NO832060L - Markoer til underjordisk markering og en ny anvendelse av en slik markoer. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en markør til underjordisk markering og omfattende et hus som inneholder en resonanskrets, basert på en elektrisk spole. i

Det er kjent at underjordiske gjenstander eller lokale om-råder i jorden, f.eks. området for en kabelskjøt, kan markeres på en usynlig og ikke-forstyrrende måte ved ned-legging eller nedgraving av en markør i form av en såkalt jordspoleenhet, dvs. en flat kasse inneholdende en spole som har en diameter av størrelsesorden 50 cm, og er forbundet med en kondensator for dannelse av en resonanskrets med en gitt resonansfrekvehs, f.eks. 80 kHz. En slik jordspole som kan plasseres i en dybde på ca. 1 m, kan detekteres ved hjelp av et spesielt søkeutstyr bestående av et bærbart radarlignende apparat, som utsender nedadrettede impulser av den angjeldende frekvens og omskiftes til mottagning i tidsrommene mellom impulsene, hvorved apparatet reagerer på motsvarende signaler som fremkommer ved energirefleksjon fra jordspolen, når apparatets antenne er lokalisert ovenover spolen.

De nevnte jordspoler er forholdsvis enkle å montere på steder hvor jorden allerede har vært oppgravd, men ellers er de dyre å montere, fordi de krever et virkelig gravearbeide.- Hittil har jordspolene kun vært benyttet i liten utstrekning, nemlig til grovmarkering av spesielle installasjoner, såsom koplings-brønner og telefonkabler.

Det er ytterligere kjent å anvende jordspoler med innbyrdes forskjellige resonansfrekvenser, f.eks. 80 kHz og 100 kHz, hvorved en selektiv markering kan etableres for forskjellige typer av installasjoner. En oppsøking av en spole på 80 kHz kan tilveiebringes ved hjelp av et søkeapparat som arbeider ved 80 kHz uten at søkingen blir forstyrret av slike spoler på 100 kHz, som måtte være tilstede i søkeområdet.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en markør av jordspoletypen, som er både enkel i .sin utforming og lett å montere i jorden, endog slik at den kan muliggjøre en lokalisering med øket nøyaktighet, hvorved de praktiske anvendelses-muligheter for markøren vil bli utvidet i ekstrem grad.

Oppfinnelsen går ut fra den iakttagelse at det i praksis er mulig å utforme de nevnte jordspoler med en diameter redusert i en slik grad at de kan fremtre med en vertikalt orientert stangform i stedet for den horisontale plateform, hvorved de vil kunne anbringes i jorden på en meget forenklet måte, for eksempel ved å bli senket ned i et boret hull uten å kreve noe egentlig gravearbeide. Denne iakttagelse er basert på eksperimenter,.som har; godtgjort at jordspolene i det minste beholder deres effektivitet når de vikles på ferritkjerner med liten diameter, hvorved et spolehus kan fremtre som en sylindrisk enhet med en diameter av størrelsesorden 5 cm og

en lengde på f.eks. 15-2.0 cm. Slike spoleenheter vil være anbringbare med nøyaktig orientering i smale hull i jorden, og da slike smale hull er langt lettere å utforme enn ut-gravninger for brede spoleenheter, vil ferritkjernespolene være praktisk anvendelige i en grad som langt overgår an-vendeligheten av de kjente flate jordspoler.

Den foreliggende oppfinnelse vil betinge en utbredt anvendelse av jordspolene, generelt til markeringsformål, dvs. både til markering av spesielle gjenstander eller linjer og - ifølge oppfinnelsen - til markering av koordinatpunkter uten spesiell tilhørighet til materielle gjenstander, f.eks. karakteristiske grensepunkter i et matrikkelsystem, idet en slik anvendelse aktualiseres i kraft av den økede letthet og nøyaktighet med hvilken markørene ifølge oppfinnelsen er monterbare og detekterbare.

Forsåvidt som oppfinnelsen således vil anspore til en drastisk utvidelse av de underjordiske markørers anvendelse, endog til offisielt bruk, vil det være ekstra nødvendig at markørene fremviser en høy grad av mekanisk og elektrisk stabilitet, og at markørene som et standardprodukt vil være monterbare under forskjellige ytre dielektriske betingelser uten at de angjeld ende forskjeller påvirker markørenes resonansfrekvens i vesentlig grad. Noen markører skal monteres i tørr jord, og andre i grunnvann, som gir helt forskjellige dielektriske betingelser, som meget vel kunne fremkalle betydelige endringer i resonansfrekvensen. Det bør videre forutsees at markørene skal kunne forbli jordmontert og operative gjennom usedvanlig lang tid, f.eks. 50 til 100 år eller mer, og markørene skal derfor være forseglet mot inntrengning av vann, som kunne.endre, dielektrisitetsforholdene inne i markøren.

Basert på disse betraktninger er markøren ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedde trekk som er angitt i den karakteriser-ende del av krav 1. Denne markør vil oppvise øket anvendelighet og stabilitet i sammenligning med de kjente flate jordspoler, dels fordi den kan produseres billigere og monteres meget billigere enn disse, og dels fordi dens resonansfrekvens vil være praktisk talt upåvirket av endog ekstreme variasjoner i de dielektriske egenskaper i den monterte spoles.omgivelser. Videre vil den stavformede markør kunne monteres nøyaktig loddrett i jorden betydelig lettere enn en flat spole kan monteres nøyaktig vannrett, dvs. markørene ifølge oppfinnelsen kan lett monteres til frembringelse av en virkelig nøyaktig markering av et punkt eller et snevert område på jordoverflaten, hvilket man ikke i det hele tatt har siktet mot ved anvendelsen av de kjente flate spoler.

Markøren ifølge oppfinnelsen oppviser den ytterligere fordel

at den vil være fullt effektiv selv om den anbringes rett over en ferromagnetisk gjenstand i jorden, f.eks. et brønn-lokk av jern eller en tilfeldig jerngjenstand.

Den økede anvendelighet av markørene ifølge oppfinnelsen vil videre understøttes av at hvert punkt vil kunne markeres på selektiv måte ved hjelp av to eller flere forskjellige spoler eller resonanskretser, f.eks. en krets svarende til en generell standard søkefrekvens og en eller flere kretser svarende til spesielle identifikasjonsfrekvenser for forskjellige typer av markeringspunkter. I forbindelse med oppfinnelsen kan slike forskjellige spoler eller resonanskretser monteres eller være sammenbygget umiddelbart etter hverandre i ferritkjernens retning.

Markører ifølge oppfinnelsen vil være fordelaktige ikke bare

i forhold til de flate jordspoler, men også i forhold til bruken av for eksempel permanente magnetstenger til.markeringsformål, hvilket tidligere har vært foreslått, uansett at slike stenger naturligvis er lette å håndtere i jorden; kan magnetiske stenger gjøres umagnetiske.ved påvirkning utenfra, og tilfeldige jerngjenstander kan være eller bli magnetiske, f.eks. ved lynstrømmer, hvorved markeringen vil bli meget upålitelig.

Da markører ifølge oppfinnelsen er fordelaktige med hensyn

til både fremstillings- og monteringsomkostninger, samt med hensyn til nøyaktighet, selektivitet og pålitelighet, vil de være anvendelige i langt større utstrekning enn hittil forut-sett. Det vil således være praktisk mulig å markere et øket antall gjenstander, endog med anvendelse av.et øket antall markører langs langstrakte gjenstander såsom rør eller kabler. Det forekommer imidlertid ved oppfinnelsen et ekstremt viktig! aspekt, som ikke har noe å gjøre med en direkte markering av gjenstander, men derimot med markering av faste punkter i land-målesystemer. Markeringen av grensepunkter, f.eks. mellom private grunnstykker, er allerede nevnt som et eksempel, men et langt større skritt i anvendelsen av oppfinnelsen vil være å tilveiebringe geodetiske fastpunktmarkeringer, som senere vil tjene til å lette betydelig etthvert landmålerarbeide i det angjeldende område, uansett om det dreier seg om arbeide i stor eller liten skala. Det er allerede blitt påvist og generelt akseptert at markørene ifølge oppfinnelsen er anvendelige til et slikt offisielt formål.

Det vil forstås at den nye mulighet ved oppfinnelsen med hensyn til etablering av offisielle geodetiske fastpunkter, er ekstremt betydningsfullt og fordelaktig derved at markeringen som sådan ikke vil manifestere seg materielt, og således ikke være i veien for eller bli ødelagt ved.vanlige jordarbeider ved overflaten. Når fastpunktenes posisjoner er kun omtrent-lig kjent fra relevante kart, vil de nøyaktige posisjoner i marken kunne bestemmes ved hjelp av det omtalte søkeutstyr,

og når en markør herved er lokalisert, kan det angjeldende sted markeres visuelt og midlertidig ved hjelp av en land-målerstikke eller lignende, hvoretter landmålerarbeidet kan utføres på vanlig måte.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det følgende med hen-visning til tegningen, hvor

figur 1 er et perspektivisk sprengbilde av en markør, mens

figur 2 er et snittbilde som viser anbringelsen av markøren i jorden.

Den i figur 1 viste markør omfatter et ytre stavformet hus 2, som er et tykkvegget rør av PVC eller et lignende materiale med gode mekaniske og dielektriske egenskaper og med meget lav vannopptagelse. Huset eller røret 2 er lukket i bunnen, nemlig på integrerende måte, hvis huset er sprøytestøpt, fortrinnsvis i polyetylen, eller ved hjelp av ethvert egnet forseglingsproppmateriale, ifall huset 2 er et rørstykke som er avskåret fra en ekstrudert rørstreng av et PVC-materiale.

I begge tilfeller har huset 2 en sentral kanal 4, som er åpen ved den ene ende og er beregnet til å motta en ferritstav 6, på hvilken det er viklet en elektrisk spole 8, hvis motsatte ender er innbyrdes forbundet gjennom en kondensator 10 for dannelse av en resonanskrets, hvis resonansfrekvens fortrinnsvis er mellom 50 og 200 kHz. Spolen 8 er en ettlags spole, hvorved kanalen eller hullet 4 kan ha en diameter som kun er ca. '1 mm større enn diameteren til stangkjernen 6. Kondensatoren 10 vil naturligvis bidra til tykkelsen av stangen 6, men for.å minske det frie rom langsmed stangen 6 etter dennes innsetting i kanalen 4, er kanalveggen utformet med en ut-sparing 12 for opptagelse av :kondensatoren 10. ,

Ved fremstillingen av markøren sørges det for at det gjen-værende frie rom inne i kanalen 4 etter innsettingen av stangen 6, elimineres totalt ved innføring av et passende vannmotstandsdyktig støpémateriale, f.eks. et kunstharpiks. Også den åpne ende av kanalen 4 utfylles med et slikt materiale ovenover enden av den innsatte stang 6, eller kanalenden eller -endene lukkes absolutt tett på annen egnet måte, slik at vanninntrengning til spolens umiddelbare omgivelser ute-lukkes effektivt.

Spolen vil således være tilstede i nærmest uforgjengelige umiddelbare omgivelser, som vil oppvise konstante og gode dielektriske egenskaper. På grunn av den store tykkelse av røret 2, vil spolen nyde godt av disse gode egenskaper praktisk talt uavhengig av de dielektriske egenskaper i de ytre omgivelser omkring røret.2, og resonansfrekvensen til kretsen 8,10 vil således forbli praktisk talt konstant under alle monteringsbetingelser av markøren, hvilket er av ekstrem betydning i praksis.

Figur 2 viser en markør 14, som er anbragt i et trangt og etterfylt jordhull 16. Det er vist som en ytterligere mulighet at det på toppen av markøren kan være anbragt to ytterligere korte markørenheter 18 og 20, som utgjør ytterligere, forseglede enheter, som hver inneholder en resonanskrets av en eller annen spesiell eller utvalgt resonansfrekvens til selektiv identifikasjon. Selv om disse enheter ikke har noen lang .spolekjerne, | er de dog fullt operative når de anbringes i aksen til ferritkjernen i markøren 14. Alternativt hvis en spesiell kombinasjon av resonansfrekvenser er ønskelig for en hel serie av markører, kan disse markører fremstilles med de forskjellige kretser anbragt på en og samme kjerne 6.

Det er en spesiell fordel ved oppfinnelsen at forskjellige resonanskretser ikke i noen forstyrrende grad influerer på hverandres resonansfrekvenser, selv når de anbringes helt tett sammen, og i praksis behøver de forskjellige resonansfrekvenser derfor ikke avvike særlig meget fra hverandre for å være sikkert detekterbare på selektiv måte. Frekvensavstanden behøver ikke å være mer enn ca. 5-10 kHz, hvilket er mindre enn det halve av den nødvendige forskjell ved de kjente spoleenheter.

I et praktisk eksempel har røret 2 en ytre diameter på 40 mm og en lengde på 21 cm. Diameteren til ferritstaven 6 er på 10 mm og dens lengde 200 mm. Spolen 8 har 90 vinninger i ett enkelt lag med en lengde på 60 mm og kondensatoren 10 har en kapasitet på 3,3 nF, hvilket tilsammen gir en resonansfrekvens på 82 kHz. Ferritstaven 6 er av langbølgetypen, som anvendes i innebyggede radioantenner. Vanligvis regner man med at den nedre grense for frekvensområdet for dets materiale ér ca. 200 kHz, men materialet er til det foreliggende formål funnet brukbart ved frekvenser endog under 100 kHz, hvor søkefrekvenser er tillatelige, idet de ikke interfererer med '. annen signalkommunikasjon.\

De kjente markører har vanligvis tjent formålet "å bli funnet", nemlig ved å vise veien til seg selv når de først er blitt grovt lokalisert ovenfra. Markøren ifølge oppfinnelsen kan naturligvis tjene det samme formål i forbindelse med markering av gjenstander som skal kunne finnes i jorden, men hvor markøren anvendes til geodetisk og lignende markering ifølge det nevnte spesielle aspekt ved oppfinnelsen, er det viktig at markørens formål ikke er noe som helst annet enn å markere beliggenheten av et overflatepunkt P ovenover markøren, slik som det er vist i figur 2. For offisielt bruk vil. det være en betingelse at punktet P kan lokaliseres med. stor nøyaktig-het, selv om overflatenivået er blitt endret moderat etter monteringen av markøren, og det har ved eksperimenter vist seg at markøren ifølge oppfinnelsen er velegnet til å betinge denne store nøyaktighet når den er blitt montert nøyaktig og oppsøkes ved hjelp av et rimelig nøyaktig søkeutstyr.

Det vil være mangfoldige muligheter for å tilveiebringe spesielle virkemåter eller signaliseringsmåter for markørene. F.eks. kan markørene inneholde aktive elementer for frembringelse av spesielle identifikasjonssignaler i avhengighet av at spolen aktiviseres av en nødvendig, karakteristisk frekvens eller på annen måte av karakteristiske signaler, som frembringes og transmitteres ovenfra, f.eks. spesielle impulstog. Slike aktive elementer kan strømforsynes fra et batteri eller fra en strømforsyningskrets, som aktiveres ved trådløs energiutstråling ovenfra. Batterier vil kunne opp-lades på samme måte.

Når søkesignalene er av impulstypen vil det være mulig å frembringe forskjellige svarsignaler fra en passiv spolekrets, f.eks. ved hjelp av en frekvensomformer som aktiveres ved en initialresonans eller ved aktivering av en krets til moduler-ing av résonanssignalet. Markørkretsen kan endog være inn-rettet til å være aktiyerbar kun ved kodede aktiverings-signaler fra søkeutstyret. Videre vil svarkretsen i markøren kunne være programmerbar for frembringelse av en individuell svarinformasjon, f.eks. med hensyn til retning og avstand til et annet markert punkt, og en slik programmering vil endog kunne bevirkes eller gjenbevirkes ovenfra ved passende tråd-løs aktivering. Det vil forstås at alle disse og ytterligere tilsvarende muligheter ikke vil behøve noen detaljert omtale på dette sted, da de vil være åpne for fagfolk på det angjeldende område av teknikken.

Når markørene anvendes til geodetisk markering, er de ikke på noen måte bundet til å skulle plasseres på nøytrale eller beskyttede steder, og det vil derfor alltid være mulig å anbringe en markør på et slikt sted, hvorfra et annet markert punkt er synlig, når det midlertidig avmerkes visuelt, og et meget viktig resultat av dette er at målingene i marken kan baseres på den nøyaktige forbindelseslinje mellom de to kjente punkter uten problemer med hensyn til å finne ut den virkelige nordretning eller andre .umarkerte parametre. De markerte punkter behøver ikke å være anbragt i noe egentlig koordinatsystem, såsant deres absolutte koordinater i et over- ordnet koordinatsystem er kjente..

Det vil forstås at det geodetiske aspekt ved oppfinnelsen er meget viktig, fordi det tilveiebringer nye muligheter for opp-bygning av et markeringssystem, som er langt mer detaljert og langt lettere å anvende enn de konvensjonelle systemer. Hovedbetingelsene for dette bemerkelsesverdige resultat er at markørene skal være billige ved fremstilling som et standardprodukt, upåvirkelige med hensyn til anbringelse i forskjellige typer av umiddelbare omgivelser, lette å montere i nøyaktige stillinger, uforanderlige gjennom mange år og som svarer på søkesignaler på en meget pålitelig, nøyaktig og selektiv måte. Den beskrevne markør ifølge oppfinnelsen opp-, fyller alle disse betingelser, men det vil forstås at oppfinnelsen forsåvidt angår landmålingsformål, nødvendigvis vil omfatte anvendelsen av enhver markørtype som tilsvarende oppfyller disse betingelser, uansett om markørens svar-, virkning er basert på virkningen av en resonanskrets; oppfinnelsen vil således til denne spesielle anvendelse omfatte enhver markør som fra en underjordisk beliggenhet kan frembringe et veldefinert og vellokaliserbart utstrålingsfelt ved jordoverflaten, således at den kan muliggjøre en over-flatelokalisering av markøren med stor nøyaktighet ved hjelp av et egnet søkeutstyr.

I det foregående er spesielt henvist til markører inneholdende en resonanskrets. Det vil forstås at det grunnleggende forhold er en overføring av trådløs energi mellom et overflate-apparat og markøren og at bruken av en resonanskrets er viktig for unngåelse av tap av energi. Prinsipielt vil oppfinnelsen imidlertid ikke være begrenset- til den ideelle løsning i denne henseende, dvs. det kan eventuelt benyttes andre systemer til energioverføring, uansett om de er basert på magnetisk induksjon eller elektromagnetiske bølger. Markørene som også benevnes "sonder" skal typisk monteres i en dybde på ca. 1 m eller vanligvis mellom 60 cm og 2 m, og spesielt ved dyp.montering kan det være kritisk at energi-tapet holdes på et minimum.

Det skal nevnes at markørene ifølge oppfinnelsen vil kunne oppsøkes ikke alene ved hjelp av de allerede beskrevne radarinnretninger, men også ved hjelp av en annen type av kjente søkeinnretninger, hvilke har separate sender- og mot-tagerantenner for kontinuerlig funksjon under søkingen.

Claims (7)

1. Markør til underjordisk markering, omfattende et hus som inneholder en resonanskrets eller en tilsvarende krets som kan aktiveres av et søkesignal og omfatter en elektrisk spole, karakterisert ved at spolen (8) er anbragt på en stangkjerne (6) av ferrit eller et lignende materiale, fortrinnsvis som en ettlags spole med en diameter på mindre enn 10 cm, og at markørhuset er sylindrisk avlangt og har en ytterdiameter som er minst det dobbelte av spolediameteren, idet huset består av et fullstendig vannfast materiale med gode dielektriske egenskaper og inneholder den spolebærende stangkjerne (6) i en sentral aksial kanal (4), som er lukket på forseglet måte og fortrinnsvis er utfylt med et dielektrisk fyllmateriale.

2. Markør ifølge krav 1, karakterisert ved at huset er utført som et sirkulærsylindrisk emne, nemlig enten som et ekstrudert rør av PVC eller lignende, eller som et sprøytestøpt og ved den ene ende lukket emne av PEH eller lignende, som har en veggtykkelse på 5-30 mm.

3. Markør ifølge krav 1, karakterisert , ved at spolen (8) er anbragt på en langbølgeferritstav (6) og ut-gjør en del av en krets med en resonansfrekvens på 70-250 kHz.

4. Markør ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en tilleggsdel i form av en separat markør-kapsel (18,20) som inneholder en resonanskrets med en av-vikende resonansfrekvens og er anbringbar på toppen av den primære markør.

5. Markør ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder to eller flere forskjellige resonanskretser og/eller aktive elementer for frembringelse av ovenfra detekterbare, selektive utstrålingssignaler.

6. Anvendelse av markører ifølge krav 1, karakteris ert ved at markørene utgjør bestanddeler av et geodetisk eller tilsvarende markeringssystem, i hvilket markørene er anbragt i jorden nedenunder geodetiske overflatepunkter for å muliggjøre at disse punkter lokaliseres eller gjenfinnes ved hjelp av et egnet søkeutstyr.

7. Anvendelse ifølge krav 6, karakterisert ved at hver markør er montert nedenunder et punkt, som når markert visuelt, er synlig fra i det minste ett annet markert punkt i det geodetiske system.