CN117849887A - 一种地下电力线缆的探测方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地下电力线缆的探测方法，基于多通道电磁法仪和电磁传感器，首先通过第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器组成的第一电磁线实现对磁场最强点的初步定位，并基于所述磁场最强点实现电力线缆的地表投影，根据所述地表投影和第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线的检测数据，实现快速准确地获取地下电缆的深度，实现定位。

Description

一种地下电力线缆的探测方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及电力线缆探测的技术领域，具体涉及一种地下电力线缆的探测方法、系统及设备。

背景技术

在城市化建设的不断迭代更新过程中，存在一些地下电力线缆因历史原因而资料不全等无法确定其位置，给后续新建设开挖施工触电等带来巨大的安全隐患及电力中断带来生产生活影响。因此，在日常运营中或新建工程时需要对地下电缆线路的路径重新进行定位。

现有技术中对地下电缆的探测定位方法有多种，其中：探地雷达法需要通过人为向地下发射高频电磁波来探测电缆的分布，但这种方法受线缆周围介质影响很大，当介质电阻率很小时,反射波衰减很大,造成反射波信号大大减弱，故深度和精度的问题无法达到探测的要求；频率域电磁法，是由发射机产生电磁波，在地下金属管线表面产生感应电流，感应电流就会沿着金属管线向远处传播，在电流的传播过程中又会通过该地下金属管线向地面辐射出电磁波，探测仪接收机就会接收到电磁波信号，通过接收到的信号强弱变化就能判别地下金属管线的位置和走向，但是针对高压电线等干扰较大的地方无法进行有效定位；基于矢量磁场的探测方法是更为常用的一种，测量交流电缆产生的磁场范围内任意两点的电压信号，通过锁相放大器进行放大后输入处理器中，得到两测量点磁感应强度及磁场矢量，通过空间矢量方程来求解水平位置和垂直位置。

但是，在基于矢量磁场的探测方法在实际测量过程中，由于地下电缆为交流电周期变化及包围地下电缆的介质多样性等使得寻找垂直于载流电缆的平面以及测量磁场计算距离容易产生偏差。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种地下电力线缆的探测方法，以解决现有技术中由于地下电缆为交流电周期变化及包围地下电缆的介质多样性等使得寻找垂直于载流电缆的平面以及测量磁场计算距离容易产生偏差的技术问题。

本发明提供了一种地下电力线缆的探测方法，包括多通道电磁法仪和分别连接所述基于多通道电磁法仪第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器，还包括：

S1、在待探测区域将第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器铺设成直线状且等间距的第一电磁线，多通道电磁法仪同步授时触发所述第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器确定磁场最强点，并将所述磁场最强点初定电力线缆的地表投影点；

S2、将所述第一电磁线中的第二电磁传感器对应放置于所述磁场最强点，旋转所述第一电磁线，当第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器在同步授时测量时同步达到峰值，则确定所述第一电磁线为电力线缆的地表投影；

S3、将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线，所述第二电磁线基于所述磁场最强点水平垂直相交于所述地表投影，且所述第二电磁线中第一电磁传感器位于所述地表投影的一侧，所述第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器位于所述地表投影的另一侧，所述磁场最强点至所述第二电磁传感器的距离大于所述磁场最强点至所述第一电磁传感器的距离；

S4、同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度。

可选地，所述同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度，包括：

所述电力线缆的深度计算公式为：

h²＝(d2²+2

×(((d2+d3)²×(K₁/K₂-1)-d2×(K₁/K₃-1))

/(2×d2×(K₁/K₂-1)-2×(d2+d3)×(K₁/K₂-1)))×d2)

/(K₁/K₂-1)

-(((d2+d3)²×(K₁/K₂-1)-d2²×(K₁/K₃-1))

/(2×d2(K₁/K₃-1)-2×(d2+d3)×(K₁/K₂-1)))²

K1＝E2/E1＝r1²/r2²

K2＝E3/E1＝r1²/r3²

K3＝E4/E1＝r1²/r4²

r2²＝h²+d1²

r3²＝h²+(d1+d2)²

r4²＝h²+(d1+d2+d3)²

其中，h为电力线缆的深度，E1、E2、E3和E4分别是第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器采集的磁场信号强度，所述r1、r2、r3和r4分别是第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器至电力线缆的位置距离，d1为磁场最强点至第二电磁传感器的水平距离，d2为第二电磁传感器至第三电磁传感器的水平距离，d3为第三电磁传感器至第四电磁传感器的水平距离，K1、K2和K3为磁场强度比值。

本发明还提供了一种地下电力线缆的探测系统，包括多通道电磁法仪和分别连接所述基于多通道电磁法仪第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器，还包括：

定点模块，用于在待探测区域将第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器铺设成直线状且等间距的第一电磁线，多通道电磁法仪同步授时触发所述第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器确定磁场最强点，并将所述磁场最强点初定电力线缆的地表投影点；

电力线缆投影模块，用于将所述第一电磁线中的第二电磁传感器对应放置于所述磁场最强点，旋转所述第一电磁线，当第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器在同步授时测量时同步达到峰值，则确定所述第一电磁线为电力线缆的地表投影；

电磁线布置模块，用于将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线，所述第二电磁线基于所述磁场最强点水平垂直相交于所述地表投影，且所述第二电磁线中第一电磁传感器位于所述地表投影的一侧，所述第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器位于所述地表投影的另一侧，所述磁场最强点至所述第二电磁传感器的距离大于所述磁场最强点至所述第一电磁传感器的距离；

深度计算模块，用于同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度。

本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一项所述方法的步骤。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明基于多通道电磁法仪和电磁传感器，首先实现对磁场最强点的初步定位，并基于所述磁场最强点实现电力线缆的地表投影，根据所述地表投影和电磁传感器的检测数据，实现快速和更精准地获取地下电缆的深度，实现定位。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明中垂直平面定位方法示意图；

图3为本发明中电缆垂直深度定位示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本发明实例中相同标号的功能单元具有相同和相似的结构和功能。

参见图1，本发明提供了一种地下电力线缆的探测方法，包括多通道电磁法仪和分别连接所述基于多通道电磁法仪第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器，还包括：

S1、在待探测区域将第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器铺设成直线状且等间距的第一电磁线，多通道电磁法仪同步授时触发所述第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器确定磁场最强点，并将所述磁场最强点初定电力线缆的地表投影点；

S2、将所述第一电磁线中的第二电磁传感器对应放置于所述磁场最强点，旋转所述第一电磁线，当第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器在同步授时测量时同步达到峰值，则确定所述第一电磁线为电力线缆的地表投影；

S3、将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线，所述第二电磁线基于所述磁场最强点水平垂直相交于所述地表投影，且所述第二电磁线中第一电磁传感器位于所述地表投影的一侧，所述第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器位于所述地表投影的另一侧，所述磁场最强点至所述第二电磁传感器的距离大于所述磁场最强点至所述第一电磁传感器的距离；

S4、同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度。

本实施例中，S1、在待探测区域将第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器铺设成直线状且等间距的第一电磁线，多通道电磁法仪同步授时触发所述第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器确定磁场最强点，并将所述磁场最强点初定电力线缆的地表投影点。

参见图2，首先根据需求确定电磁传感器的数量，本实施例中选取四个电磁传感器为例，采用硬性辅助结构使得第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器铺设成一条直线且保持一定的间距，形成第一电磁线，并通过多通道电磁法仪同步触发第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器以寻找磁场最强位置，将寻找到的磁场最强位置初定为电力线缆的地表投影点。

S2、将所述第一电磁线中的第二电磁传感器对应放置于所述磁场最强点，旋转所述第一电磁线，当第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器在同步授时测量时同步达到峰值，则确定所述第一电磁线为电力线缆的地表投影。

参见图2，将第一电磁线中第二电磁传感器的位置对应放置于磁场最强点，并再以第二电磁传感器为中心点，旋转第一电磁线，不断通过多通道电磁法仪同步触发第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器，当第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器在同步测量时同步达到峰值，则此时第一电磁线的所处位置即电力线缆的地表投影。

S3、将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线，所述第二电磁线基于所述磁场最强点水平垂直相交于所述地表投影，且所述第二电磁线中第一电磁传感器位于所述地表投影的一侧，所述第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器位于所述地表投影的另一侧，所述磁场最强点至所述第二电磁传感器的距离大于所述磁场最强点至所述第一电磁传感器的距离。

前面得到电力线缆在的地表投影是具有一定误差的，且由于电力线缆周围的介质未知，不能采用垂直于地表的一组传感器通过矢量方程等来计算地下线缆深度。因此将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线，并且第二电磁线基于所述磁场最强点水平垂直相交于地表投影，并将磁场最强点简化为P0，将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器简化为P1、P2、P3和P4，为了简化计算，P1位于电力线缆的地表投影一侧、P2/P3/P4位于另一侧，P2-P3的位置已知为固定值、P3-P4的位置已知为固定值，且P0-P2的距离明显大于P0-P1的距离。

S4、同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度。

参见图3，由电磁法仪接收主机给出高精度同步信号，P1、P2、P3和P4分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，由于P0的位置标定精度存在一定问题，不能用P0点的测量值作为参数带入计算否则会增大误差，故选择P1位于P0的左侧，P2、P3、P4位于P0的右侧，根据采集的磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值计算电力线缆的深度，表示为：

h²＝(d2²+2

×(((d2+d3)²×(K₁/K₂-1)-d2×(K₁/K₃-1))

/(2×d2×(K₁/K₂-1)-2×(d2+d3)×(K₁/K₂-1)))×d2)

/(K₁/K₂-1)

-(((d2+d3)²×(K₁/K₂-1)-d2²×(K₁/K₃-1))

/(2×d2(K₁/K₃-1)-2×(d2+d3)×(K₁/K₂-1)))²

K1＝E2/E1＝r1²/r2²

K2＝E3/E1＝r1²/r3²

K3＝E4/E1＝r1²/r4²

r2²＝h²+d1²

r3²＝h²+(d1+d2)²

r4²＝h²+(d1+d2+d3)²

其中，h为电力线缆的深度，E1、E2、E3和E4分别是第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器采集的磁场信号强度，所述r1、r2、r3和r4分别是第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器至电力线缆的位置距离，d1为磁场最强点至第二电磁传感器的水平距离，d2为第二电磁传感器至第三电磁传感器的水平距离，d3为第三电磁传感器至第四电磁传感器的水平距离，K1、K2和K3为磁场强度比值。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种地下电力线缆的探测方法，基于多通道电磁法仪和分别连接所述基于多通道电磁法仪第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器，其特征在于，包括：

S1、在待探测区域将第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器铺设成直线状且等间距的第一电磁线，多通道电磁法仪同步授时触发所述第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器确定磁场最强点，并将所述磁场最强点初定电力线缆的地表投影点；

S2、将所述第一电磁线中的第二电磁传感器对应放置于所述磁场最强点，旋转所述第一电磁线，当第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器在同步授时测量时同步达到峰值，则确定所述第一电磁线为电力线缆的地表投影；

S3、将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线，所述第二电磁线基于所述磁场最强点水平垂直相交于所述地表投影，且所述第二电磁线中第一电磁传感器位于所述地表投影的一侧，所述第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器位于所述地表投影的另一侧，所述磁场最强点至所述第二电磁传感器的距离大于所述磁场最强点至所述第一电磁传感器的距离；

S4、同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度。

2.如权利要求1所述的地下电力线缆的探测方法，其特征在于，所述同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度，包括：

所述电力线缆的深度计算公式为：

h²＝(d2²+2

×(((d2+d3)²×(K₁/K₂-1)-d2×(K₁/K₃-1))

/(2×d2×(K₁/K₂-1)-2×(d2+d3)×(K₁/K₂-1)))×d2)

/(K₁/K₂-1)

-(((d2+d3)²×(K₁/K₂-1)-d2²×(K₁/K₃-1))

/(2×d2(K₁/K₃-1)-2×(d2+d3)×(K₁/K₂-1)))²

K1＝E2/E1＝r1²/r2²

K2＝E3/E1＝r1²/r3²

K3＝E4/E1＝r1²/r4²

r2²＝h²+d1²

r3²＝h²+(d1+d2)²

r4²＝h²+(d1+d2+d3)²

其中，h为电力线缆的深度，E1、E2、E3和E4分别是第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器采集的磁场信号强度，所述r1、r2、r3和r4分别是第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器至电力线缆的位置距离，d1为磁场最强点至第二电磁传感器的水平距离，d2为第二电磁传感器至第三电磁传感器的水平距离，d3为第三电磁传感器至第四电磁传感器的水平距离，K1、K2和K3为磁场强度比值。

3.一种地下电力线缆的探测系统，基于多通道电磁法仪和分别连接所述基于多通道电磁法仪第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器，其特征在于，包括：

定点模块，用于在待探测区域将第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器铺设成直线状且等间距的第一电磁线，多通道电磁法仪同步授时触发所述第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器确定磁场最强点，并将所述磁场最强点初定电力线缆的地表投影点；

电力线缆投影模块，用于将所述第一电磁线中的第二电磁传感器对应放置于所述磁场最强点，旋转所述第一电磁线，当第一电磁传感器、第二电磁传感器和第三电磁传感器在同步授时测量时同步达到峰值，则确定所述第一电磁线为电力线缆的地表投影；

电磁线布置模块，用于将第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器组成第二电磁线，所述第二电磁线基于所述磁场最强点水平垂直相交于所述地表投影，且所述第二电磁线中第一电磁传感器位于所述地表投影的一侧，所述第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器位于所述地表投影的另一侧，所述磁场最强点至所述第二电磁传感器的距离大于所述磁场最强点至所述第一电磁传感器的距离；

深度计算模块，用于同步授时所述第一电磁传感器、第二电磁传感器、第三电磁传感器和第四电磁传感器分别采集磁场信号、与电力线缆的位置距离及磁场强度比值，并计算电力线缆的深度。

4.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-2任一项所述方法的步骤。