CS233741B2 - Značkovač pro podzemní vyznačování - Google Patents

Abstract

Podzemní značkovač typu uzemnovací cívky ja zhotoven jako podélná a úzká válcovitá jednotka, snadno zamontovatelný do díry v zemi bez skutečné kopéčské práce. Obsahuje rezonanční obvod majigí cívku navinutou na feritovém jádře splňujícím podmínky malého průměru. Pouzdro značkovače je silnostěnné pro zajištění konstantních dobrých dielektrických vlastností v přímém prostředí cívky, bez zřetele k montážním podmínkám, a pouzdro je utěsněno pro zajištění vnitřních dielektrických vlastností. Značkovač je krajně trvanlivý, spolehlivý a splňuje podmínky velmi přesné lokalizace povrchového bodu nad značkovačem, a v praxi je toto rozhodující pro nové využití takovýchto značkovačů, jako například podzemních značkovačů pro vyznačování úředních povrchových bodů v geodetických a podobných systémech pozemkové registrace.

Description

Vynález ae týká značkovače pro podzemní vyznačování, zahrnujícího v sobě pouzdro pro vnitřní rezonanční obvod, nebo odpovídající obvod citlivý na vyhledávací signály, obsahující elektrickou cívku.

Je známo, že podzemní objekty nebo lokální oblasti v zemi, například oblast kabelové spojky. Mohou být vyznačovány neviditelným a neruSivým způsobem kladením nebo zakopáváním značkovače v podobí takzvané uzemňovací cívky, tj. ploché krabice obsahující cívku o průměru 50 cm a spojenou s kondensátorem k vytváření rezonančního obvodu s daným rezonančním kmitočtem, například 50 kHz.

Taková uzemňovací cívka, jež může být umislována v hloubce asi 1 m, může být snímána s pomocí speciálního vyhledávacího zařízení sestávajícího z přenosného přístroje na způsob radaru, jenž vysílá dolů zaměřené impulsy se zvláštním kmitočtem a je přepínán na přijímač v průběhu časových intervalů mezi impulsy, čímž reaguje na odpovídající signály, k nimž dochází energetickým odrazem od uzemňovací cívky, jestliže je anténa přístroje umístěna nad cívkou.

Zmíněné uzemňovací cívky jsou snadno zamontovatelné v místech, kde již byla země vykopána, ale jinak jsou co do montáže nákladné, protože vyžaduji skutečnou kopáčskou práci. To platí zejména v těch případech, pokud byly uzemňovací cívky používány jenom v malém rozsahu pro hrubé vyznačování speciálních instalací, jako například spojovacích šachet nebo telefonních kabelů.

Je dokonce i známo, používání uzemňovací cívky se vzájemně odlišnými rezonančními kmitočty, například 80 kHz a 100 kHz, čímž může být zřizováno selektivní vyznačování pro odlišné typy instalací. Snímání pro cívku s 80 kHz může být prováděno vyhledávacím zařízením pracujícím s 80 kHz, aniž je tím narušováno snímáni takovými cívkami s 100 kHz, jež jsou náhodně přítomny v oblasti vyhledávání.

Účelem vynálezu je opatřit značkovač typu uzemňovací cívky, jenž je jak jednoduchý v konstrukci tak i snadno zamontovatelný do země, i z hlediska zvýšené přesnosti lokalizace, čímž budou mimořádně rozšířeny možnosti praktického využití značkovače.

Vynález vychází z pozorování, že lze v praxi konstruovat zmíněné uzemňovací cívky s průměrem zmenšeným do takové míry, že mohou na sebe brát tvar spíše svisle zaměřené tyče než tvar vodorovné desky, čímž budou zamontovatelné do země velmi zjednodušeným způsobem, například zapouštěním do vyvrtaných děr, aniž by to vyžadovalo jakoukoliv kopáčskou práci.

Toto pozorování je založeno na pokusech, jež ověřily, žé uzemňovací cívky alespoň udržují svoji účinnost, jestliže jsou navinuty na feritová jádra o malém průměru,, čímž se může pouzdro cívky vyskytovat jako válec o průměru například 5 cm a délce 15 až 20 cm. Takové cívky budou zamontovatelné s přesným zaměřením do úzkých děr, a se zřetelem k tomu, že tyto úzké díry se dají mimořádně snadno opatřit, v porovnání s výkopy pro široké cívky, budou cívky s feritickými jádry prakticky použitelné v míře zdaleka přesahující použitelnost zmíněných plochých cívek.

Takto tedy vynález dodá podmínky pro obecně rozšířené používání uzemňovacích cívek pro značkovací účely, tj. jak pro vyznačování zvláštních objektů nebo vedeni, tak i podle vynálezu pro vyznačování koordinačních bodů bez zvláštní relevance k materiálovým objektům, například hraničních bodů v systému pozemkové registrace, kde je takovéto používání uskutečňováno ve značném rozšíření a se zvýšenou přesností, s níž jsou značkovače podle vynálezu montovatelné a snímatelné.

r

Se zřetelem k tomu, že vynález bude takto vybízet k vzestupu v používání podzemních značkovačů, a to dokonce i pro úřední účely, bude obzvláště důležité, aby značkovače vykazovaly vysoký stupeň mechanické a elektrické stability a aby tyto značkovače byly ♦ montovatelné jako standardní výrobek za různých vnějších dielektrických podmínek, aniž by tyto rozdíly ovlivňovaly rezonanční kmitočet značkovačů do jakkoliv význačného stupně. Některé značkovače musí být montovány v suché zemi, jiné zase v prostředí podzemních vod, tak jak to dávají zcela rozdílné dielektrické podmínky, jež by mohly způsobovat výrazné změny v rezonančním kmitočtu. Dále by se jeětě mělo předvídat, že značkovače by měly zůstávat zsimontované a účinné v zemi po neobvykle dlouhý čas, například 50 až 100 let nebo i déle, a značkovače by měly být utěsněny proti vnikání vody, jež by mohlo měnit dielektrické podmínky uvnitř značkovačů.

Na věech předcházejících úvahách je tedy založen značkovač podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že cívka je namontována na tyči z feritu nebo podobného materiálu, zejména jako cívka jednovrstvá o průměru menším než 10 cm, a pouzdro značkovače je válcovitě podlouhlé s vnějším průměrem, jenž se rovná alespoň dvojnásobku průměru tyče, přičemž pouzdro značkovače sestává ze zcela vodotěsného materiálu s dobrými dielektrickými vlastnostmi a obsahuje cívku nesenou jádrovou tyčí ve středovém osovém kanálu, jenž je neprodyšně uzavřen a zejména vyplněn dielektriokým plnicím materiálem.

Ostatní provedení vynálezu vyplývají z jednotlivých podružných bodů definice jeho předmětu.

Nový nebo vyěěí účinek, dosahovaný vynálezem, lze vyvozovat z dále uváděných skutečností.

Značkovač podle vynálezu vykazuje zvýšenou užitečnost a stabilitu ve srovnání se známými plochými uzemňovacími cívkami, jednak protože může být vyráběn levněji a také daleko levněji montován, než je tomu u zmíněných cívek, jednak protože je jeho rezonanční kmitočet prakticky neovlivňován i zcela mimořádnými změnami v dielektrických vlastnostech montážních prostředí. Navíc jeětě je značkovač ve tvaru tyče zamontovatelný přesně svisle do země mnohem snadněji, než je tomu u ploché cívky zamontovatelné do země přesně vodorovně, tj. značkovač podle vynálezu může být snadno zamontován tak, aby vytvářel skutečně přesná vyznačeni bodu nebo úzké oblasti zemního povrchu, což nebylo záměrem dokonce ani u používaných známých plochých cívek.

Značkovač podle vynálezu představuje další výhodu v tom, že je dokonale účinný i při zamontování bezprostředně nad feromagnetickým objektem v zemi, například nad železným příklopem šachty nebo nějakým nahodilým železným objektem.

Zvýšená upotřebitelnost značkovačů podle vynálezu může být dále podpořena tou skutečností, že káždý bod může být vyznačován selektivním způsobem s pomocí dvou či několika různých cívek nebo rezonančních obvodů, například jednoho, jenž reaguje na všeobecný standardní kmitočet snímáni, a jednoho či několika v odezvě na kmitočty speciální identifikace zvláštních typů značkovacích bodů. Ve spojení s vynálezem mohou být takovéto rozdílné cívky nebo rezonanční obvody montovány nebo spoluvybudovány v bezprostřední vzájemné blízkosti ve směru feritového jádra.

Značkovače podle vynálezu budou převyšovat nejenom nad zmíněnými plochými uzemňovacími cívkami, ale i nad používáním například permanentních magnetických tyčí pro značkovací účely, jak již byly navrženy, ačkoliv se dají takové tyče snadno zamontovat do země; magnetické tyče se mohou měnit na magnetické vlivem zvenčí, a nahodilé železné objekty mohou být nebo se stát magnetickými, například vlivem osvětlovacích proudů, čímž se stane značkování velmi nespolehlivým.

Se zřetelem k tomu, že nynější značkovače jsou výhodné jak po stránce výrobní tak i nákladné, z hlediska přesnosti, selektivity a spolehlivosti, budou užitečnější v daleko širším měřítku, než tomu dosud bylo u jejich předchůdců. Bude možno vyznačovat zvýšený počet objektů, dokonce i s použitím většího počtu značkovačů, podél protáhlých objektů, jako například potrubí nebo kabelů.

233741 4

Mimořádně významný aspekt vynálezu nespočívá věak vůbec ve vztahu k přímému vyznačování objektů, ale ve vyznačování pevných bodů v systémech pozemkové registrace. Vyznačení hraničních bodů, například mezi soukromými pozemky, bylo již zmíněno jako příklad, ale mnohem výraznějším krokem ve využití vynálezu je zajištování zn8Čkování pro geodetické pevné body, jež budou později sloužit k usnadnění zeměměřické práce v příslušné oblasti, al již v širokém nebo úzkém měřítku. Bylo již demonstrováno a všeobecně akceptováno, že značkovače podle vynálezu jsou použitelné pro takovýto úřední účel.

Nová koncepce vynálezu z hlediska ustavování úředních geodetických pevných bodů je mimořádně významná a výhodná tím, že značkování jako takové nechce být předváděno materiálně a tudíž být na překážku řádných úprav zemních povrchů. Jestliže jsou pevné body zhruba známy z příslušných map, přesné polohy v terénu jsou objevitelné s pomoci příslušného vyhledávacího zařízení, a jakmile byla jednou nalezena poloha značkovače, může být bod dočasně vizuálně označen výtyčkou či podobně, načež může být zeměměřičská práce prováděna obvyklým způsobem.

Vynález bude nyní příkladně objasněn podle přiloženého výkresu, na němž představuje obr. 1 perspektivní rozložený pohled na značkovač a obr. 2 pohled v řezu na montáž značkovače v zemi.

Značkovač podle obr. 1 zahrnuje v sobě vnější pouzdro 2 ve tvaru tyče, jíž je silnostěnná trubka z PVC nebo podobného materiálu s dobrými mechanickými a dielektrickými vlastnostmi a velmi nízkou absorpcí vody. Pouzdro nebo trubka 2 jsou na dně uzavřeny, celistvě, je-li pouzdro líto pod tlakem, zejména pak z polyetylénu, anebo s pomocí jiného vhodného těsnicího ucpávacího materiálu, jestliže je pouzdrem 2 část trubky, odříznutá z průtlačně lisované trubky z materiálu PVC.

V obou případech má pouzdro 2 středový kanál £, jenž je na jednom konci otevřen a upraven pro příjem feritové tyče 6, na níž je navinuta elektrická cívka 8, jejíž protilehlé konce jsou propojeny prostřednictvím kondenzátoru 10 pro vytváření rezonančního obvodu majícího zejména rezonanční kmitočet 50 až 200 kHz.

Cívka 8 je jednovrstvá, čímž může středový kanál £ mít průměr, jenž je pouze o takový 1 mm větší než průměr jádrové feritové tyče 6. Kondenzátor 10 se ovšem připočítává k tloušlce feritové tyče 6, ale za účelem minimalizace volného prostoru kolem feritové tyče 6 po jejím zasunutí do středového kanálu .£ je stěna středového kanálu £ opatřena vybráním 12 pro přejímání kondenzátoru 10.

Ve výrobě se dbá na to, aby zbývající volný prostor uvnitř středového kanálu po zasunutí feritové tyče 6 do něho byl zcela vyloučen zavedením vhodného vodotěsného slévárenského materiálu, například umělé pryskyřice. Také vršek středového kanálu £ je vyplněn takovým materiálem nad horním koncem feritové tyče 6, anebo je konec středového kanálu absolutně těsně uzavřen jakýmkoliv jiným vhodným materiálem tak, aby bylo pozitivně vyloučeno vnikání vody do bezprostředního okolí cívky 8,

Cívka 8 bude tedy přítomna v téměř trvalých přímých prostředích, jež budou vykazovat konstantní a dobré dielektrické vlastnosti. V důsledku výrazné tloušíky trubkovitého pouzdra 2 cívka 8 bude zakoušet tyto dobré vlastnosti prakticky bez zřetele k dielektrickým vlastnostem vnějších prostředí pouzdra 2, a rezonanční kmitočet obvodu, sestávajícího z elektrické cívky 8 a kondenzátoru 10. zůstane prakticky konstantní za všech montážních podmínek značkovače, což mé v praxi největší význam.

23374’

Obr. 2 ukazuje značkovač JJ zamontovaný v úzké a později zaplněné zemní díře 16. Jako volitelné možnost je také znázorněno, že na vrěku značkovače 14 jsou ještě umístěny další, krátké značkovací jednotky 18. 20. jež představují přídavná utěsněná pouzdra, z nichž každé obsahuje rezonanční obvod s určitým zvláštním nebo zvoleným rezonančním kmitočtem pro selektivní identifikaci. Tato pouzdra, aniž mají jakékoliv dlouhé cívkové jádro, jsou plně účinné při umístění v ose feritového jádra značkovače 14. Alternativně, je-li žádoucí specifická kombinace rezonančních kmitočtů pro celou řadu značkovačů, mohou být tyto značko vače vytvářeny s různými obvody umístěnými na tomže jádře ó.

Specifická výhoda vynálezu spočívá v tom, že různé rezonanční obvody, i třeba umístěné těsně u sebe, nikterak rušivě neovlivňují rezonanční kmitočet kteréhokoliv z nich, a v praxi tedy se nemusí různé rezonanční kmitočty od sebe příliš odchylovat, aby byly spolehlivě, selektivně sníraatelné. Rozdíl nemusí být větší než 5 až 10 kHz, což je méně než polovina ve srovnání s cívkami zmíněného známého typu.

V praktickém příkladě je vnější průměr trubkovitého pouzdra 2 40 mm a jeho délka 210 mm. Průměr feritové tyče 6 je ‘ 0 mm a její délka 200 mm. Elektrická cívka S má 90 závitů v jedné vrstvě, délku 60 mm, a kondenzátor 10 má kapacitu 3,3 nF, což vše odpovídá rezonančnímu kmitočtu 82 kHz. Feritová tyč 6 dlouhovlnového typu, jak je používán pro vestavěné rádiové areály. Za normální je považována dolní mez rozsahu kmitočtů u tohoto materiálij 200 kHz, ale pro daný účel byla shledána použitelnou dokonce i pod 100 kHz, kde jsou přípustné vyhledávací kmitočty jako nenarušující ostatní signálovou komunikaci.

Známé značkovače sloužily hlavně doslova k tomu, aby ukazovaly cestu k sobě, jakmile byly jednou shora zhruba sejmuty. Značkovač podle vynálezu může ovšem sloužit témuž účelu ve spojení s vyznačováním objektů k vyhledávání v zemi, ale podle již zmíněného speciálního aspektu vynálezu, kdy značkovač je používán pro geodetické a podobné vyznačování, je důležité, aby účelem značkovače nebylo nic jiného než vyznačit místo povrchového bodu P nad značkovačem, jak znázorněno na obr. 2. Pro úřední používání bude se jevit požadavkem, aby mohl být povrchový bod P lokalizován s krajní přesností, i když se rovina povrchu po zamontování značkovače mírně změnila, a pokusy prokázaly, že značkovač podle vynálezu je dobře způsobilý k tomu, aby vyhovoval podmínkám zmíněné vysoké přesnosti, jestliže byl přesně zamontován a je vyhledán s pomocí patřičně přesného vyhledávacího přístroje.

Budou se naskýtat četné možnosti sofistiky způsobu práce či způsobu odezvy značkovačů. Tak například mohou značkovače obsahovat aktivní prvky pro tvorbu specifických identifikačních signálů v odezvě na cívku ovládanou potřebným charakteristickým kmitočtem nebo jinak s pomocí charakteristických signálů vytvářených a přenášených shora, například specifickými sledy impulsů. Zmíněné aktivní prvky mohou být napájeny prouděn z baterie nebo z napájecího obvodu ovládaného bezdrátovou energetickou radiací shora. Baterie mohou být nabíjeny stejným způsobem.

Je-li vyhledávací signál založen na impulsech, lze vytvářet signály s různou odezvou z pasivního cívkového obvodu, například s pomocí měniče kmitočtu, jenž je ovládán počáteční rezonancí, nebo uváděním v činnost obvodu pro modulaci rezonančního signálu. Obvod značkovače může být dokonce přizpůsoben i tak, aby byl ovladatelný pro odezvu jedině s pomocí kódovaných ovládacích signálů od vyhledávacího přístroje. Navíc ještě může být odpovídající soustava spojů či obvodů značkovače naprogramovatelná k vytváření individuálních informací, například co se týče vzdáleností a směru k jinému vyznačenému bodu, a takovéto programování může být prováděno dokonce i s pomocí vhodného bezdrátového ovládání. Lze uznat, že veškeré tyto i další odpovídající možností nepotřebuji detailního popisu na tomto místě, protože jsou známy odborníkům v příslušné oblasti technologie.

Jestliže jsou značkovače používány pro geodetické vyznačování, nejsou nikterak vázány na umisíovéní na neutrálních nebo chráněných místech, a proto bude vždy možné montovat značkovač na takovém místě, z něhož je viditelný jiný vyznačený bod, při dočasném vizuálním označení, a velmi důležitým výsledkem toho je, že měření v terénu mohou být zakládána na přesné čáře spojení mezi dvěma známými body bez jakýchkoliv problémů z hlediska vyhledávání správného severního směru nebo jiných nevyznačených parametrů. Vyznačené body neměly by být nezbytně umistovény podle nějakého striktního koordinačního vzoru, jestliže jsou známy jenom jejich absolutní souřadnice v nadřazeném koordinačním systému.

Nutno uznat, že geodetický aspekt vynélezu je krajně důležitý, protože opatřuje nové možnosti při vybudování značkovacího systému, jenž je použitelný mnohem podrobněji a mnohem snadněji, než je tomu u systémů konvenčních. Hlavní podmínky pro tento výrazný důsledek spočívají v tom, že značkovače jsou levné ve výrobě jako standardní produkt necitlivý vůči instalaci v různých typech přímého prostředí, snadno montovatelné v přesných polohách, nezměnitelné po mnoho let a reagující na vyhledávací signály vysoce spolehlivým, přesným a selektivním způsobem. Popsaný značkovač podle vynálezu splňuje veěkeré tyto podmínky, ale je samozřejmé, že vynález nezbytně zahrne, pro účely terénního vyznačování, použiti jakéhokoliv typu značkovače shodně splňujícího veěkeré tyto podmínky, al již je či nikoliv odezva značkovače zásadně podmiňována účinkem rezonančního obvodu, takže vynález zahrne, pro tento obzvláštní účel použití, jakýkoliv značkovač účinný k vytváření z podzemní polohy dobře vymezeného a dobře lokalizovaného výstupního pole v sousedství zemního povrchu tak, aby bylo umožňováno povrchové umístění značkovače s vysokou přesností s pomocí vhodného vyhledávacího zařízeni.

V předcházejícím popisu byla věnována specifická pozornost značkovačům zahrnujícím v sobě rezonanční obvod. Je samozřejmé, že základním požadavkem je přenos bezdrátové energie mezi povrchovým přístrojem a značkovačem a že je tedy k tomuto účelu důležité používat rezonančního obvodu kvůli zabraňování ztráty energie. Vynález není však v podstatě omezen na ideální řešení v tomto směru, tj. mohou být používány i jiné systémy přenosu energie, aí již založené na magnetické indukce nebo na elektromagnetických vlnách. Značkovače, nazývané také sondami, mohou být typicky montovány v hloubce asi jednoho metru nebo všeobecně mezi 60 cm a dvěma metry, a zejména při hloubkové montáži může být kritické, aby byla ztráta energie udržována na minimu.

Ještě 3tojí za zmínku, že značkovače podle vynálezu mohou být vyhledávatelné či snímatelné nejenom s pomoci již popsaných radiolokačních zařízení, ale i jiného typu známých vyhledávacích zařízení, jež mají vysílací a přijímací antény pro plynulý provoz během vyhledávání.

Claims (7)

1. Značkovač pro podzemní vyznačování, zahrnující v sobě pouzdro pro vnitřní rezonanční obvod nebo odpovídající obvod citlivý na vyhledávací signály, obsahující elektrickou cívku, vyznačující se tím, že elektrická cívka (8) je namontována na jádrové tyči (6) z feritu nebo podobného materiálu, zejména jako jednovrstvová cívka o průměru menším než 10 cm, a vnější pouzdro (2) značkovače (14) je válcovitě podlouhlé s vnějším průměrem, jenž se rovné alespoň dvojnásobku průměru jádrové tyče (6), přičemž toto pouzdro (2) sestává ze zcela vodotěsného materiálu s dobrými* dielekrickými vlastnostmi a obsahuje elektrickou cívku (8) nesenou jádrovou tyčí (6) ve středovém osovém kanálu (4), jenž je neprodySně uzavřen a zejména vyplněn dielektrickým plnicím materiálem.

2. Značkovač podle bodu 1, vyznačující se tím, že pouzdro (2) je zhotoveno jako kruhový válec ve tvaru vytlačené trubky z polyvinylchloridu (PVC) či podobně anebo jako pod tlakem litá, na jednom konci uzavřené součást z polyetylénu (PEII) či podobně, vykazující stěnovou tloušlku 5 až 30 mm.

3. Značková? podle bodu 1, vyznačující se tím, že elektrické cívka (8) je namontována na dlouhovlnné -feritové jádrové tyči (6) a tvoří část obvodu vykazujícího rezonanční kmitočet 70 až 2?0 kHz.

4. Značkovač podle bcdu 1, vyznačující se tím, že v sobě zahrnuje jako pomocnou součást separátní pouzdro se značkovacími jednotkami (18, 20), obsahující rezonanční obvod s odciiylným rezonančním kmitočtem a namontovatelné na vršku prvotního značkovače (14)

5. žnačkovač podle bodu 1, vyznačující se tím, že v sobě zahrnuje dva nebo více rozdílných rezonančních obvodů a/nebo aktivních prvků pro tvorbu selektivních výstupních, shora snímatelných signálů.

6. Použití značkovače podle bodu 1 jako části geodetického nebo podobného vyznačovacího systému, přičemž značkovač je zamontován v zemi pod geodetickými povrchovými body (?) k jejich lokalizaci a opětnému vyhledávání vhodným vyhledávacím zařízením.

7. Použití podle bodu 6, přičemž kterýkoliv značkovač je zamontován pod povrchovým bodem (P), jenž je při vizuálním vyznačení viditelný od alespoň jednoho jiného vyznačeného povrchového bodu (P) v geodetickém systému.