S线圈截面积；
μ为磁芯的相对磁导率；
ω为角频率。
8.根据权利要求7所述的管道埋地深度标定方法，其特征在于，所述管道埋地深度的计算方法包括静态计算方法和动态计算方法；所述静态计算方法是通过测量不同高度位置处的水平分量计算管道的检测深度，其计算公式为：
Figure FDA0003128725530000042
其中，
Figure FDA0003128725530000043
为下方一点管道磁感应强度；
ΔB′xmax为上方一点管道磁感应强度与下方一点管道磁感应强度的差值；
所述动态计算方法通过管道检测深度结合检测点水深计算管道埋地深度，其计算公式为：
he＝h-hw-R
其中，
he为管道埋地深度；
h为管道的检测深度；
hw为管道上方水深；
R为管道半径。
9.一种管道埋地深度标定仪，其特征在于，包括控制模块、电磁接收机和检测模块；所述控制模块包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在所述处理器运行的管道埋地深度标定程序，所述管道埋地深度标定程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的管道埋地深度标定方法的步骤；所述电磁接收机和检测模块分别与所述控制模块连接；所述电磁接收机包括四个磁场传感器和一个电磁罗盘，所述磁场传感器用于测量水平方向及垂直方向上的磁场信号；所述电磁罗盘用于测量通电管道产生的磁场方向；所述检测模块用于检测管道覆土层厚度；所述检测模块包括管道测试桩，所述管道测试桩用于读取各数据点的交变感应强度参数。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有管道埋地深度标定程序，所述管道埋地深度标定程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至8中任一项所述的管道埋地深度标定方法的步骤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115144910A (zh) * 2022-09-01 2022-10-04 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种应用于电力领域的管线探测仪接收机

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2349841A1 (fr) * 1976-04-26 1977-11-25 Commissariat Energie Atomique Procede de detection de canalisations enterrees et de mesure de la profondeur desdites canalisations et dispositif en faisant application
CN103439747A (zh) * 2013-05-22 2013-12-11 广州市天驰测绘技术有限公司 一种超深管线竖直剖面探测方法
KR101564718B1 (ko) * 2014-11-20 2015-11-13 (주)지오룩스 전자기 반응 분석을 통한 지하 관로 위치 및 매설 깊이 분석 시스템
CN109296947A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 中国石油天然气股份有限公司 管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法及装置
CN109883450A (zh) * 2019-04-11 2019-06-14 中国石油化工股份有限公司 埋地钢质管道内检测器磁标的定位方法
CN112503399A (zh) * 2020-12-01 2021-03-16 广州市城市规划勘测设计研究院 一种地下管线位置的确定方法、装置及其存储介质
CN112762814A (zh) * 2020-11-23 2021-05-07 武汉星辰海洋科技有限公司 海底光缆埋深探测设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2349841A1 (fr) * 1976-04-26 1977-11-25 Commissariat Energie Atomique Procede de detection de canalisations enterrees et de mesure de la profondeur desdites canalisations et dispositif en faisant application
CN103439747A (zh) * 2013-05-22 2013-12-11 广州市天驰测绘技术有限公司 一种超深管线竖直剖面探测方法
KR101564718B1 (ko) * 2014-11-20 2015-11-13 (주)지오룩스 전자기 반응 분석을 통한 지하 관로 위치 및 매설 깊이 분석 시스템
CN109296947A (zh) * 2017-07-25 2019-02-01 中国石油天然气股份有限公司 管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法及装置
CN109883450A (zh) * 2019-04-11 2019-06-14 中国石油化工股份有限公司 埋地钢质管道内检测器磁标的定位方法
CN112762814A (zh) * 2020-11-23 2021-05-07 武汉星辰海洋科技有限公司 海底光缆埋深探测设备
CN112503399A (zh) * 2020-12-01 2021-03-16 广州市城市规划勘测设计研究院 一种地下管线位置的确定方法、装置及其存储介质

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
偶国富等: "埋地金属管道地面电磁检测技术研究", 《仪器仪表学报》 *
张新能: "电磁阻尼式光振子最佳阻尼的获取", 《贵州工业大学学报(自然科学版)》 *
张汉春等: "特深地下管线的电磁场特征分析及探测研究", 《地球物理学进展》 *
陈耀红: "地下金属管线探测定位定深及其误差估计的研究", 《甘肃冶金》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115144910A (zh) * 2022-09-01 2022-10-04 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种应用于电力领域的管线探测仪接收机
CN115144910B (zh) * 2022-09-01 2022-11-25 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种应用于电力领域的管线探测仪接收机

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