CN218938521U - 一种地下电性源金属管线探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种地下电性源金属管线探测装置，发射部分的发射机与供电装置Ⅰ连接且内设发射模块，电极A及B与发射机输出端正极及负极连接且呈平行于目标管线大致走向的直线状布设在地面；电磁信号接收车的接收机固定在载车上且内设数据采集卡、GNSS接收模块、控制系统，磁传感器及GPS接收天线固定在载车上且分别与数据采集卡、GNSS接收模块连接，供电装置Ⅱ分别与接收机及GPS接收天线电性连接。本实用新型通过发射部分向目标管线周边的地面导入交变电流，使金属管线产生电磁感应在地面形成电磁波异常，利用电磁信号接收车拖拽接收电磁波与GPS确定管线位置，具有结构简单、操作便捷、可探测未知金属管线、探测效率高的特点。

Description

一种地下电性源金属管线探测装置

技术领域

本实用新型属于工程物探技术领域，具体涉及一种结构简单、操作便捷、可探测未知金属管线、探测效率高的地下电性源金属管线探测装置。

背景技术

随着城市的发展，如高层建筑、地铁、电信、供电、供热、供气等地下工程越来越多，对地下管线进行探测、定位与成像，可以避免在工程施工中造成损失和对日常生活及工作的影响。但是，早期建设的管线由于管线资料不全或者资料与现状不符，以及各种管线权属于不同的部门，而且对管线的管理不够重视，从而使得地下管线多面临位置不明、埋深不明、走向不明的问题，不仅增加了管线日常管理维护的难度，而且工程施工中常因管线位置不明而导致被挖断，造成停水、停电、通讯中断等事故，给人民生活带来极大不便。

早期的城市给水、供暖、排水、燃气和工业管线的铺设常使用球磨铸铁等金属管线。对于此类金属管线的探测，目前一般是在出露的管线上连接特定频率的交流电（直连法）或使用环形电磁波夹钳（夹钳法），使金属管线在一定的长度范围内产生特定频率的交变电流，进而在地面使用电磁感应接收机来识别管线。但是，由于早期铺设的金属管线随着城市路面升高以及其它建筑物的覆盖，使其埋深越来越大，且缺少之前的管线铺设资料，致使目前已无法准确找到管线的出露点，因而目前的探测方法对这类管线的探测存在困难。

现有技术中，为了解决无出露点管线的探测问题，有通过采用特定的探测装置和天线，对目标区域发射既定波长的电磁波以进行扫描并采集相关数据，然后通过接收机接收数据并导出至软件中进行数据处理，从而确定地下金属管线的位置及情况的电磁波法探测法和装置。然而，现有的电磁波法探测装置不仅结构复杂、体积大、成本较高，而且由于分辨率较低，不能准确的探测地下埋藏金属管线的位置，且受环境和气候影响较大，应用限制多。

发明内容

根据现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、操作便捷、可探测未知金属管线、探测效率高的地下电性源金属管线探测装置。

本实用新型是这样实现的：包括发射部分、电磁信号接收车，

所述发射部分包括发射机、供电装置Ⅰ、线缆、电极A、电极B，所述发射机的电源输入端与供电装置Ⅰ连接，所述发射机内设置有向电源输出端输出交变电流的发射模块，所述电极A及电极B分别通过线缆对应与发射机的电源输出端正极及负极连接，所述电极A与电极B呈平行于目标金属管线大致走向的直线状布设在地面；

所述电磁信号接收车包括载车、接收机、磁传感器、GPS接收天线、供电装置Ⅱ，所述接收机固定设置于载车上且内设数据采集卡、GNSS接收模块、控制系统，所述数据采集卡及GNSS接收模块分别与控制系统信号连接，所述磁传感器垂直固定设置于载车上且信号输出端与数据采集卡信号连接，所述GPS接收天线固定设置于载车上且信号输出端与GNSS接收模块信号连接，所述供电装置Ⅱ分别与接收机及GPS接收天线的电源输入端电性连接。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过发射部分向目标金属管线周边的地面导入交变电流，由于目标金属管线的电导率高于周围土层，使得金属管线管壁上的交变电流明显大于周围土层，由交变电流产生的交变磁场也较周围土层明显，使目标金属管线所对应的地面形成较强的电磁波异常，然后在目标金属管线的探测区域拖拽电磁信号接收车，通过接收交变电磁波强度与对应的坐标绘制平面等值线图，利用高值异常对金属管线进行判断，同时可获取金属管线的位置信息。从而可对无出露点的未知金属管线进行定性识别，且同步获取的平面坐标也方便工程设计。

2、本实用新型通过固定的发射部分及移动的电磁信号接收车两部分配合应用，即可完成金属管线的探测，且由于发射部分仅为简单的交变电流发生器，而电磁信号接收车的几个部件也为常规器件，因此整体结构简单、成本低，而且由于通过拖拽电磁信号接收车即可完成目标金属管线探测区域的探测，因此操作便捷且作业效率较高。

3、本实用新型导入地面的交变电流进一步选择方波脉冲，不仅可降低脉冲频率、增加发送周期，而且还可增大输出功率，从而能够增加对大埋深目标金属管线的探测能力。

4、本实用新型由于通过向目标金属管线周边的地面导入交变电流即可产生电磁波异常，然后拖拽电磁信号接收车即可完成目标金属管线探测区域的探测，因此受环境和气候影响较小，而且通过灵活调整探测区域的范围及测线的间距，可改变探测的分辨率，从而能够准确而高效对地下埋藏金属管线进行定位。

综上所述，本实用新型具有结构简单、操作便捷、可探测未知金属管线、探测效率高的特点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型之电磁信号接收车结构示意图；

图3为图2之俯视图；

图4为探测原理示意图；

图中：1-发射机，2-供电装置Ⅰ，3-线缆，4-电极A，5-电极B，9-电磁信号接收车，10-载车，11-接收机，12-磁传感器，13-GPS接收天线，14-供电装置Ⅱ，15-PVC管，16-固定基座，17-密封蜡，20-金属管线，21-地面，22-交变电磁波，23-交变电流，24-矩形探测区域，25-测线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1至4所示，本实用新型包括发射部分、电磁信号接收车，

所述发射部分包括发射机1、供电装置Ⅰ2、线缆3、电极A4、电极B5，所述发射机1的电源输入端与供电装置Ⅰ2连接，所述发射机1内设置有向电源输出端输出交变电流的发射模块，所述电极A4及电极B5分别通过线缆3对应与发射机1的电源输出端正极及负极连接，所述电极A4与电极B5呈平行于目标金属管线大致走向的直线状布设在地面；

所述电磁信号接收车包括载车10、接收机11、磁传感器12、GPS接收天线13、供电装置Ⅱ14，所述接收机11固定设置于载车10上且内设数据采集卡、GNSS接收模块、控制系统，所述数据采集卡及GNSS接收模块分别与控制系统信号连接，所述磁传感器12垂直固定设置于载车10上且信号输出端与数据采集卡信号连接，所述GPS接收天线13固定设置于载车10上且信号输出端与GNSS接收模块信号连接，所述供电装置Ⅱ14分别与接收机11及GPS接收天线13的电源输入端电性连接。

所述发射机1的电源输出端输出的交变电流为频率1～10kHz、功率大于3kW的方波。

所述电极A4、电极B分别为可插入地面的接地钎，所述电极A4与电极B5之间的直线距离H大于目标电性源金属管线埋深d’的5倍。

所述发射机1内还设置有与电源输出端阻抗匹配模块，所述阻抗匹配模块通过电源输出端与电极A4及电极B5电性连接，阻抗匹配模块用于发送回路阻抗的自适应调节，起到稳定输出并保护电路的作用。

所述发射机1及供电装置Ⅰ2设置在目标电性源金属管线的电极A4与电极B5连线的外围，所述电磁信号接收车沿目标电性源金属管线大致走向上方的矩形探测区域内移动，所述矩形探测区域的长边L与目标电性源金属管线的大致走向平行、短边W与大致走向垂直。

所述矩形探测区域的长边L＞5d’、短边W＝（0.15～0.25）H，所述电极A4及电极B5连接的接地钎插接在矩形探测区域的长边外侧。

所述电磁信号接收车在矩形探测区域内沿垂直于目标电性源金属管线大致走向的测线移动，所述测线的间距为0.1～0.5m。

所述磁传感器12为含铁氧体或坡莫合金棒铁芯的感应式磁传感器，所述铁芯的直径为10mm，长度为500mm，所述铁芯外围缠绕直径0.35mm的漆包铜线、匝数为1800～2200匝。

所述磁传感器12的底端距地面的距离＜300mm，所述载车10承载磁传感器12的固定面为非金属面板。

所述磁传感器12同轴穿入外径50mm的PVC管15内，所述载车10上还垂直固定设置有内径为50mm的固定基座16，固定有磁传感器12的PVC管15滑动设置于固定基座16内。

所述磁传感器12通过密封蜡17同轴固定在PVC管15内。

所述供电装置Ⅰ2为电池组或外接电源，所述供电装置Ⅱ14为电池组，所述电池组由多个电池串联和/或并联构成。

所述控制系统为PLC、工控机或PC机。

所述发射机1为输出频率1～10kHz可调、输出功率大于3kW的现有逆变器或使用IGBT模块构成的自制逆变器。

实施例1

1、如图1所示，预判出目标金属管线20的大致走向，然后在地面划定出矩形探测区域24，将电极A4和电极B5呈平行于目标金属管线20大致走向的直线状插入矩形探测区域24侧的地面，随后通过线缆3将电极A4和电极B5对应与发射机1的电源输出端正极及负极连接，发射机1通过将电池（即供电装置Ⅰ2）的直流电转换为频率1～10kHz、功率大于3kW的方波交流电导入到地下。

2、在矩形探测区域24内按预定的测线25路径及间距拖拽电磁信号接收车，其上的磁传感器12接收路径内的交变电磁波强度，并传送给接收机11内的数据采集卡（如NI公司的USB-4431）；并且通过GPS接收天线13（如北天的成品蝶形GNSS天线）接收所经过路径的平面坐标，并传送给接收机11内的GNSS接收模块（如北天的BT-200）；随后接收机11内的控制系统（如微软的Surface系列PC机）对数据采集卡及GNSS接收模块的数据进行整合并记录。

接收交变电磁波强度与对应的坐标，利用高值异常对金属管线进行判断，同时可获取金属管线的位置信息。从而可对无出露点的未知金属管线进行定性识别，且同步获取的平面坐标也方便工程设计。

3、由于金属管线会引起磁感应强度的高值异常，根据控制系统所记录的平面坐标和磁感应强度数据进行平面等值线成图，利用连续的高值特征来圈定出目标金属管线的位置。如平面等值线图中无连续高值特征，则可判断目标金属管线不在矩形探测区域24内。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种地下电性源金属管线探测装置，其特征在于包括发射部分、电磁信号接收车，

所述发射部分包括发射机（1）、供电装置Ⅰ（2）、线缆（3）、电极A（4）、电极B（5），所述发射机（1）的电源输入端与供电装置Ⅰ（2）连接，所述发射机（1）内设置有向电源输出端输出交变电流的发射模块，所述电极A（4）及电极B（5）分别通过线缆（3）对应与发射机（1）的电源输出端正极及负极连接，所述电极A（4）与电极B（5）呈平行于目标金属管线大致走向的直线状布设在地面；

所述电磁信号接收车包括载车（10）、接收机（11）、磁传感器（12）、GPS接收天线（13）、供电装置Ⅱ（14），所述接收机（11）固定设置于载车（10）上且内设数据采集卡、GNSS接收模块、控制系统，所述数据采集卡及GNSS接收模块分别与控制系统信号连接，所述磁传感器（12）垂直固定设置于载车（10）上且信号输出端与数据采集卡信号连接，所述GPS接收天线（13）固定设置于载车（10）上且信号输出端与GNSS接收模块信号连接，所述供电装置Ⅱ（14）分别与接收机（11）及GPS接收天线（13）的电源输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述发射机（1）的电源输出端输出的交变电流为频率1～10kHz、功率大于3kW的方波。

3.根据权利要求2所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述电极A（4）、电极B分别为可插入地面的接地钎，所述电极A（4）与电极B（5）之间的直线距离H大于目标电性源金属管线埋深d’的5倍。

4.根据权利要求3所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述发射机（1）及供电装置Ⅰ（2）设置在目标电性源金属管线的电极A（4）与电极B（5）连线的外围，所述电磁信号接收车沿目标电性源金属管线大致走向上方的矩形探测区域内移动，所述矩形探测区域的长边L与目标电性源金属管线的大致走向平行、短边W与大致走向垂直。

5.根据权利要求4所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述矩形探测区域的长边L＞5d’、短边W＝（0.15～0.25）H，所述电极A（4）及电极B（5）连接的接地钎插接在矩形探测区域的长边外侧。

6.根据权利要求4所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述电磁信号接收车在矩形探测区域内沿垂直于目标电性源金属管线大致走向的测线移动，所述测线的间距为0.1～0.5m。

7.根据权利要求4、5或6所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述磁传感器（12）为含铁氧体或坡莫合金棒铁芯的感应式磁传感器，所述铁芯的直径为10mm，长度为500mm，所述铁芯外围缠绕直径0.35mm的漆包铜线、匝数为1800～2200匝。

8.根据权利要求7所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述磁传感器（12）的底端距地面的距离＜300mm，所述载车（10）承载磁传感器（12）的固定面为非金属面板。

9.根据权利要求7所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述磁传感器（12）同轴穿入外径50mm的PVC管（15）内，所述载车（10）上还垂直固定设置有内径为50mm的固定基座（16），固定有磁传感器（12）的PVC管（15）滑动设置于固定基座（16）内。

10.根据权利要求9所述地下电性源金属管线探测装置，其特征在于所述磁传感器（12）通过密封蜡（17）同轴固定在PVC管（15）内。

Images