CN113655484A - 一种管线探测系统及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管线探测系统，包括：发射机，所述发射机设置在所探测管线的一端口；接收机，所述接收机与发射机匹配；长条底板，所述接收机固定连接在长条底板的底面，所述接收机的数量设置有两个，两个所述接收机分别靠近长条底板的两端部；支撑件、弧形底板、杆架、显示结构，所述显示结构与杆架的侧面活动连接，所述显示结构与两个所述接收机均电性连接，所述显示结构内置有比较器。以解决现有的管线探测装置无法对非金属管线进行探测问题。

Description

一种管线探测系统及探测方法

技术领域

本发明管路探测技术领域，尤其涉及一种管线探测系统及探测方法。

背景技术

深埋于地下的管道经过长时间的使用和地质的移动，会使管路产生变形或者位置发生变化，进行二次施工的时候需要对管路进行位置的准确探测，一般探测者会依靠设计图纸进行初步的位置判定，将预留的井盖出，初步进行判断管路的移动和变形情况，然后利用管路探测机器人进行测量，对于部分金属管道也有采用金属探测仪进行检测位置的方法。

为此，本发明提出一种适用范围比较广，可以对非金属管线进行探测，而且能够快速进行探测管线的装置和探测方法。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明提供了一种管线探测系统，包括：

发射机，所述发射机设置在所探测管线的一端口；

接收机，所述接收机与发射机匹配；

还包括：

长条底板，所述接收机固定连接在长条底板的底面，所述接收机的数量设置有两个，两个所述接收机分别靠近长条底板的两端部，所述长条底板的底部且位于两个接收机之间设置有GNSS模块；

支撑件，所述支撑件设置在长条底板的底部，所述支撑件的数量设置有两个，两个支撑件分别位于两个所述接收机的外侧；

弧形底板，所述弧形底板的轴向边侧面与长条底板的长边侧面固定连接，所述弧形底板的内凹弧形面朝向上方，所述弧形底板的底面固定设置有行走轮；

连接架，所述连接架的底端与弧形底板的顶面固定连接；

杆架，所述杆架的底端与长条底板的顶面活动连接，所述杆架的中段与连接架活动连接；

显示结构，所述显示结构与杆架的侧面活动连接，所述显示结构与两个所述接收机均电性连接，所述显示结构内置有比较器，所述GNSS模块与比较器信号连接。

可选地，所述长条底板的长边侧面设置有凸起块，所述凸起块位于接收机的安装位置，所述长条底板的顶部固定连接有活动连接座，所述杆架的底端与活动连接座通过销钉活动连接。

可选地，所述连接架包括：

主支架，所述主支架的一侧面开设有岔口，所述岔口的内侧壁开设有长槽型孔，所述长槽型孔的内部设置有限位长钉；

副支架，所述副支架的两端分别与弧形底板的顶部、连接架的侧面固定连接，所述副支架的数量设置有两个，两个所述副支架关于主支架对称设置。

可选地，所述杆架的侧面设置有切割口，所述切割口位于杆架的中段，使杆架的中段形成一个扁口板，所述扁口板位于岔口的内部，所述扁口板位于限位长钉的下方，所述杆架的侧面且靠近其顶部固定连接有把手。

可选地，所述显示结构包括：

转动连接座，所述转动连接座的一端与杆架的侧面固定连接；

显示板，所述显示板与转动连接座的端部活动连接；

显示板的正面设置有数字显示屏、矩阵灯组、切换按钮，所述矩阵灯组的形状为箭头形状，所述矩阵灯组设置有两组，且两组矩阵灯组的箭头方向相反。

可选地，所述支撑件包括：

槽型口，所述槽型口设置在长条底板的上表面，所述槽型口的内侧面固定连接有磁性块；

V型支撑板，所述V型支撑板的底部设置为平板面，所述V型支撑板的内侧固定连接有横架，所述V型支撑板位于槽型口的内部通过销钉活动连接，所述V型支撑板的侧面开设有卡紧口，所述卡紧口与磁性块对应；

长条底板的上表面开设有槽口，所述槽口的侧面开设有滑孔，所述槽口的内部设置有限位杆，所述限位杆的一端部固定连接有长杆，所述长杆位于滑孔的内部，所述长杆的侧面且位于槽口的内部设置有回位弹簧，所述限位杆的顶部固定连接有推板，所述推板的侧面固定连接有防护板，所述防护板位于槽口的上方。

可选地，所述磁性块的一侧面与限位杆的端部接触，所述磁性块与限位杆接触的面设置有弹性垫。

管线探测系统的探测方法，包括以下步骤：

步骤一、将发射机设置在管线的一端口部位，将发射机的头部朝向管线的内部，然后启动发射机进行工作；

步骤二、启动接收机，并人工进行推动装置进行移动，第一接收机与第二接收机都会接收发射机发出的信号，距离管线较近的一个接收机接收到的信号强，通过比较器进行比较后，控制两组矩阵灯组中的其中一个发光；

步骤三、使用者根据发光矩阵灯组箭头的方向进行左右的移动，调整位置，当第一接收机与第二接收机接收的信号相同的时候，GNSS模块对自身所在位置进行定位标记；

步骤四、向着背离发射机位置的方向行进一段距离，重复步骤三，即可得到一组标记点，标记点形成的线就是管线的位置。

可选地，所述步骤三中第一接收机与第二接收机接收的信号相同，是满足：

|E₁-E₂|≤E(X)

其中，E₁为第一接收机接收到的信号能量，E₂为第二接收机接收到的信号能量，X为测量点距离发射机之间距离，E(X)为关于测量点距离发射机之间距离X的正比函数。

可选地，所述信号为振荡器发出的固定频率的脉冲声波信号。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，

1)为了对非金属管线进行探测，采用向管道的内部发出信号，信号在管道的内部减衰比较慢，穿过管道到达地面(主要穿过管道和土壤)的时候减衰比较快，其实质就是在底面上距离信号发出点相同距离的时候，信号最强的点，位于管线的正上方(穿过管道和土壤的厚度最小)，利用这一特性，本发明通过向管道内部进行发射信号，然后利用接收机进行接收信号的方式，能够进行探测非金属管线，而且本发明设置有两个接收机，分别靠近长条底板的两端，使之间形成一定的距离，保证两个接收机接收的信号能够在可识别的范围(能够进行判断之间的差值)，然后通过比较器进行对比出结果，并通过显示结构显示信号较大的方向(也就是管线位于信号较大的一侧)，然后使用者能够直接进行移动装置，快速的到达管线的正上方，使用非常的方便，相对于现有的管线探测装置探测比较快，比较节省时间，通过在长条底板的底部设置有支撑件，支撑件能够进行支撑底部，使接收机的底部不会接触到底面，不会受到损坏，支撑件能够起到保护接收机和支撑长条底板的作用，通过设置有弧形底板和底部的行走轮结构，使用者手持着杆架的顶部，推动装置向前移动，使用非常的方便；

2)本发明在长条底板的长边侧面设置有凸起块，凸起块增加接收机连接面的面积，使接收机的侧边位于凸起块侧边的内侧，能够进行保护接收机的侧边不受撞击损坏，增加装置的使用寿命；

3)本发明通过设置有主支架结构，主支架设置有一个岔口，岔口顶部为开口形状，能够方便杆架卡在岔口的内部，并利用限位长钉进行限位，能够避免杆架滑出岔口，使用者手握着杆架的时候，向后倾斜，行走轮着地，长条底板与弧形底板组成的V字型结构，会处于平衡状态(行走轮也就是在V字型结构的中心底部)，岔口两侧的板对杆架具有左右运动限制的作用，使用者左右摆动杆架的时候，主支架受力，方便进行移动(拐弯的时候受力比较大)该装置，而且结构比较稳定，两侧的副支架结构能够增加主支架结构的连接强度；

4)本发明通过在杆架的侧面设置有切割口，切割口位于杆架的中段，使杆架的中段形成一个扁口板，扁口板正好可以与岔口配合，使扁口板在岔口内滑动，通过设置把手结构能够方便使用者进行操作杆架；

5)本发明通过设置有转动连接座结构，使用的时候根据使用者的身高(身高会影响观看显示板)，进行转动显示板，以便于使用者观察显示板，显示板上的矩阵灯组用于进行指示方向，数字显示屏可以进行显示具体的能量值，切换按钮能够进行控制数字显示屏、矩阵灯组和接收机的开关；

6)本发明通过设置有V型支撑板，V型支撑板的底部设置为平板面有利于与地面接触进行支撑作用，V型支撑板是利用销轴进行活动连接，依靠内侧的横架顶在限位杆上进行支撑作用，如果不使用的时候，手动进行掰动推板，使限位杆收回就能够方便的将V型支撑板收回去，而且通过设置的磁性块与卡紧口结构，当卡紧口卡在磁性块位置的时候，V型支撑板将不会产生晃动；

7)本发明在磁性块的端部设置弹性垫，能够避免限位杆调节的时候与磁性块端部发生撞击；

8)本发明通过采用发光矩阵灯组进行指示使用者向左或者向右进行调整装置的位置，使用者能够快速的进行找到管线的位置(管线的位置位于第一接收机与第二接收机之间)，利用GNSS模块自动的标记出来，能够大大增加管路探测的效率；

9)本发明近似判断第一接收机与第二接收机接收的信号相同，能够快速的找到管线的位置，理论上第一接收机与第二接收机只存在一个能量相同的点，使用者很难精准的进行判断，如果过于精准只会大大降低探测的效率，而且第一接收机与第二接收机接收到的信号强度与测量点距离发射机之间距离X成反比函数递减，在距离较近的时候误差值对管线位置的影响较大，通过本公式进行判断，既能够保证探测的误差较小，又能够保证探测的效率；

10)本发明采用振荡器发出的固定频率的脉冲声波信号，信号能量比较稳定，有利于进行管道探测。

附图说明

图1为本发明的立体视图；

图2为图1中A处放大图；

图3为本发明的正面结构示意图；

图4为本发明的侧面结构示意图；

图5为本发明的俯视结构示意图；

图6为图5中B处放大图；

图7为本发明的显示器正面结构示意图；

图8为本发明的原理示意图；

其中，图5中B位置做局部剖视图。

图例说明：

1、长条底板；101、凸起块；102、活动连接座；2、弧形底板；3、连接架；301、主支架；302、副支架；303、岔口；304、限位长钉；4、杆架；401、切割口；402、把手；5、显示结构；501、转动连接座；502、数字显示屏；503、矩阵灯组；504、切换按钮；505、显示板；6、接收机；7、支撑件；701、槽型口；702、V型支撑板；703、卡紧口；704、横架；705、磁性块；706、槽口；707、滑孔；708、限位杆；709、长杆；710、回位弹簧；711、销钉；712、推板；713、防护板；8、行走轮；9、GNSS模块。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：

参考图1至图8，一种管线探测系统，包括：发射机，发射机设置在所探测管线的一端口，可以采用超声波发射器，例如；功率为100W/300W、频率为28KHz、33KHz、40KHz、60KHz、80KHz的通用超声波发射器；

接收机6，接收机6与发射机匹配，接收机6采用与超声波发射器配套的接收器；

还包括：

长条底板1，接收机6固定连接在长条底板1的底面，接收机6的数量设置有两个，两个接收机6分别靠近长条底板1的两端部，需要保证两个接收机6之间接收到的能量是一个可以进行判断和比较的数值，两个能量值要有一定的大小区别，需要长条底板1的长度足够，而长条底板1的长度会影响标记点确定的准确性，利用现有的接收机6对信号进行接收，接收机6的精度也是影响测量结果的重要因素，因此在选择的时候，可以选择精度较高的接收机6，长条底板1的底部且位于两个接收机6之间设置有GNSS模块9；

支撑件7，支撑件7设置在长条底板1的底部，支撑件7的数量设置有两个，两个支撑件7分别位于两个接收机6的外侧；

弧形底板2，弧形底板2的轴向边侧面与长条底板1的长边侧面固定连接，弧形底板2的内凹弧形面朝向上方，弧形底板2的底面固定设置有行走轮8，行走轮8能够方便使用者进行推动该装置移动，探测的时候尽量保证长条底板1与管线的方向垂直，管线的方向如果是直线，可以将长条底板1背离发射机位置，长条底板1的长度方向与测量点和发射机位置点的连线垂直；

连接架3，连接架3的底端与弧形底板2的顶面固定连接；

杆架4，杆架4的底端与长条底板1的顶面活动连接，杆架4的中段与连接架3活动连接；

显示结构5，显示结构5与杆架4的侧面活动连接，显示结构5与两个接收机6均电性连接，显示结构5内置有比较器，比较器进行比较两个接收机接收到信号能量的差值，所述GNSS模块9与比较器信号连接。

长条底板1的长边侧面设置有凸起块101，凸起块101位于接收机6的安装位置，长条底板1的顶部固定连接有活动连接座102，杆架4的底端与活动连接座102通过销钉活动连接。

连接架3包括：

主支架301，主支架301的一侧面开设有岔口303，岔口303的内侧壁开设有长槽型孔，长槽型孔的内部设置有限位长钉304；

副支架302，副支架302的两端分别与弧形底板2的顶部、连接架3的侧面固定连接，副支架302的数量设置有两个，两个副支架302关于主支架301对称设置。

杆架4的侧面设置有切割口401，切割口401位于杆架4的中段，使杆架4的中段形成一个扁口板，扁口板位于岔口303的内部，扁口板位于限位长钉304的下方，杆架4的侧面且靠近其顶部固定连接有把手402。

显示结构5包括：

转动连接座501，转动连接座501的一端与杆架4的侧面固定连接；

显示板505，显示板505与转动连接座501的端部活动连接；

显示板505的正面设置有数字显示屏502、矩阵灯组503、切换按钮504，矩阵灯组503的形状为箭头形状，矩阵灯组503设置有两组，且两组矩阵灯组503的箭头方向相反。

支撑件7包括：

槽型口701，槽型口701设置在长条底板1的上表面，槽型口701的内侧面固定连接有磁性块705；

V型支撑板702，V型支撑板702的底部设置为平板面，V型支撑板702的内侧固定连接有横架704，V型支撑板702位于槽型口701的内部通过销钉711活动连接，V型支撑板702的侧面开设有卡紧口703，卡紧口703与磁性块705对应；

长条底板1的上表面开设有槽口706，槽口706的侧面开设有滑孔707，槽口706的内部设置有限位杆708，限位杆708的一端部固定连接有长杆709，长杆709位于滑孔707的内部，长杆709的侧面且位于槽口706的内部设置有回位弹簧710，限位杆708的顶部固定连接有推板712，推板712的侧面固定连接有防护板713，防护板713位于槽口706的上方。

磁性块705的一侧面与限位杆708的端部接触，磁性块705与限位杆708接触的面设置有弹性垫。

管线探测系统的探测方法，包括以下步骤：

步骤一、将发射机设置在管线的一端口部位，将发射机的头部朝向管线的内部，然后启动发射机进行工作；

步骤二、启动接收机6，并人工进行推动装置进行移动，第一接收机与第二接收机都会接收发射机发出的信号，距离管线较近的一个接收机接收到的信号强，通过比较器进行比较后，控制两组矩阵灯组503中的其中一个发光；

步骤三、使用者根据发光矩阵灯组503箭头的方向进行左右的移动，调整位置，当第一接收机与第二接收机接收的信号相同的时候，GNSS模块9对自身所在位置进行定位标记；

步骤四、向着背离发射机位置的方向行进一段距离，重复步骤三，即可得到一组标记点，标记点形成的线就是管线的位置。

步骤三中第一接收机与第二接收机接收的信号相同，是满足：

|E₁-E₂|≤E(X)

其中，E₁为第一接收机接收到的信号能量，E₂为第二接收机接收到的信号能量，X为测量点距离发射机之间距离，E(X)为关于测量点距离发射机之间距离X的正比函数。

信号为振荡器发出的固定频率的脉冲声波信号。

使用的时候，使用者首先将发射机放置在管线的端口(对于具有下水道井口的管线，可以在井口位置进行设置发射机)，将信号发出的方向朝向管道的内部，信号会随着管道向内侧传输，在管道内侧信号传输，信号的衰减比较慢，信号会在任何位置都向管道的上方进行传输，但是传输的时候信号穿过管道侧壁和土壤信号的衰减比较快，在管线的正上方(穿过的土壤厚度最薄)检测到的信号最强，如果位于管线的一侧，距离较管线正上方较近的一个接收机，接收到的能量较大，进行移动两个接收机的位置，只有管线正好位于两个接收机正中间的时候，两个接收机的接收到信号的能量值理论上相同，由于土壤厚度和不均匀的影响，测量结果可能没有相同的时候，采用一个近似相同的公式进行判断，能够增加管线位置确定的效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种管线探测系统，包括：

发射机，所述发射机设置在所探测管线的一端口；

接收机(6)，所述接收机(6)与发射机匹配；

其特征在于，还包括：

长条底板(1)，所述接收机(6)固定连接在长条底板(1)的底面，所述接收机(6)的数量设置有两个，两个所述接收机(6)分别靠近长条底板(1)的两端部，所述长条底板(1)的底部且位于两个接收机(6)之间设置有GNSS模块(9)；

支撑件(7)，所述支撑件(7)设置在长条底板(1)的底部，所述支撑件(7)的数量设置有两个，两个支撑件(7)分别位于两个所述接收机(6)的外侧；

弧形底板(2)，所述弧形底板(2)的轴向边侧面与长条底板(1)的长边侧面固定连接，所述弧形底板(2)的内凹弧形面朝向上方，所述弧形底板(2)的底面固定设置有行走轮(8)；

连接架(3)，所述连接架(3)的底端与弧形底板(2)的顶面固定连接；

杆架(4)，所述杆架(4)的底端与长条底板(1)的顶面活动连接，所述杆架(4)的中段与连接架(3)活动连接；

显示结构(5)，所述显示结构(5)与杆架(4)的侧面活动连接，所述显示结构(5)与两个所述接收机(6)均电性连接，所述显示结构(5)内置有比较器，所述GNSS模块(9)与比较器信号连接。

2.根据权利要求1所述管线探测系统，其特征在于，所述长条底板(1)的长边侧面设置有凸起块(101)，所述凸起块(101)位于接收机(6)的安装位置，所述长条底板(1)的顶部固定连接有活动连接座(102)，所述杆架(4)的底端与活动连接座(102)通过销钉活动连接。

3.根据权利要求2所述管线探测系统，其特征在于，所述连接架(3)包括：主支架(301)，所述主支架(301)的一侧面开设有岔口(303)，所述岔口(303)的内侧壁开设有长槽型孔，所述长槽型孔的内部设置有限位长钉(304)；

副支架(302)，所述副支架(302)的两端分别与弧形底板(2)的顶部、连接架(3)的侧面固定连接，所述副支架(302)的数量设置有两个，两个所述副支架(302)关于主支架(301)对称设置。

4.根据权利要求3所述管线探测系统，其特征在于，所述杆架(4)的侧面设置有切割口(401)，所述切割口(401)位于杆架(4)的中段，使杆架(4)的中段形成一个扁口板，所述扁口板位于岔口(303)的内部，所述扁口板位于限位长钉(304)的下方，所述杆架(4)的侧面且靠近其顶部固定连接有把手(402)。

5.根据权利要求4所述管线探测系统，其特征在于，所述显示结构(5)包括：转动连接座(501)，所述转动连接座(501)的一端与杆架(4)的侧面固定连接；

显示板(505)，所述显示板(505)与转动连接座(501)的端部活动连接；

显示板(505)的正面设置有数字显示屏(502)、矩阵灯组(503)、切换按钮(504)，所述矩阵灯组(503)的形状为箭头形状，所述矩阵灯组(503)设置有两组，且两组矩阵灯组(503)的箭头方向相反。

6.根据权利要求5所述管线探测系统，其特征在于，所述支撑件(7)包括：槽型口(701)，所述槽型口(701)设置在长条底板(1)的上表面，所述槽型口(701)的内侧面固定连接有磁性块(705)；

V型支撑板(702)，所述V型支撑板(702)的底部设置为平板面，所述V型支撑板(702)的内侧固定连接有横架(704)，所述V型支撑板(702)位于槽型口(701)的内部通过销钉(711)活动连接，所述V型支撑板(702)的侧面开设有卡紧口(703)，所述卡紧口(703)与磁性块(705)对应；

长条底板(1)的上表面开设有槽口(706)，所述槽口(706)的侧面开设有滑孔(707)，所述槽口(706)的内部设置有限位杆(708)，所述限位杆(708)的一端部固定连接有长杆(709)，所述长杆(709)位于滑孔(707)的内部，所述长杆(709)的侧面且位于槽口(706)的内部设置有回位弹簧(710)，所述限位杆(708)的顶部固定连接有推板(712)，所述推板(712)的侧面固定连接有防护板(713)，所述防护板(713)位于槽口(706)的上方。

7.根据权利要求6所述管线探测系统，其特征在于，所述磁性块(705)的一侧面与限位杆(708)的端部接触，所述磁性块(705)与限位杆(708)接触的面设置有弹性垫。

8.一种权利要求7所述管线探测系统的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将发射机设置在管线的一端口部位，将发射机的头部朝向管线的内部，然后启动发射机进行工作；

步骤二、启动接收机(6)，并人工进行推动装置进行移动，第一接收机与第二接收机都会接收发射机发出的信号，距离管线较近的一个接收机接收到的信号强，通过比较器进行比较后，控制两组矩阵灯组(503)中的其中一个发光；

步骤三、使用者根据发光矩阵灯组(503)箭头的方向进行左右的移动，调整位置，当第一接收机与第二接收机接收的信号相同的时候，GNSS模块(9)对自身所在位置进行定位标记；

步骤四、向着背离发射机位置的方向行进一段距离，重复步骤三，即可得到一组标记点，标记点形成的线就是管线的位置。

9.根据权利要求8所述管线探测系统的探测方法，其特征在于，所述步骤三中第一接收机与第二接收机接收的信号相同，是满足：

|E₁-E₂|≤E(X)

其中，E₁为第一接收机接收到的信号能量，E₂为第二接收机接收到的信号能量，X为测量点距离发射机之间距离，E(X)为关于测量点距离发射机之间距离X的正比函数。

10.根据权利要求8或9所述管线探测系统的探测方法，其特征在于，所述信号为振荡器发出的固定频率的脉冲声波信号。

Images