DK160025B - Anlaeg til lokalisering af nedgravede kabler eller roer - Google Patents

Description

! DK 160025 B

Opfindelsen angår et anlæg til lokalisering af nedgravede 5 kabler eller rør og som angivet i krav l's indledning.

Lokaliseringen af nedgravede rør eller kabler foregår normalt på den måde, at de ved nedlægningen indtegnes på et kort, ved hjælp af hvilket man så måler sig frem til det omtrentlige 10 sted for kablets eller rørets placering, hvis en fejl gør en opgravning nødvendig. Hvis tidsrøvende prøvegravninger skal undgås, må indtegningen på kortet foretages med stor nøjagtighed, og da kabler og rør ofte må nedlægges på steder, hvor mærkepæle ikke kan stå uforstyrret, må der foretages nøjagtige 15 landmålinger, hver gang kablerne eller rørene skal genfindes.

Stedbestemmelse af faste eller bevægelige objekter ved hjælp af radiobølger er velkendt. Således angår f.eks. USA patentskrift nr. 3.848.254 en metode til lokalisering af køretøjer, 20 som består i, at en centralstation sender et signal til en sender, der er anbragt i køretøjet, hvilket signal starter udsendelsen af impulser moduleret på en bærebølge. Denne bærebølge modtages af et antal faste stationer, som demodulerer signalet og sender det til den centralstation, hvor der fore-25 tages en fasesammenligning og en deraf beregnet positionsbestemmelse af køretøjet.

Fra USA patent nr. 3.774.215 kendes et anlæg til stedbestemmelse af et køretøjs position under anvendelse af de i krav 30 l's indledning angivne midler. Målet med dette kendte system er at sikre en nøjagtig positionsbestemmelse af et antal bevægelige genstande, f.eks. skibe eller køretøjer eller lignende, ved hjælp af en kommunikations-station uden forstyrrelser fra kommunikationen fra andre kommunikations-35 stationer eller bevægelige genstande.

Denne og andre kendte metoder til radioteknisk positions-

2 DK 160025 B

bestemmelse er ikke anvendelige til lokalisering af nedgravede kabler og rør i overensstemmelse med opfindelsen, idet der må stilles følgende krav: 5) De geografiske data for de nedgravede kabler/rør skal opbevares permanent og på en sådan måde, at de kan visualiseres i form af et kort indeholdende oplysninger om kystlinier, veje, matrikelskel etc.

2Q I hvert fald den "mobile station", som anvendes til genfinding af kablet/røret, må kunne modtage de nødvendige data til en orientering i forhold til karakteristiske træk af landskab eller bebyggelser i det pågældende område. Dette medfører, at korrektionsberegninger og interpolationer må ske automatisk og 15 uden at belaste den mobile station med tungt edb-udstyr.

3) Den mobile station skal være så let, at den uden besvær kan bæres af en enkelt person og skal kunne betjenes af personer uden specialuddannelse. Dette medfører, at den mobile stations 20 sendeeffekt er ringe.

Det er derfor formålet med opfindelsen at anvise et anlæg til lokalisering af nedgravede rør eller kabler, hvorved det ikke alene er muligt at bestemme den geografiske position af røret 25 eller kablet, men også at lokalisere ethvert punkt på kablet eller røret med så stor grad af nøjagtighed, at det kan af-dækkes, uden at prøvegravninger er nødvendige.

Dette opnås ved at udforme anlægget ifølge opfindelsen som 30 angivet i krav l's kendetegnende del.

I et sådant anlæg vil en hovedstation på anfordring af en målestation aktivere udsendelsen af positionsbestemmende signaler fra en udvalgt gruppe af relæstationer til måle-35 stationen, som videregiver resultatet af positionsbestemmelsen til hovedstationen, der omregner det til en geografisk stedbestemmelse på grundlag af data, som findes i edb-anlæggets 3 DK 1 η Ω Ο ?. 5 Β datalager. I tilfælde af kabel/rørnedlægninger registreres stedbestemmelsen, og i tilfælde af genfinding af det nedgravede kabel/rør tilbagesendes stedbestemmelsen tillige med de karatkteristiske geografiske data for det pågældende sted med 5 markering af kablets/rørets position.

Hovedstationen kan og bør have midler til kontrol af stedbe-stememlsens nøjagtighed. Radiobølgers udbredelseshastighed varierer med luftens temperatur og fugtighed. Polarisa-10 tionsretning og fase kan ændres af reflektioner fra bygninger og metalgenstande.

I stærkt kuperet terræn eller ved permanent eller midlertidig anbringelse af relæstationer på høje bygninger kan højde-15 forskelle spille en rolle for målenøjagtigheden. Det er klart, at stedbestemmelsen ikke behøver at være et korrekt geografisk mål. Koordinaterne til et bestemt målepunkt, som er fastlagt ved radiobølger fra to eller flere relæstationer, skal kunne reproduceres med den krævede nøjagtighed, d.v.s. at måleresul-20 tatet for en bestemt position af målestationen skal være entydigt for denne position og forskelligt fra måleresultatet for en hvilken som helst anden position, men da det ikke er sikkert, at stedbestemmelsen foretages ved hjælp af den samme gruppe relæstationer ved genfindelse som ved nedlægninger, kan 25 en korrektion af højdeforskelle være nødvendig. Denne korrektion kan foretages ved, at relæstationerne har to antenner anbragt med en kendt højdeforskel, således at det ud fra tidsforskellen mellem ankomsten af signaler fra de to antenner er muligt at korrigere for højdeforskelle. Det er også muligt at 30 oplagre topografiske data i edb-anlægget, således at korrektionerne kan udføres automatisk.

Dersom der anvendes midlertidige relæstationer, kan disse have et måleudstyr svarende til de mobile målestationer, således at 35 deres placering i forhold til permanente relæstationer kan fastlægges og indlæses i edb-anlæggets programbibliotek. Det kan være af betydning at forsyne samtlige relæstationer med et

DK 160025B

4 sådant udstyr, som kan aktiveres fra hovedstationen. Denne kan så ved efter tur at behandle de enkelte relæstationer som målestationer fastlægge den indbyrdes afstand mellem dem. Hvis de derved opnåede data ikke stemmer overens med oplagrede 5 data, kan der eventuelt beregnes korrektioner for ændringer af radiobølgernes udbredelseshastighed på grund af atmosfæriske forhold.

Den mobile målestation skal som nævnt ovenfor ikke være 10 tungere, end den kan bæres af en enkelt person, hvorfor den kun skal indeholde det nødvendige udstyr til kommunikation med hovedsenderen og til modtagning af signaler fra nærliggende relæstationer samt de nødvendige elektroniske tællere til at måle de relative tidspunkter for ankomsten af signaler. Disse 15 tællere kan startes af det først ankomne signal, men kan også startes af et signal fra hovedsenderen.

Markeringen af kablet/røret eller af stedet, hvor målestationen befinder sig, kan foregå på den måde, at den i for-20 længelse af målestationens antenne er en "pegepind", f.eks. et teleskoprør, med hvilket operatøren peger på kablet/røret, samtidig med at der sendes et signal til hovedstationen om, at der nu kommer resultat af en positionsmåling eller en anmodning om en positionsangivelse.

25

Ved nedlægning af kablet/røret kan intervallerne mellem markeringerne gøres afhængige af, hvor retlinet kablet/røret nedlægges det pågældende sted, idet hovedstationens edb-anlæg kan bestemme et vilkårligt punkt på kablet/røret ved inter-30 polation. Intervallernes længde kan bestemmes skønsmæssigt af operatøren, men den mobile station kan også udføres til montering på kabelploven eller rendegraveren, og traktoren for disse forsynes med organer til elektronisk måling af kørselshastighed og ratdrejningen, hvilke målinger så automatisk 35 styrer intervallerne mellem positionsmarkeringerne.

Kommunikationen mellem hovedstation og målestation kan fore- 5

DK 160025B

tages på forskellig vis. Dersom hovedstation er bemandet, hvilket ikke er en nødvendighed, kan der føres samtale på sædvanlig måde, og operatøren kan medføre et kort over den pågældende egn. En sådan off-line kommunikation er ikke praktisk.

5 Målestationen bør foruden det nødvendige tidsmåleudstyr være forsynet med en dataskærm og mindst én af hovedstationerne have midler til at optegne de geografiske data for den pågældende egn i form af kortskitser samtidig med en markering af et nedlagt kabel/rør og en markering af målestationens posi- 10 tion. Kommunikationen med hovedstationen kan foregå ved hjælp af et simpelt tastatur. Målestationen kan kort sagt være udformet som en "intelligent" terminal for hovedstationens datalager.

15 En realisation af opfindelsen forklares i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 skematisk viser et anlæg ifølge opfindelsen, 20 fig. 2 viser et simplificeret blokdiagram for en målestation, fig. 3 viser et simplificeret blokdiagram for en hovedstation, og 25 fig. 4 viser et blokdiagram for automatisk styring af frembringelsen af geografiske koordinater ved kabelnedlæggelse.

30 X fig. 1 er vist symboler for nogle landskabselementer, som normalt er aftegnet på et kort: bygninger B, bakker eller høje H, større træbeplantninger W, veje R og kystlinier K. Rundt omkring i det viste terræn er placeret relæstationer RS1-RS4.

De kan som vist have antenner placeret på hustage, på bakke- 35 toppe eller bygninger fremstillet til det specielle formål.

En mobil målestation MS anvendes i fig. 1 til genfindelse af

6 DK 160025 B

et nedgravet kabel antydet med den punkterede linie C. Alle stationerne kommunikerer som antydet ved stor-punkterede linier med en ikke vist hovedstation HS, som på anfordring af den person, der betjener målestationen, sender en kortskitse 5 til denne, som vises på en dataskærm D. Den mobile station med dataskærm er vist i større målestok nederst i fig. 1. Samtidig starter hovedstationen en cyklisk aktivering af et antal relæstationer, på figuren RSI, RS2 og RS3, som så udsender afstandsbestemmende signaler, der modtages af målestationen, 10 som måler tidspunktet for signalernes ankomst i forhold til et referencetidspunkt, der f.eks. kan være tidspunktet for det først ankomne signal. Resultatet af målingen sendes til hovedstationen HS, der ud fra kendskabet til relæstationernes placering og topografiske forhold omregner resultatet til 15 koordinater, som vises på dataskærmen D. På dataskærmen er også kabelføringen vist tillige med det punkt på kablet, som skal undersøges. Kabellængden fra et fikspunkt til fejlstedet er udmålt ved sædvanlig fejlmålingsapparatur, og da kabellængden fra markeringspunkt til markeringspunkt er kendte data 20 opmagasineret i datalageret, kan fejlstedets position let beregnes.

Når den mobile station er kommet tilstrækkelig nær til det ønskede punkt, kan hovedstationen skifte fra kortskitsen til 25 et koordinatnet, som svarer til et areal på nogle få kvadratmeter omkring fejlstedet og således tillader en stedbestemmelse, der er tilstrækkelig nøjagtig til at markere det sted, hvor der skal graves for at blotlægge kablet.

30 Den sikreste positionsbestemmelse fås ved at anvende mindst tre relæsendere. Som eksempel antages, at RSI, RS2 og RS3 i cyklisk rækkefølge styret af hovedstationen bringes til at udsende kortvarige ultrahøjfrekvente impulser, som modtages af målestationen, der bestemmer tidsforskellen ^3-t2 35 tg-t^ over passende antal impulscykler og sender resultatet til hovedstationen, som beregner middelværdi og standardafgivelse af måleresultaterne. Dersom standardafvigelserne er 7

DK 16 (10 2 5 B

større end den krævede målenøjagtighed, må de kasseres og nye målinger foretages, eventuelt ved at aktivere flere eller andre relæsendere. To af de tre tidsforskelle er nok til en stedbestemmelse, men den tredie bør tages med som kontrol.

5 Dersom der skal korrigeres for højdeforskelle, er det nødvendigt at have den tredie differens med.

I fig. 2 er vist et stærkt forenklet principskema for den mobile målestation. Grundelementerne i denne station er en 10 antenne 1, der ved hjælp af omskiftere 2, kan kobles enten til en sender 3 eller en modtager 4. Modtageren er via en demodulator 5 tilsluttet en kontroldel 6 med en dataskærm 7 og mikrotelefon 8. Kontroldelen 6 er også tilsluttet senderen 3 over en modulator 9. I kontroldelen er indbygget de elektro-15 niske tællere, som bestemmer den relative ankomsttid for impulser fra relæsendere tillige med de faste "instrukser", som er nødvendige for, at målestationen kan fungere som dataterminal .

20 Som vist i fig. 3 består hovedstationen i store træk af en sender 10 og en modtager 11, der begge er tilknyttet et kontrolorgan 12 over henholdsvis en modulator 13 og en demodulator 14. Kontrolorganet har indbygget de nødvendige organer for manuel og automatisk betjening, d.v.s. at den fungerer som 25 central styreenhed for indlæsning og udlæsning af data og bearbejdning af disse. Kontrolorganet har adgang til et datalager 15. Dette datalager kan være fælles for flere hovedstationer, ligesom dele af det nødvendige udstyr til behandling af indkommende og udgående data kan være fælles.

30

En væsentlig fordel ved opfindelsen er, at de geografiske data for et nedlagt kabel kan fås af det samme udstyr, som bruges til genfindingen, altså at de nødvendige data for genfindingen kan produceres af samme udstyr som det, der er forklaret i 35 beskrivelsens almindelige del. Det er væsentligt, at hovedstationens datalager ikke fyldes med unødvendige positionsangivelser. Ifølge opfindelsen kan som nævnt afstanden mellem

DK 160025 B

8 markeringspunkterne varieres i overensstemmelse med, om kablet er nedlagt omtrent retlinet eller danner kurver. Princippet heri er vist skematisk i fig. 4, hvor der er et apparat 16, som måler drejningsvinklen af rattet af en traktor, og et 5 apparat 17, som måler omdrejningerne af et traktorhjul og dermed kørselshastigheden. Måleresultaterne omsættes til elektriske størrelser, der styrer frekvensen af en impulsgenerator 18, som for hver impuls bevirker aktivering af en målestation 19 som beskrevet i fig. 2.

10

Claims (10)

1. Anlæg til lokalisering af nedgravede kabler eller rørledninger omfattende 5 a) et antal relæstationer (RS1-RS4), hver omfattende en sender, og hvor mindst én af relæstationerne er anbragt på en fast position med nøjagtig kendt geografisk placering, 1)0 mindst én mobil målestation (MS, 19) med et fremvisningspanel (D,7) og en sender/modtager (1-4), indrettet til at bestemme data repræsentative for forskellen i afstand for positionssignaler udsendt fra relæstationerne til den respektive målestation og til at videresende disse data, 15 c) mindst én fast eller mobil hovedstation (HS) omfattende en sender/modtager (10,11), og hvor hovedstationen er udstyret med en datamaskine (12), der er indrettet til at beregne den geografiske position for hver målestation ud fra de modtagne 20 data fra hver målestation og på grundlag af de geografiske data for relæstationerne, og at videresende resultatet til de respektive målestationer, kendetegnet ved, 25 d) at hver målestation (MS,19) omfatter kredsløb (6), der er indrettet til at måle forsinkelsen mellem ankomsttidspunkterne for positionssignalerne fra de aktiverede relæstationer, hvilke forsinkelser repræsenterer nævnte forskelsdata, 30 e) at der i forbindelse med datamaskinen (12) findes et lager (15), der indeholder topografiske data for områdets karakteristika, hvori kablet eller rørledningen er nedgravet, samt positionsdata for forløbet af kablet eller rørledningen i for- 35 hold til områdets karakteristika, hvilke positionsdata indføres i datamaskinens lager i forbindelse med nedgravningen, og som sammenholdes med data modtaget fra hver målestation, DK 160025 B 10 f) at hver hovedstation (HS) er indrettet til ved påkrav fra en målestation at starte udsendelse af positionssignaler fra en udvalgt gruppe af relæstationer (RS1-RS4) og til at videresen- 5 de de beregnede goegrafiske positioner for hver målestation til sidstnævnte station sammen med de tilhørende topografiske data, og g) at fremvisningspanelet (D,7), som svar på de videresendte data 10 fra hovedstationen, er indrettet til at frembringe en grafisk fremvisning af forløbet af kablet eller rørledningen i dets omgivelser sammen med positionen af de tilhørende målestationer.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hovedstationerne har midler til at kontrollere måleresultaternes nøjagtighed og i tilfælde af unøjagtighed at forårsage udsendelse af signaler fra andre relæstationer.

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hovedstationerne er udstyret med instrumenter, såsom belysningsmåler, hygrometer, barometer, termometer etc. til registrering af vejrforholdene under målingen, og at disse data indgår i databehandlingen af måleresultatet (12). 25

4. Anlæg ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at de faste stationer er udstyret med instrumenter til registrering af vindretning, vindhastighed og vindstyrke og især til registrering af antennemastens svingninger, og at disse 30 data indgår i databehandlingen af måleresultatet (12).

5. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kontrolmidlerne indbefatter midler til automatisk korrektion for højdeforskelle mellem relæstationerns antenner og måle- 35 stationens antenne.

6. Anlæg ifølge krav 5, kendetegnet ved, at DK 160025 B 11 relæstationer, der er anbragt i et stærkt kuperet terræn, udsender signaler fra to antenner anbragt over hinanden med kendt afstand.

7. Anlæg ifølge ethvert af de foregående krav 1-6, ken detegnet ved, at i hvert fald de ikke permanent placerede relæstationer har et udstyr svarende til målestationerne til fastlægglese af deres placering i forhold til andre relæstationer. 10

8. Anlæg ifølge ethvert af de foregående krav 1-7, kendetegnet ved, at hver målestation er udformet som en dataterminal til en hovedstation.

9. Anlæg ifølge krav 8, kendetegnet ved, at hver målestation har en "pegepind" i form af et teleskoprør, der er anbragt således, at det bestemmer stationsantennens lodlinie.

10. Anlæg ifølge krav 8, kendetegnet ved, at hver 20 målestation er udformet til anbringelse på en kabelplov eller en gravemaskine, hvis traktor er forsynet med måleorganer (16,17) til måling af kørselshastighed og ratdrejning og til omsætning af målingerne til elektriske styresignaler til en impulsgenerator (18), som for hver impuls aktiverer frem- 25 bringeisen af en positionsbestemmelse ved hjælp af aktiverede relæstationer og registrering af positionsbestemmelserne i en hovedstations datalager.