ES2511941A1 - System and method of locating and mapping buried assets (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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- ES2511941A1 ES2511941A1 ES201430309A ES201430309A ES2511941A1 ES 2511941 A1 ES2511941 A1 ES 2511941A1 ES 201430309 A ES201430309 A ES 201430309A ES 201430309 A ES201430309 A ES 201430309A ES 2511941 A1 ES2511941 A1 ES 2511941A1
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Abstract
Description
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SISTEMA Y MÉTODO DE LOCALIZACIÓN Y CARTOGRAFÍA DE ACTIVOS ENTERRADOS SYSTEM AND METHOD OF LOCATION AND CARTOGRAPHY OF BURIED ASSETS
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
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El objeto de la presente invención es un sistema de localización y cartografía de servicios enterrados que combina la adquisición simultánea de una matriz de antenas de georradar (GPR, Ground Penetrating Radar) que está configurada para posicionar los objetos enterrado y visualizarlos en un espacio tridimensional, así como una matriz de sensores de inducción The object of the present invention is a buried services location and mapping system that combines the simultaneous acquisition of a matrix of georradar antennas (GPR, Ground Penetrating Radar) that is configured to position buried objects and visualize them in a three-dimensional space, as well as an array of induction sensors
10 electromagnética (EMI, electromagnetic induction) que está configurada para localizar y diferenciar las líneas con corriente eléctrica o las líneas con un núcleo conductor, tal como los cables para suministro eléctrico o de comunicaciones. Electromagnetic induction (EMI) that is configured to locate and differentiate lines with electric current or lines with a conductive core, such as cables for power supply or communications.
La presente invención está dirigida a la mejora de los sistemas y métodos de cartografía de The present invention is directed to the improvement of the mapping systems and methods of
15 los servicios públicos del subsuelo. La presente invención también está dirigida a sistemas y métodos que permitan definir la naturaleza de los servicios públicos subterráneos. 15 underground public services. The present invention is also directed to systems and methods that allow defining the nature of underground public services.
Estado de la técnica State of the art
20 El georradar es usado en multitud de áreas como, por ejemplo, en búsquedas arqueológicas, obra civil, minería y en la detección de minas antipersonas. Esta técnica ofrece un método rápido y no destructivo para el mapeado y análisis del subsuelo desde una profundidad centimétrica hasta centenares de metros. El georradar se basa en la emisión y recepción de pulsos electromagnéticos entre el rango de frecuencias de los 10 MHz y 5 GHz, donde los 20 The georradar is used in many areas such as archeological searches, civil works, mining and in the detection of antipersonnel mines. This technique offers a fast and non-destructive method for mapping and subsoil analysis from a centimeter depth to hundreds of meters. The georradar is based on the emission and reception of electromagnetic pulses between the frequency range of 10 MHz and 5 GHz, where the
25 pulsos son emitidos y recibidos por antenas que escuchan los reflejos producidos en los contactos entre diferentes materiales con diferente permitividad dieléctrica. 25 pulses are emitted and received by antennas that listen to the reflections produced in the contacts between different materials with different dielectric permittivity.
Durante las últimas dos décadas el georradar ha sido cada vez más utilizado como parte de un arsenal de herramientas para localizar y automatizar la cartografiar de los servicios During the last two decades, the georradar has been increasingly used as part of an arsenal of tools to locate and automate the mapping of services
30 públicos enterrados, tal y como se describe en [Al-Nuaimy, W., Y. Huang, M. Nakhkash, 30 buried publics, as described in [Al-Nuaimy, W., Y. Huang, M. Nakhkash,
M.T.C. Fang, V.T. Nguyen, A. Eriksen. (2000): “Automatic detection of buried utilities and solid objects with GPR using neural networks and pattern recognition”. Journal of Applied Geophysics, 43, 157-165] o en [Simi, A., S. Bracciali, G. Manacorda (2008): “Hough transform based automatic pipe detection for array GPR: Algorithm development and on-site tests”. M.T.C. Fang, V.T. Nguyen, A. Eriksen. (2000): “Automatic detection of buried utilities and solid objects with GPR using neural networks and pattern recognition”. Journal of Applied Geophysics, 43, 157-165] or in [Simi, A., S. Bracciali, G. Manacorda (2008): "Hough transform based automatic pipe detection for array GPR: Algorithm development and on-site tests".
35 Radar Conference. RADAR '08. IEEE]. 35 Radar Conference. RADAR '08. IEEE].
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La metodología utilizada actualmente incluye la creación de una malla ortogonal de perfiles de georradar más la radiación de las tapas de inspección para su posicionamiento y el seguimiento de líneas con corriente mediante localizadores de radio frecuencia. Finalizada la adquisición, cada perfil de georradar es analizado buscando hipérbolas de difracción, estas son producidas por objetos puntuales con una permitividad dieléctrica diferente al material que los rodea, usualmente se identifican como servicios enterrados. En la figura 1 se muestra como se generan estas geometrías hiperbólicas a partir de un objeto puntual. Estos objetos puntuales son posicionados y visualizados en planta para determinar la posible trayectoria de los servicios. The methodology currently used includes the creation of an orthogonal mesh of georradar profiles plus the radiation of the inspection covers for positioning and the monitoring of lines with current by means of radio frequency locators. After the acquisition, each georradar profile is analyzed for diffraction hyperbolas, these are produced by specific objects with a different dielectric permittivity to the surrounding material, usually identified as buried services. Figure 1 shows how these hyperbolic geometries are generated from a specific object. These specific objects are positioned and displayed on the floor to determine the possible trajectory of the services.
Posiblemente parte de las hipérbolas detectadas representan servicios enterrados, sin embargo, estas heterogeneidades pueden proceder de otros objetos del subsuelo como raíces, cavidades, cimentaciones, o cualquier otra similar. Así pues, las trayectorias de los servicios delineados con esta metodología poseen un alto nivel de interpretación subjetiva que resuelve la presente invención. Possibly part of the detected hyperbolas represent buried services, however, these heterogeneities can come from other objects of the subsoil such as roots, cavities, foundations, or any other similar. Thus, the trajectories of the services delineated with this methodology have a high level of subjective interpretation that resolves the present invention.
La solución a esta problemática es la adquisición de datos 3D de georradar en resolución completa [Grasmueck, M., R. Weger, and H. Horstmeyer (2005): “Full-resolution 3D GPR imaging”. Geophysics, 70 (1), K12-K19] con el objetivo de visualizar directamente la trayectoria de los servicios en planta. La interpretación de los datos de georradar es más real cuando se dispone de esta imagen tridimensional, ya que esta permite ver la geometría real de los objetos del subsuelo, sin interpolación. De esta forma se pueden delinear los diferentes objetos o superficies que se encuentran en el subsuelo. The solution to this problem is the acquisition of 3D data of georradar in full resolution [Grasmueck, M., R. Weger, and H. Horstmeyer (2005): "Full-resolution 3D GPR imaging". Geophysics, 70 (1), K12-K19] with the objective of directly visualizing the trajectory of the services in the plant. The interpretation of the georradar data is more real when this three-dimensional image is available, since it allows to see the real geometry of the subsoil objects, without interpolation. In this way you can delineate the different objects or surfaces that are in the subsoil.
Estas imágenes tridimensionales se construyen a partir de la adquisición de varios perfiles equi-espaciadamente paralelos (C-SCAN) donde las trazas tienen que estar equiespaciadas entre ellas en los ejes de abscisas y coordenadas X e Y no más de ¼ de la longitud de onda del pulso emitido por la antena en el subsuelo. El motivo de que esta metodología no se haya implantado en la cartografía de servicios es su alto coste en tiempo y, por lo tanto, su elevado coste económico. These three-dimensional images are constructed from the acquisition of several equi-spaced parallel profiles (C-SCAN) where the traces have to be equally spaced between them on the abscissa axes and X and Y coordinates no more than ¼ of the wavelength of the pulse emitted by the antenna in the subsoil. The reason that this methodology has not been implemented in the mapping of services is its high cost in time and, therefore, its high economic cost.
Los fabricantes de antenas de georradar han estado desarrollando soluciones multicanal, como los equipos con matrices de antenas, para agilizar esta adquisición (destacan los sistemas STREAM® de IDS, GeoScope® de 3Dradar, Terravision® de GSSI o MIRA® de The manufacturers of georradar antennas have been developing multichannel solutions, such as equipment with antenna arrays, to expedite this acquisition (STREAM® IDS, GeoScope® 3Dradar, Terravision® GSSI or MIRA® de
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MALÅ GeoScience). Estos equipos son grandes, pesados y su uso se limita a grandes superficies libres de obstáculos como campos o carreteras. Su peso y tamaño necesitan de un vehículo motorizado para moverlos, lo que no permite el movimiento ágil entre el mobiliario urbano de las ciudades, lugares donde está la mayor densidad de servicios enterrados. Estos equipos tampoco permiten diferenciar entre servicios eléctricos, metálicos sin corriente y no metálicos. BAD GeoScience). This equipment is large, heavy and its use is limited to large areas free of obstacles such as fields or roads. Their weight and size require a motorized vehicle to move them, which does not allow agile movement between urban furniture in cities, places where the highest density of buried services is. This equipment also does not allow to differentiate between electrical, metallic services without current and non-metallic.
Otra técnica utilizada para la detección de servicios son los radiolocalizadores, también comúnmente conocidos como localizadores electromagnéticos, que son equipos que disponen de sensores EMI. En general, estos equipos son descritos como equipos de detección y rastreo de cables con núcleo metálico que basan su funcionamiento en los principios de la inducción electromagnética. Estos equipos rastrean los campos electromagnéticos inducidos por los cables con corriente a frecuencias de 50-60Hz. No obstante, estos equipos también aportan la posibilidad de inducir otra corriente alterna a diferente frecuencia con un equipo transmisor o mediante fuentes electromagnéticas externas al equipo como, por ejemplo, ondas de radio. En la figura 2 se ilustra el funcionamiento de estos equipos. Another technique used to detect services is radiolocators, also commonly known as electromagnetic locators, which are devices that have EMI sensors. In general, these equipments are described as detection and tracking equipment for cables with a metal core that base their operation on the principles of electromagnetic induction. These devices track the electromagnetic fields induced by the cables with current at frequencies of 50-60Hz. However, these devices also provide the possibility of inducing another alternating current at a different frequency with a transmitting device or through electromagnetic sources external to the equipment, such as radio waves. Figure 2 illustrates the operation of these devices.
En la actualidad, existen otros instrumentos que integran un georradar (GPR) y sensores EMI, como el descrito en el documento WO2012042307 que describe un equipo con interfaz gráfica aplicado a la detección de minas antipersonas. No obstante, este equipo, igual que los radiolocalizadores y georradares tradicionales, está pensado estrictamente para la detección de anomalías en tiempo real, como las hipérboles de reflexión originadas por un objeto puntual. El problema técnico que presenta esta metodología es que no permite diferenciar una tubería de una mina antipersona ya que, para identificar correctamente la anomalía, se hace necesario reconstruir la imagen tridimensional con resolución completa, como propone la presente invención. At present, there are other instruments that integrate a georradar (GPR) and EMI sensors, such as the one described in WO2012042307 that describes a computer with a graphical interface applied to the detection of antipersonnel mines. However, this equipment, like traditional radiolocators and georradars, is strictly designed for the detection of anomalies in real time, such as reflection hyperbolic trees caused by a specific object. The technical problem presented by this methodology is that it does not allow to differentiate a pipeline from an antipersonnel mine since, in order to correctly identify the anomaly, it is necessary to reconstruct the three-dimensional image with full resolution, as proposed by the present invention.
Otro equipo que integra sensores EMI y GPR es el descrito en el documento US7113124. Este equipo tiene como objetivo detectar y rastrear en tiempo real los servicios enterrados, de forma similar a la forma descrita en el documento WO2012042307, pero con la presencia de unos sensores inerciales gracias a los cuales puede posicionar las anomalías detectadas. Así pues, en este documento se realiza una malla 2D de perfiles que permite obtener un mapa en planta de anomalías de georradar, hipérboles de reflexión, posible servicios, raíces o heterogeneidades puntuales como piedras, y que posteriormente son unidas mediante Other equipment that integrates EMI and GPR sensors is that described in US7113124. This equipment aims to detect and track buried services in real time, similar to the way described in WO2012042307, but with the presence of inertial sensors thanks to which it can position the detected anomalies. Thus, in this document a 2D mesh of profiles is made that allows to obtain a map in plan of anomalies of georradar, reflection hyperbole, possible services, roots or specific heterogeneities such as stones, and which are subsequently joined by
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interpolación por el propio usuario. Con el posicionamiento de los datos, este equipo permite una mayor aproximación a la realidad, pero la metodología utilizada no permitirá obtener una imagen tridimensional real por problemas de precisión en el posicionamiento y por su baja productividad. interpolation by the user himself. With the positioning of the data, this equipment allows a greater approximation to reality, but the methodology used will not allow obtaining a real three-dimensional image due to problems of positioning accuracy and its low productivity.
Los equipos comentados anteriormente usan una metodología de detección y rastreo en tiempo real, a diferencia de la metodología propuesta en el documento WO2002033443, donde se describe una metodología de detección y cartografía de servicios públicos subterráneos, así como la distribución en formato electrónico de los datos de mapeo para los usuarios suscriptores. No obstante, este equipo y metodología fallan en describir un equipo y una metodología que permite adquirir datos tridimensionales de georradar en resolución completa y mapas de intensidad electromagnética de los servicios con corriente de forma simultánea, usando matrices de sensores que permitan incrementar por diez la productividad la recogida de datos respecto los equipos tradicionales, tal y como es el objeto de la presente invención. Este último documento tampoco describe una metodología para la interpretación automática conjunta entre los dos tipos de datos adquiridos que permite aumentar drásticamente la productividad para la creación de la cartografía de servicios enterrados, metodología ésta que si queda reflejada en la presente invención. The equipment discussed above uses a real-time detection and tracking methodology, unlike the methodology proposed in WO2002033443, which describes a methodology for detecting and mapping underground public services, as well as the distribution in electronic format of the data mapping for subscriber users. However, this equipment and methodology fail to describe a team and a methodology that allows the acquisition of three-dimensional data of georradar in full resolution and maps of electromagnetic intensity of the services with current simultaneously, using sensor matrices that allow to increase productivity by ten Data collection with respect to traditional equipment, as is the object of the present invention. This last document also does not describe a methodology for the joint automatic interpretation between the two types of data acquired that allows productivity to be drastically increased for the creation of buried services mapping, a methodology that is reflected in the present invention.
Descripción de la invención Description of the invention
El sistema de la presente invención da solución a la cartografía de suministros públicos en áreas urbanas, zonas donde hay una alta concentración de servicios enterrados y donde los equipos tradicionales como el georradar monocanal y el radiolocalizador no permiten una correcta detección. Además, se ha de tener en cuenta que debido a la mala posición de los servicios en las bases de datos actuales, se ha producido un progresivo aumento de las incidencias en las redes y un problema en la elección de los trazados de nuevas instalaciones, haciéndose necesario la creación de una herramienta para la detección y posicionamiento de los servicios enterrados en las ciudades que sea económico y preciso. The system of the present invention provides a solution to the mapping of public supplies in urban areas, areas where there is a high concentration of buried services and where traditional equipment such as the single-channel georradar and the radiolocalizer do not allow a correct detection. In addition, it must be taken into account that due to the poor position of the services in the current databases, there has been a progressive increase in network incidents and a problem in the choice of the layout of new facilities, becoming It is necessary to create a tool for the detection and positioning of buried services in cities that are economical and accurate.
Para solucionar este problema técnico, en un primer aspecto, la presente invención comprende una matriz de antenas de radar de penetración de suelo (que en la presente memoria descriptiva se llamará indistintamente georradar o GPR o sensor de georradar); una matriz de sensores vectoriales de campo magnético (también llamados en la presente memoria descriptiva como sensores EMI); y un sistema de posicionamiento. Estos elementos To solve this technical problem, in a first aspect, the present invention comprises a matrix of ground penetration radar antennas (which in the present specification will be called either georradar or GPR or georradar sensor); an array of magnetic field vector sensors (also referred to herein as EMI sensors); and a positioning system. This elements
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están embarcados en un vehículo de tal forma que la matriz de georradar está dispuesta en la parte inferior del vehículo y en paralelo al suelo, y donde los canales de adquisición están separados en la dirección perpendicular al avance del propio vehículo con una separación máxima entre canales de un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia central emitida; y they are embarked on a vehicle in such a way that the georradar matrix is arranged in the lower part of the vehicle and parallel to the ground, and where the acquisition channels are separated in the direction perpendicular to the advance of the vehicle itself with a maximum separation between channels of a quarter of the wavelength of the emitted center frequency; Y
5 donde la matriz de sensores electromagnéticos vectoriales registra una serie temporal de banda ancha configurada para medir la intensidad de los campos magnéticos en las componentes (X, Y, Z) entre las frecuencias de 50Hz a 200KHz. 5 where the array of vector electromagnetic sensors records a broadband time series configured to measure the intensity of the magnetic fields in the components (X, Y, Z) between the frequencies of 50Hz to 200KHz.
En un segundo aspecto de la invención, se propone una metodología de adquisición y In a second aspect of the invention, an acquisition methodology is proposed and
10 tratamiento de datos, que permite agilizar la recogida de datos en un tiempo mínimo y prescindir del tratamiento en la oficina que implican a especialistas de alto coste para la interpretar los datos y digitalizar los servicios enterrados. 10 data processing, which makes it possible to speed up the collection of data in a minimum time and dispense with the treatment in the office that involve high-cost specialists to interpret the data and digitize the buried services.
Más concretamente, el método de localización y cartografía de activos enterrados que More specifically, the method of locating and mapping buried assets that
15 comprende las etapas de: a) Adquisición del área de escaneo mediante la ayuda de un navegador que con los datos de posicionamiento guía el equipo para que los sensores (esto es, las matrices de georradar y de sensores EMI) registren toda el área objetivo discretizada en un mallado regular de trazas de georradar y valores de intensidad electromagnética. 15 includes the steps of: a) Acquisition of the scanning area through the help of a navigator that guides the equipment with the positioning data so that the sensors (that is, the georradar and EMI sensor matrices) register the entire target area discretized in a regular mesh of traces of georradar and electromagnetic intensity values.
20 b) Una vez recogidos los datos georreferenciados son enviados a un servidor externo. c) Reconstruir y procesar la imagen tridimensional de georradar en resolución completa, en el servidor externo; d) Identificar y delinear en las tres dimensiones los ápex de las hipérboles de reflexión que tengan continuidad en el espacio dentro de la imagen tridimensional de georradar 25 mediante un algoritmo matemático en el servidor externo; y e) Cotejar los datos de la imagen tridimensional con el mapa de intensidad electromagnética, integrando la información de ambos en un único mapa. 20 b) Once the georeferenced data is collected, they are sent to an external server. c) Rebuild and process the three-dimensional image of georradar in full resolution, on the external server; d) Identify and delineate in three dimensions the apexes of the reflection hyperbole that have continuity in the space within the three-dimensional image of georradar 25 by means of a mathematical algorithm in the external server; and e) Compare the data of the three-dimensional image with the electromagnetic intensity map, integrating the information of both in a single map.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no Throughout the description and claims the word "comprises" and its variants do not
30 pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles 30 are intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to restrict the present invention. In addition, the present invention covers all possible
35 combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas. 35 combinations of particular and preferred embodiments indicated herein.
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Breve descripción de las figuras Brief description of the figures
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a 5 comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. A series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention that is presented as a non-limiting example thereof is described very briefly below.
FIG.1 Muestra esquemáticamente como en el actual estado de la técnica se generan geometrías hiperbólicas a partir de un objeto puntual. Estos objetos puntuales son FIG. 1 Schematically shows how in the current state of the art hyperbolic geometries are generated from a specific object. These specific objects are
10 posicionados y visualizados en planta para determinar la posible trayectoria de los servicios. 10 positioned and visualized in the plant to determine the possible trajectory of the services.
FIG.2 Muestra esquemáticamente el funcionamiento de los equipos de inducción electromagnética descritos en el actual estado de la técnica. FIG. 2 Schematically shows the operation of the electromagnetic induction equipment described in the current state of the art.
15 FIG.3 Muestra una vista en perspectiva del vehículo de transporte del sistema objeto de la invención. FIG. 3 Shows a perspective view of the transport vehicle of the system object of the invention.
FIG.4 Muestra una vista del navegador integrado en el vehículo de la figura 3 para FIG.4 Shows a view of the navigator integrated in the vehicle of Figure 3 for
20 ilustrar la metodología de escaneo mediante dicho navegador usando un sistema de posicionamiento local o un GPS diferencial en el caso de tener una buena cobertura de satélites. 20 illustrate the scanning methodology using said navigator using a local positioning system or a differential GPS in the case of having a good satellite coverage.
FIG.5 Muestra un esquema de las distintas fases del tratamiento de los datos 25 recogidos por el sistema para su interpretación y mapeo de los servicios. FIG. 5 Shows a diagram of the different phases of the treatment of the data collected by the system for its interpretation and mapping of the services.
Exposición de un modo detallado de realización de la invención Statement of a detailed embodiment of the invention
Las figuras 3-5 muestran una realización particular del sistema y método objeto de la presente Figures 3-5 show a particular embodiment of the system and method object of the present
30 invención. En general, el sistema de la invención es un equipo físico (mostrado en la figura 3) de empuje manual con la anchura de una silla de ruedas (entre 66 y 76 cm en una silla de ruedas de tipo estándar), que permite escanear en toda su anchura, de forma simultánea, datos de georradar y datos EMI vectoriales, mediante el empleo de matrices de sensores (1,2) para cubrir todo el área a escanear. La disposición de los elementos en un vehículo (100) 30 invention. In general, the system of the invention is a hand-held physical equipment (shown in Figure 3) with the width of a wheelchair (between 66 and 76 cm in a standard type wheelchair), which allows scanning in its full width, simultaneously, geordar data and EMI vector data, using sensor arrays (1,2) to cover the entire area to be scanned. The arrangement of the elements in a vehicle (100)
35 como el mostrado en la figura 3 permite un escaneo ágil entre el mobiliario urbano. 35 as shown in Figure 3 allows an agile scan between street furniture.
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Los sensores EMI, generalmente, escanean en modo pasivo es decir registran la intensidad de campo electromagnético de 50-60 Hz, campo que esta inducido por los cables con paso de corriente eléctrica. Para otros cables con núcleo metálico existe la posibilidad de inducir una corriente a una determinada frecuencia con un transmisor, de tal forma que dicha frecuencia es identificativa del cable inducido. EMI sensors generally scan in passive mode, that is, they record the intensity of the electromagnetic field of 50-60 Hz, a field that is induced by the cables with the passage of electric current. For other cables with metallic core there is the possibility of inducing a current at a certain frequency with a transmitter, so that said frequency is identifying the induced cable.
En una realización particular no mostrada en las figuras adjuntas, tanto la matriz de georradar In a particular embodiment not shown in the attached figures, both the georradar matrix
(1) como la matriz de sensores EMI (2) puede doblarse, es decir, pueden disponerse dos matrices alineadas horizontalmente, de tal forma que pueda doblarse igualmente el área escaneada, siempre y cuando el mobiliario urbano lo permita. Lógicamente, para ello, ambas matrices contarán con los elementos de unión y conexiones de datos necesarias. (1) as the EMI sensor array (2) can be folded, that is, two horizontally aligned matrices can be arranged, so that the scanned area can be folded as long as the street furniture allows. Logically, for this, both matrices will have the necessary union elements and data connections.
Una matriz de antenas de radar de penetración de suelo, es decir, una matriz de georradar (1), permite ser mucho más productivo en la recogida de datos, más de diez veces que los georradares monocanal. En la matriz de georradar (1), que está dispuesta en la parte inferior del vehículo (100) y en paralelo al suelo, los canales de adquisición están separados en la dirección perpendicular al avance del propio vehículo con una separación máxima entre canales de un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia central emitida. Esta disposición es la que permite reconstruir una imagen tridimensional de georradar en resolución completa, imagen que permite delinear en tres dimensiones todos los servicios del subsuelo. Este elemento está en todo momento rozando el terreno, a una distancia del mismo inferior a los 10 cm, para asegurar la máxima energía irradiada en el subsuelo. En una realización particular de la invención, la matriz de georradar (1) estará dispuesta en una plataforma regulable en altura para ajustar al máximo la distancia de la matriz (1) con el suelo. A matrix of ground penetration radar antennas, that is, a georradar matrix (1), allows to be much more productive in data collection, more than ten times than single-channel georradars. In the georradar matrix (1), which is arranged in the lower part of the vehicle (100) and parallel to the ground, the acquisition channels are separated in the direction perpendicular to the advance of the vehicle itself with a maximum separation between channels of a vehicle. quarter of the wavelength of the emitted center frequency. This arrangement is what allows to reconstruct a three-dimensional image of georradar in full resolution, image that allows to delineate in three dimensions all the services of the subsoil. This element is at all times brushing the ground, at a distance of less than 10 cm, to ensure maximum radiated energy in the subsoil. In a particular embodiment of the invention, the georradar matrix (1) will be arranged on a height-adjustable platform to maximize the distance of the matrix (1) with the ground.
Cualquier arquitectura de las matrices de georradar (1) puede ser considerada en la presente invención. No obstante, en una realización particular, la matriz de georradar (1) comprende al menos un módulo que comprende cuatro dipolos HH configurados para visualizar los servicios enterrados perpendiculares a la trayectoria del sistema y dieciséis dipolos VV configurados para obtener una imagen tridimensional. Any architecture of the georradar matrices (1) can be considered in the present invention. However, in a particular embodiment, the georradar matrix (1) comprises at least one module comprising four HH dipoles configured to visualize buried services perpendicular to the system path and sixteen VV dipoles configured to obtain a three-dimensional image.
La matriz de sensores electromagnéticos vectoriales (2) o matriz EMI, registra una serie temporal de banda ancha, capaz de medir la intensidad de campos en las componentes (X, Y, Z) entre las frecuencias de 50Hz a 200KHz. El resultado de estas medidas es una The vector electromagnetic sensor matrix (2) or EMI matrix records a broadband time series, capable of measuring the intensity of fields in the components (X, Y, Z) between the frequencies of 50Hz to 200KHz. The result of these measures is a
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cartografía del campo vectorial horizontal y vertical de una determinada frecuencia que en el caso de los 50 Hz nos delinea en planta los servicios eléctricos y que en las otras frecuencias se puede delinear los servicios con núcleos metálicos donde se ha inducido una corriente de la misma frecuencia con un transmisor. En una realización particular, la matriz de sensores EMI vectoriales (2) se compone de tres bobinas ortogonales de inducción y una cuarta bobina a una altura configurada para estimar la profundidad de la detección. cartography of the horizontal and vertical vector field of a certain frequency that in the case of 50 Hz delineates the electrical services in the plant and that in the other frequencies the services can be delineated with metallic cores where a current of the same frequency has been induced With a transmitter. In a particular embodiment, the vector EMI sensor array (2) is composed of three orthogonal induction coils and a fourth coil at a height configured to estimate the depth of the detection.
El sistema de posicionamiento global o local (3) tiene una precisión de 1/8 de la longitud de onda de la frecuencia central emitida en el subsuelo. Por tanto, cualquier sistema de posición local o global que tenga la suficiente precisión es susceptible de ser empleado en la presente invención. Ejemplos de estos sistemas son el DGPS en zonas de buena cobertura satelital y estaciones totales robotizadas. En una realización particular el sistema de posicionamiento The global or local positioning system (3) has an accuracy of 1/8 of the wavelength of the center frequency emitted in the subsoil. Therefore, any local or global position system that has sufficient precision is capable of being used in the present invention. Examples of these systems are the DGPS in areas with good satellite coverage and robotic total stations. In a particular embodiment the positioning system
(3) está situado en el centro de masas del vehículo (100). (3) is located in the center of mass of the vehicle (100).
Finalmente, el sistema se completa con un PC táctil (4) resistente a la humedad y a los golpes donde se dispone la interfaz gráfica de control de adquisición de los datos y se almacena todos los datos para la posterior análisis, para lo que cuenta con, al menos, una pantalla táctil, un procesador y una memoria, estando el procesador conectado con las distintas unidades de adquisición de datos, que son los encargados de controlar y transmitir las medidas de los diferentes sensores al PC. El vehículo (100) se alimenta eléctricamente mediante baterías (5) que permiten a este vehículo tener una autonomía ilimitada gracias a la posibilidad de cambiar las baterías sin cortar la corriente. Finally, the system is completed with a touch PC (4) resistant to moisture and shock where the graphical data acquisition control interface is available and all data is stored for later analysis, for which it has, at least, a touch screen, a processor and a memory, the processor being connected to the different data acquisition units, which are responsible for controlling and transmitting the measurements of the different sensors to the PC. The vehicle (100) is electrically powered by batteries (5) that allow this vehicle to have unlimited autonomy thanks to the possibility of changing the batteries without cutting off the power.
El vehículo consta de un odómetro en una rueda que es el encargado de que el PC registre los datos en un espaciado regular en el sentido de avance del equipo y evitando así el registro de datos cuando no haya movimiento. The vehicle consists of an odometer on a wheel that is responsible for the PC to record the data in a regular spacing in the direction of advancement of the equipment and thus avoiding the recording of data when there is no movement.
Los tres tipos de datos registrados en el PC (Intensidad de campo electromagnético, trazas de georradar y posicionamiento) llevan una marca de tiempo para posicionar cada dato en lugar juntamente con el elemento que ha hecho el registro dentro de cada matriz para hacer su proyección sintética. En la adquisición de georradar 3D se hace necesario marcar líneas guías para tener un mallado regular de trazas. Esto implica un elevado tiempo consumido en la preparación de la zona de trabajo además de la ocupación de toda la zona hasta el fin del escaneo. Así pues el que se propone es hacer uso de un navegador donde además se añaden los indicadores que The three types of data recorded on the PC (electromagnetic field intensity, georradar traces and positioning) carry a time stamp to position each data in place together with the element that has made the record within each matrix to make its synthetic projection . In the acquisition of 3D georradar it is necessary to mark guide lines to have a regular mesh of traces. This implies a high amount of time spent preparing the work area in addition to the occupation of the entire area until the end of the scan. So the one that is proposed is to make use of a browser where the indicators that are also added
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informan de la correcta recogida de los diferentes tipos de datos (trazas de georradar y valores de intensidad electromagnética), esta metodología se muestra en la figura 4 de forma esquemática. Esta metodología evita solapar zonas escaneadas y minimiza las zonas sin datos. La duplicidad de datos tiene un coste de tiempo y memoria del PC. Tener zonas sin escanear también es problemático, porque no permite realizar un buen procesado 3D y deja áreas sin información a la hora de interpretar. They report the correct collection of the different types of data (georradar traces and electromagnetic intensity values), this methodology is shown in figure 4 schematically. This methodology avoids overlapping scanned areas and minimizes areas without data. Duplication of data has a cost of PC time and memory. Having areas without scanning is also problematic, because it does not allow a good 3D processing and leaves areas without information when interpreting.
Una vez recogidos los datos georreferenciados son enviados a un servidor externo, donde dichos datos se procesan con el fin de utilizar los algoritmos automáticos de procesado tridimensional más avanzados y así aprovechar la velocidad de procedimiento y escalabilidad que da esta infraestructura. Una vez ya se ha reconstruido la imagen tridimensional de georradar en resolución completa se utiliza un algoritmo matemático configurado para identificar y delinear en las tres dimensiones el ápex de las hipérboles de reflexión que tengan continuidad en el espacio, pudiendo diferenciar de una heterogeneidad como es una piedra de una tubería o cable que tienen continuidad. Una vez digitalizados los diferentes servicios identificados en la imagen de georradar el programa en el servidor externo coteja estos datos con el mapa de intensidad electromagnética a 50Hz pudiendo etiquetar los servicios eléctricos como tales. Once the georeferenced data is collected, they are sent to an external server, where said data is processed in order to use the most advanced three-dimensional automatic processing algorithms and thus take advantage of the speed of procedure and scalability that this infrastructure gives. Once the three-dimensional image of georradar has been reconstructed in full resolution, a mathematical algorithm is used to identify and delineate in three dimensions the apex of reflection hyperboles that have continuity in space, being able to differentiate from a heterogeneity such as a stone of a pipe or cable that have continuity. Once the different services identified in the image of georradar the program on the external server have been digitized, it compares this data with the electromagnetic intensity map at 50Hz and can label the electrical services as such.
En la figura 5 se muestra esquemáticamente este proceso. Así pues, en una primera etapa se obtiene un prisma de georradar en resolución completa (fig.5a), posteriormente se identifican los patrones hiperbólicos en la imagen tridimensional de georradar (fig.5b), se delinean en el espacio los ápex de las hipérboles con continuidad lineal (fig.5c) y finalmente se compara la intensidad del campo magnético a 50/60 Hz (fig.5d) con los servicios delineados para la identificación de los servicios de corriente eléctrica en este ejemplo. Figure 5 shows this process schematically. Thus, in a first stage a prism of georradar is obtained in full resolution (fig. 5a), then hyperbolic patterns are identified in the three-dimensional image of georradar (fig. 5b), the apex of the hyperboles are delineated in space with linear continuity (fig.5c) and finally the intensity of the magnetic field at 50/60 Hz (fig.5d) is compared with the services outlined for the identification of electric current services in this example.
El mapa con los servicios digitalizados es enviado al cliente que ha subido los datos escaneados y simultáneamente guardados en una base de datos georreferenciados con los resultados de todos los escaneos a nivel mundial. Estos datos mejoran la precisión de las bases de datos actuales, así pues con el tiempo estos datos se utilizaran para reemplazar o mejorar las bases de datos publicas/privadas. Un sistema de distribución de datos proporciona acceso a los diferentes usuarios que pueden acceder a través de internet acceso web plataformas públicas o privadas. The map with the digitized services is sent to the client who has uploaded the scanned data and simultaneously saved in a georeferenced database with the results of all the scans worldwide. This data improves the accuracy of current databases, so over time this data will be used to replace or improve public / private databases. A data distribution system provides access to the different users who can access public or private platforms via internet access.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2600501A (en) * | 2021-03-26 | 2022-05-04 | Sgndt Symetrics Geophysical And Ndt Ltd | A robotic system for mapping underground objects |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080079723A1 (en) * | 2006-05-16 | 2008-04-03 | David Hanson | System and method for visualizing multiple-sensor subsurface imaging data |
| US20090109081A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-04-30 | Ryerson Kenneth J | Positioning correction system and method for single and multi-channel ground penetrating radar |
| EP2244101A1 (en) * | 2008-01-04 | 2010-10-27 | Pontificia Universidad Catolica de Chile | System and method for detecting, locating and identifying objects located above ground or below ground in a pre-referenced area of interest |
| US20120239191A1 (en) * | 2006-07-05 | 2012-09-20 | Battelle Energy Alliance, Llc | Real time explosive hazard information sensing, processing, and communication for autonomous operation |
-
2014
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080079723A1 (en) * | 2006-05-16 | 2008-04-03 | David Hanson | System and method for visualizing multiple-sensor subsurface imaging data |
| US20120239191A1 (en) * | 2006-07-05 | 2012-09-20 | Battelle Energy Alliance, Llc | Real time explosive hazard information sensing, processing, and communication for autonomous operation |
| US20090109081A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-04-30 | Ryerson Kenneth J | Positioning correction system and method for single and multi-channel ground penetrating radar |
| EP2244101A1 (en) * | 2008-01-04 | 2010-10-27 | Pontificia Universidad Catolica de Chile | System and method for detecting, locating and identifying objects located above ground or below ground in a pre-referenced area of interest |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2600501A (en) * | 2021-03-26 | 2022-05-04 | Sgndt Symetrics Geophysical And Ndt Ltd | A robotic system for mapping underground objects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2511941B1 (en) | 2015-08-05 |
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