CN211855204U - 超深管线埋深测量装置 - Google Patents

Abstract

一种超深管线埋深测量装置，包括：测量主机、绕线器、数据电缆、霍尔计步器、探井口支架和测量探头，所述数据电缆缠绕在绕线器上，数据电缆的一端连接测量主机，另一端依次经过霍尔计步器和探井口支架连接测量探头。本实用新型的测量装置应用于超埋深管线现场，配合地面测量法和竖向探井，能够准确的测量出管线埋深位置，全程自动数据采集、存储、监测、分析、计算，单次测量速度快，精度高，并对操作人数的需求少，弥补了常规地下测量法的不足。

Description

超深管线埋深测量装置

技术领域

本实用新型属于地下管线埋深测量技术领域，特别涉及一种超深管线埋深测量装置。

背景技术

地下管线是指沿经设计路由、敷设于地下的管道或线缆，实现石油、供排水、燃气、热力、电力、通信等行业的介质输送、能源和信息传输的功能。随着定向钻工程技术的普及应用，地下管线的敷设深度可达地表下几十米。有些大功率的管线检测仪即使能够进行探测，其测量精度也会无法满足工程的需求。

钻孔测量法是一种新型的超深管线检测方法，所用初级测量装置(见附图9)由接收机33、电缆34、探头35三部分组成。电缆一端连接接收机，另一端连接探头。测量方法是在目标管线37旁安全区域探井36，将探头投放入井中，因为探头下放至目标管线相同深度时距目标管线距离最短，此时探头电磁感应电动势最大，所以当接收机检测探头电磁感应电动势最大时，操作员在进入井中的电缆末端做标记，回收探头，测量进入井中电缆长度L，目标管线埋深H等于L。这种初级测量装置存在很多不足。一是，测量时需要多名操作员，人力成本高。二是，由于人工的低效、低速原因导致单次测量用时较长。三是，多环节人工误差的导入而造成反复测量数据的一致性差，最终测得数据的精度低。

实用新型内容

本实用新型目的为解决超埋深管线钻孔测量法初级测量装置存在的不足，提供一种自动化、智能化、高效率、高精度、多功能的新型超深管线埋深测量装置。

本实用新型技术方案

一种超深管线埋深测量装置，包括：测量主机、绕线器、数据电缆、霍尔计步器、探井口支架和测量探头，所述数据电缆缠绕在绕线器上，数据电缆的一端连接测量主机，另一端依次经过霍尔计步器和探井口支架连接测量探头，测量探头放置于探井内。

所述测量主机以安全防护箱为外壳，防护箱内配置锂电池并通过电源开关连接多功能电路主板，电路主板分别连接液晶显示屏、按键盘和采样指示灯，电路主板同时通过数据电缆插座与外部数据电缆连接。所述锂电池同时连接防护箱上设置的电池充电插座，电路主板还连接有USB插座用于连接其他外设。

所述绕线器包括支架及其上设置的绕线轴，绕线轴一侧设置侧轮盘，内部安装集电环，集电环定子与支架中心固定，定子线束与测量主机连接，集电环转子与绕线轴固定，转子线束与缠绕在绕线轴上的数据电缆连接；侧轮盘内侧安装固定数据电缆的线卡，绕线器支架上固定安装有禁止侧轮盘旋转的锁止螺丝。

所述霍尔计步器包括用于计量电缆行走距离的霍尔计步滑轮，以及霍尔计步滑轮前后两侧的定位滑轮，计步滑轮一侧镶嵌一组(一般选8颗即可)计步磁铁，同侧安装与测量主机连接的霍尔传感器，霍尔传感器与测量主机连接，由霍尔脉冲个数计量距离。

所述探井口支架由导轨滑轮、不锈钢底座、紧固螺丝组成。导轨滑轮固定在不锈钢底座上方，底座下方的套筒周围镶嵌2-3颗紧固螺丝。

所述测量探头包括碳纤维管外套和花岗石内衬，测量探头的上端用树脂密封胶密封；花岗石内衬中镶嵌(至少1个)电磁感应线圈，以及与电磁感应线圈连接的电路板，电路板将电磁感应线圈的感应电动势放大后经数据电缆传递给测量主机。

测量过程只需要一名操作员，操作员按下测量主机的“开始测量”按键后，正向旋转绕线器释放数据电缆使测量探头下放，当听到测量主机的“停止测量”蜂鸣声后，按下“停止测量”按键，反向旋转绕线器，回收数据电缆和测量探头，完成一次测量。每次测量的全部数据都存于测量主机内存中，操作员可根据需求将数据转存至电脑，进行事后验证分析。

本实用新型的优点和有益效果：

本实用新型的测量装置应用于超埋深管线现场，配合地面测量法和竖向探井，能够准确的测量出管线埋深位置，全程自动数据采集、存储、监测、分析、计算，单次测量速度快，精度高，并对操作人数的需求少，弥补了常规地下测量法的不足。

本实用新型的测量装置具有如下优点：

1)测量主机高自动化，高智能化，运算速度快，存储量大。

2)绕线器防缠绕、防滑脱，坚固耐用，操作便捷。

3)数据电缆柔软度高、弹性低、耐磨、耐腐殖、耐高低温。

4)霍尔计步器防干扰，防抖动，精度高，灵敏度高。

5)探井口支架可调节锁紧内径，易安装。

6)测量探头防浸水、防腐蚀、感应灵敏度高。

附图说明

图1.超深管线埋深测量装置组件结构示意图。

图2.测量主机结构图。

图3.绕线器结构示意图。

图4.霍尔计步器结构示意图。

图5.霍尔电路板电路图。

图6.探井口支架结构示意图。

图7.测量探头结构示意图。

图8.测量探头内电路板电路图。

图9.现有技术中钻机测量法初级测量装置组件示意图。

图中，1、测量主机，2、绕线器，3、数据电缆，4、霍尔计步器，5、探井口支架，6、测量探头，7、竖向探井，8、目标管线，9、侧轮盘，10、绕线轴，11、转子线束，12、集电环，13、锁止螺丝，14、定子线束，15、支架，16、线卡；17、与测量主机连线，18、前定位滑轮，19、计步滑轮，20、磁铁，21、霍尔电路板，22、后定位滑轮；23、导轨滑轮，24、不锈钢底座，25、紧固螺丝，26、数据电缆，27、碳纤维外套，28、树脂密封胶，29、花岗石内衬，30、上电磁感应线圈，31、电路板，32、下电磁感应线圈；33、接收机，34、电缆，35、探头，36、探井，37、目标管线。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示超深管线埋深测量装置，整套装置主要有六部分构成：测量主机1、绕线器2、数据电缆3、霍尔计步器4、探井口支架5和测量探头6。数据电缆3缠绕在绕线器2上，数据电缆3的一端连接测量主机1，另一端依次经过霍尔计步器4和探井口支架5连接测量探头6，测量探头6置于竖向探井7内。

如图2所示测量主机，本实用新型中测量主机1以安全防护箱为外壳，防护箱内配置DC12V/6.8Ah锂电池，为本装置提供超长工作时间，锂电池同时连接防护箱上设置的电池充电插座；锂电池并通过电源开关连接多功能电路主板，主板MCU为32位，主频72MHz，内存128KB；电路主板分别连接液晶显示屏、按键盘和采样指示灯，液晶显示屏为7.0英寸彩屏液晶，65K色，分辨率800×480。电路主板同时通过数据电缆插座与外部数据电缆连接，所述电路主板还连接有USB插座用于连接其他外设。

如图3所示，绕线器2包括支架15及其上设置的绕线轴10，绕线轴一侧设置侧轮盘9，侧轮盘直径32cm，绕线轴内部安装集电环12，集电环定子与支架15中心固定，定子线束14与测量主机连接，集电环转子与绕线轴固定，转子线束11与缠绕在绕线轴上的数据电缆连接；侧轮盘内侧安装固定数据电缆的线卡16，绕线器支架上固定安装有禁止侧轮盘旋转的锁止螺丝13，内置12路集电环，可自由绕线。

RVSP数据电缆3，缆直径6mm，镀锡铜屏蔽网，6芯双绞，铜芯，柔软抗拉，反干扰。数据电缆盘在绕线器内，一端连接测量主机，另一端经过霍尔计步器连接测量探头。

如图4所示，霍尔计步器4，代替人工测量线缆行进长度。3个滑轮排列安装，前、后定位滑轮18、22直径50mm，中心安装高度67mm；中间计步滑轮19直径100mm，安装高度116mm，槽深9mm，数据电缆绕计步滑轮的行进半径为44mm，计步滑轮侧面等分镶嵌8个磁铁20，所在圆周半径40mm，即计步滑轮旋转一周计为8步，线缆行进步长34.6mm。霍尔电路板21(参见图5)通过连线17与测量主机1连接，线路板上安装2颗双极霍尔(HAL145)，自动识别正/反转；霍尔元件H1每被磁铁触发一次，则计作行进一步；H1被触发，且H2未被触发时，认作滑轮正转；H1被触发，且H2也被触发时，认作滑轮反转。

如图6所示，探井口支架5固定在井口处，用做测量探头沿井直线下放的导轨，由导轨滑轮23、不锈钢底座24、紧固螺丝25组成，导轨滑轮固定在不锈钢底座上方，底座下方的套筒周围镶嵌2-3颗紧固螺丝。

如图7所示，测量探头6，为圆柱形，长410mm，直径40mm；外套27为高强度的碳纤维管；内衬29为高密度的花岗石，采用花岗石的目的是增加测量探头的平均密度，测量探头的上端用树脂密封胶28密封；花岗石内衬中镶嵌2个电磁感应线圈(也可以选用1个电磁感应线圈)，分别是上电磁感应线圈30和下电磁感应线圈32，间距为290mm，电磁感应线圈用于探测管线位置，2个电磁感应线圈之间设有电路板31(具体电路参见图8)。内部电路板31将双线圈的感应电动势放大20倍后经数据电缆26连接数据电缆3并传递给测量主机1。

超深管线埋深测量装置测量过程说明：

如图1所示，在目标管线8水平距离1至5米的安全位置探井7。给目标管线施加32.8KHz交流信号。接下来操作本装置，步骤如下：

1)在竖向探井7中插入足够长度的PVC管，主要目的是防止探井自然缩孔，并保护探井不因塌陷而被填埋。

2)探井口支架5(参见图6)的3颗紧固螺丝25向外调至最大，将井口支架扣在PVC管顶部，再将紧固螺丝向内调，直至井口支架与PVC管稳固连接。

3)按顺序摆放测量主机1、绕线器2和霍尔计步器4并连接数据电缆3，释放部分数据电缆3，数据电缆依次经过霍尔计步器和探井口支架，将数据电缆3末端连接的测量探头6坠于井口起始测量位置。调节绕线器的锁止螺丝13，锁定绕线器2。

4)准备工作就绪后，按测量主机“开始测量”按键，主机进入自动测量工作模式。

5)调节绕线器的锁止螺丝，解锁绕线器2，正向旋转绕线器，测量探头6在井中下放。测量主机在霍尔计步器获取测量探头下放深度L，在测量探头获取上下双电磁感应线圈的信号感应强度(上电磁感应线圈30的信号感应强度值Et——该信号用于水平距离计算时使用此处不涉及，下电磁感应线圈32的信号感应强度值Eb)，霍尔计步器每触发一步则缓存数据(L、Et、Eb)一次，同时测量主机绘制的感应电动势曲线增加一点。当测量主机监测Eb由小增大，再由大持续减小时，发出急促蜂鸣声，提示操作员可以停止探头下放。

6)锁定绕线器，按“停止测量”按键。主机自动查找已存数据中Eb的最大值点，此点的探头下放深度L既是管线埋深H；测量结果数据在液晶显示出来，将全部缓存的数据打包后存储至测量主机1的系统内存(后期操作员可将数据导出至电脑，做进一步详细分析)。

7)解锁绕线器，反向旋转绕线器，回收数据电缆和探头，一次测量完成。

Claims (4)

1.一种超深管线埋深测量装置，包括测量主机、数据电缆和测量探头，其特征在于还包括：绕线器、霍尔计步器和探井口支架，所述数据电缆缠绕在绕线器上，数据电缆的一端连接测量主机，另一端依次经过霍尔计步器和探井口支架连接测量探头，测量探头放置于竖向探井内。

2.根据权利要求1所述的超深管线埋深测量装置，其特征在于，所述测量主机以安全防护箱为外壳，防护箱内配置电池并通过电源开关连接多功能电路主板，电路主板分别连接液晶显示屏、按键盘和采样指示灯，电路主板同时通过数据电缆插座与外部数据电缆连接。

3.根据权利要求1所述的超深管线埋深测量装置，其特征在于，所述霍尔计步器由3个滑轮组成，前后为定位滑轮，中间为用于计量电缆行走距离的霍尔计步滑轮，计步滑轮一侧镶嵌一组计步磁铁，同侧安装霍尔电路板，霍尔电路板与测量主机连接，由霍尔脉冲个数计量距离。

4.根据权利要求1所述的超深管线埋深测量装置，其特征在于，所述测量探头包括碳纤维管外套和花岗石内衬，测量探头的上端用树脂密封胶密封；花岗石内衬中镶嵌电磁感应线圈，以及与电磁感应线圈连接的电路板，电路板将电磁感应线圈的感应电动势放大后经数据电缆传递给测量主机。

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