RU2670175C1 - Method of georadar survey of underwater linear objects - Google Patents

Method of georadar survey of underwater linear objects Download PDF

Info

Publication number
RU2670175C1
RU2670175C1 RU2017145389A RU2017145389A RU2670175C1 RU 2670175 C1 RU2670175 C1 RU 2670175C1 RU 2017145389 A RU2017145389 A RU 2017145389A RU 2017145389 A RU2017145389 A RU 2017145389A RU 2670175 C1 RU2670175 C1 RU 2670175C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
linear
underwater
unit
axis
georadar
Prior art date
Application number
RU2017145389A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Иванович Христофоров
Александр Васильевич Омельяненко
Павел Александрович Омельяненко
Кэнчээри Петрович Данилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2017145389A priority Critical patent/RU2670175C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2670175C1 publication Critical patent/RU2670175C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: geophysics.SUBSTANCE: invention relates to geophysics, namely to georadiolocation under environmental conditions of natural attenuation of electromagnetic signals, and can be used to detect linear objects, in particular pipelines, communication lines, etc. Method for georadar tracking of underwater linear objects using antenna device for a georadar containing body, unshielded antenna unit including receiving and transmitting units associated with the control and registration units and made in a hermetic version in the form of a semi-flexible hose towed by means of a vehicle, body of the device is made in plan in a Y-shape and includes parts of the lateral braces and a straight guide composed of a strong non-slip and non-metallic material, the maximum adjustable angle between the lateral braces being 135 degrees, for this purpose an arc-shaped crossbeam is installed at the outer side of the body, arc-shaped crossbeam simultaneously serves as a guide for the runner-slider of the movable beam moving between the braces by means of a drive with remote control, and a transmitting unit is attached to the movable beam from the underwater side, and to the direct guiding body – the receiving unit, control of which is carried out through the control and registration units, including the driving of the assembled antenna device towed by a water vehicle, through the inspection zone of the underwater linear object with tacks at tacking, the optimal angle α of the primary attack is predetermined for this purpose, depending on the position of the axis of the object under study, on which the position of the axis of the transmitting unit relative to the axis of the receiving block is set, then, at probing the underwater space at the time of detecting the linear object with the registration unit a hyperbola is fixed, and after a complete passage over the desired linear object, by turning the transmitter of the antenna unit set a parallel position to the direction of the desired linear object and again pass until it re-intersects with the object, while the number of repeated passages by maneuvering is determined by the task for inspection of the object, upon completion of which analyze the obtained data recorded during the sounding by the registration unit, and by intersection points establish linear mapping (section) of the position of the object.EFFECT: use of the invention allows to increase the efficiency of georadars in the survey of linear underwater objects, including deepwater surveys and surveys of linear engineering structure located in the bottom sediments.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к геофизике, а именно к георадиолокации в условиях среды, при которой происходит естественное затухание электромагнитных сигналов, и может быть использовано для обнаружения линейных объектов, в частности трубопроводов, линий связи, в глубоководных водоемах и/или под слоем донных отложений.The invention relates to geophysics, and in particular to georadar in the environment in which the natural attenuation of electromagnetic signals occurs, and can be used to detect linear objects, in particular pipelines, communication lines, in deep water bodies and / or under a layer of bottom sediments.

Известны разные технические решения в области подповерхностной радиолокации, использующие, как правило, георадары с антеннами различной конструкции, направленные в целом на зондирование подземного пространства, в частности, талых и многолетнемерзлых пород.Various technical solutions are known in the field of subsurface radar, using, as a rule, georadars with antennas of various designs, aimed generally at sensing the underground space, in particular thawed and permafrost.

Например, способ георадиолокации многолетнемерзлых пород (см. RU №2490671, кл. G01V 3/12, G01S 13/88, опубл. 20.08.2013), предусматривающий зондирование с многократным измерением сигналов в радиусе 3-5 м вокруг точек поисково-разведочной или мониторинговой геолого-геофизической сети по детерминированным схемам с элементами случайности по параметрам местоположения и ориентации приемно-передающих антенн георадара. Необходимость в многоразовом измерении сигналов с изменением положения и азимута антенн георадаров не может способствовать эффективному использованию известного технического решения в условиях поиска подводных объектов.For example, a method of georadar location of permafrost (see RU No. 2490671, class G01V 3/12, G01S 13/88, publ. 08/20/2013), involving sounding with multiple measurements of signals in a radius of 3-5 m around the points of exploration or monitoring geological and geophysical network according to deterministic schemes with elements of randomness according to the location and orientation parameters of receiving and transmitting georadar antennas. The need for multiple measurements of signals with a change in the position and azimuth of GPR antennas cannot contribute to the effective use of the known technical solution in the search for underwater objects.

Известен способ исследования рельефа речного дна и его деформации с применением георадара и GPS приемника с привязкой к местности для последующего хранения и использования (см. KR №20040092508, G01V 3/00, дата подачи 04.11.2004 г.), который заключается в следующем: георадар, состоящий из блока управления передачи/приема сигналов, устанавливается на водный транспорт. Измерения проводятся с поверхности воды. Обмен данными между георадаром и GPS приемником производится с помощью блока обработки информации, который включает в себя устройства для хранения данных топографической информации и местоположения, карту памяти для хранения электронной карты, программное обеспечение для создания карты рельефа речного дна и выходной блок для вывода карты рельефа речного дна. Способ позволяет изучить рельеф речного дна, при этом не измеряет мощность донных отложений. Может быть использован для поиска локальных объектов, но не пригоден для исследования линейных подводных объектов.A known method of studying the topography of the river bottom and its deformation using a georadar and GPS receiver with reference to the terrain for subsequent storage and use (see KR No. 20040092508, G01V 3/00, filing date 04.11.2004), which consists in the following: GPR, consisting of a control unit for transmitting / receiving signals, is installed on water transport. Measurements are taken from the surface of the water. Data exchange between the GPR and the GPS receiver is carried out using an information processing unit, which includes devices for storing topographic information and location data, a memory card for storing an electronic map, software for creating a river bottom relief map and an output block for displaying a river relief map bottom. The method allows to study the relief of the river bottom, while not measuring the thickness of bottom sediments. It can be used to search for local objects, but is not suitable for the study of linear underwater objects.

Известно, что для обследования линейных подводных сооружений используются серийно выпускаемые георадары типа «ОКО» с антенными блоками, например, типа АБДЛ «Тритон» (см. www.geotech.ru), построенные в неэкранированном исполнении, состоящие из приемного и передающего блоков с блоками питания, связанные между с собой посредством интерфейсного или оптического кабеля. Антенные блоки имеют герметичное исполнение в виде полугибкого шланга, могут работать под водой и на пересеченной местности, и оснащены излучателями с диапазоном частот от 35 до 100 МГц. При зондировании подводных объектов антенный блок, как правило, буксируют посредством водного транспортного средства.It is known that for surveying linear submarine structures, commercially available OKO-type georadars with antenna units, for example, ABDL Triton type (see www.geotech.ru), built in unshielded construction, consisting of receiving and transmitting blocks with blocks, are used power connected to each other through an interface or optical cable. Antenna blocks are sealed in the form of a semi-flexible hose, can work under water and on rough terrain, and are equipped with emitters with a frequency range from 35 to 100 MHz. When sensing underwater objects, the antenna unit is usually towed by a water vehicle.

При использовании неэкранированных линейных антенных блоков типа АБДЛ «Тритон» в поиске линейных инженерных объектов под землей или под водой, к примеру, трубопроводов, кабелей и др., если проходить над линейными инженерными объектами, пересекая их перпендикулярно, то георадар не сможет обнаружить их, т.к. для георадара линейный объект видим, как локальный объект размером в ширину линейного объекта.When using unshielded linear antenna blocks of the ABDL Triton type in the search for linear engineering objects underground or under water, for example, pipelines, cables, etc., if you pass over linear engineering objects, crossing them perpendicularly, then the georadar will not be able to detect them, because for GPR, a linear object is visible as a local object the size of the width of a linear object.

По этой причине наиболее эффективным способом их поиска становится тот случай, когда передатчик и приёмник георадара будут расположены параллельно линейному объекту. Однако подобное положение на практике сложно выполнить при отсутствии первоначальных сведений о расположении линейного объекта, кроме того, размеры антенного блока линейного типа в среднем составляет более 5 м в зависимости от центральной частоты линейных антенн, что не способствует качественному проведению исследовательских работ.For this reason, the most effective way to find them is when the transmitter and receiver of the georadar are parallel to a linear object. However, this situation in practice is difficult to fulfill in the absence of initial information about the location of the linear object, in addition, the dimensions of the linear antenna unit are on average more than 5 m, depending on the center frequency of the linear antennas, which does not contribute to the quality of research.

Известен способ исследования галсами, при котором линейный антенный блок проходит под некоторым углом к линейному объекту поиска. Но в этом случае, возникает другая задача, связанная с установлением оптимального угла положения передатчика антенного блока относительно направления искомых линейных объектов. Оптимальный угол будет достигнут в случае параллельного расположения передатчика к линейному объекту, при этом положение приемника антенного блока должно располагаться соосно оси направления движения транспортного средства с присоединенными антеннами георадара.A known method of research tacks, in which a linear antenna unit passes at a certain angle to the linear object of the search. But in this case, another problem arises, associated with establishing the optimal position angle of the transmitter of the antenna unit relative to the direction of the desired linear objects. The optimum angle will be achieved if the transmitter is parallel to the linear object, while the position of the receiver of the antenna unit should be aligned with the axis of the vehicle direction with the attached georadar antennas.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности георадиолокационных исследований подводных линейных объектов.The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of georadar research of underwater linear objects.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, выражается в улучшении эффективности применения георадаров, оснащенных неэкранированными линейными антенными блоками, при обследовании линейных подводных объектов.The technical result obtained by using the invention is expressed in improving the efficiency of the use of georadars equipped with unshielded linear antenna units when examining linear underwater objects.

Для решения поставленной задачи способ георадиолокационного исследования подводных линейных объектов с использованием антенного устройства для георадара, содержащего корпус, неэкранированный антенный блок, включающий приемный и передающий блоки, связанные с блоками управления и регистрации, и выполненный в герметичном исполнении в виде полугибкого шланга, буксируемый при помощи, например, транспортного средства, при этом корпус устройства выполнен в плане в Y-образной форме и включает части боковых раскосов и прямого направляющего, составленные из прочного (жесткого) нетонущего и неметаллического материала, причем, максимальный регулируемый угол между боковыми раскосами составляет 135 градусов, для чего, у внешней стороны корпуса установлена дугообразная перекладина, одновременно служащая направляющим для втулки-бегунка подвижной балки, перемещающейся между раскосами, например, посредством привода с дистанционным управлением, причем, к подвижной балке с подводной стороны прикреплен передающий блок, а к прямому направляющему корпуса – приемный блок, управление которыми осуществляется через блоки управления и регистрации, например, переносной компьютер или другое записывающее устройство, включает проходку собранного антенного устройства, буксируемого водным транспортным средством, по зоне обследования подводного линейного объекта галсами при лавировке, для чего предварительно определяют оптимальный угол α первичной атаки в зависимости от положения оси исследуемого объекта, по которому настраивают положение оси передающего блока относительно оси приемного блока, далее при зондировании подводного пространства в момент обнаружения линейного объекта блоком регистрации фиксируется гипербола, а после полного прохода над искомым линейным объектом, передатчик антенного блока поворачивают на угол 2α, устанавливая параллельное положение к направлению искомого линейного объекта и снова проходят до повторного пересечения с объектом, при этом количество повторных проходов лавировкой определяется заданием на обследование объекта (детальностью съемки), по завершению которого анализируют полученные данные, фиксируемые в ходе зондирования блоком регистрации, при этом, по точкам пересечения строят линейное отображение (срез) положения объекта.To solve this problem, a method of georadar research of underwater linear objects using an antenna device for georadar containing a housing, an unshielded antenna unit, including receiving and transmitting units associated with control and registration units, and made in a sealed version in the form of a semi-flexible hose, towed using , for example, a vehicle, while the housing of the device is made in plan in a Y-shape and includes parts of the side braces and a direct guide, left from strong (rigid) non-sinking and non-metallic material, moreover, the maximum adjustable angle between the side braces is 135 degrees, for which, an arc-shaped crossbar is installed on the outside of the casing, at the same time serving as guides for the runner sleeve of the movable beam moving between the braces, for example, by means of a drive with remote control, moreover, a transmitting unit is attached to the movable beam from the underwater side, and a receiving unit is attached to the direct guide of the housing, the control is which is carried out through control and recording units, for example, a laptop computer or other recording device, includes driving an assembled antenna device towed by a water vehicle through the inspection area of an underwater linear object with tacks during tacking, for which the optimal primary attack angle α is previously determined depending on the position of the axis of the object under study, which adjusts the position of the axis of the transmitting unit relative to the axis of the receiving unit, then when probing a single space at the moment of detecting a linear object by the registration unit, a hyperbole is fixed, and after a full passage over the desired linear object, the antenna unit transmitter is rotated at an angle of 2α, setting a parallel position to the direction of the desired linear object and again pass until it intersects with the object, with the number of repeated passages by maneuvering is determined by the task of examining the object (shooting detail), at the end of which the received data is analyzed, recorded during the probe tion registration unit, whereby at intersection points build linear mapping (cut) an object position.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the characteristics of the claimed solution with the signs of analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно повышение эффективности зондирования стандартными георадарами, оснащенными неэкранированными линейными антенными блоками, при обследовании скрытых объектов, в т.ч. в условиях с затрудненными или естественным затуханием электромагнитных сигналов, например, в глубоководных или минерализованных водоемах, или в случаях, когда линейное инженерное сооружение расположено в донных отложениях.The combination of features of the utility model provides a solution to the stated technical problem, namely, increasing the sounding efficiency by standard georadars equipped with unshielded linear antenna units when examining hidden objects, including in conditions with hindered or natural attenuation of electromagnetic signals, for example, in deep-sea or mineralized water bodies, or in cases where a linear engineering structure is located in bottom sediments.

Антенное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан корпус с подвижной балкой, на фиг. 2 – размещение устройств антенного блока к корпусу, где «W» - линия водной поверхности, на фиг. 3 – схема обследования подводного объекта галсами при использовании антенного устройства, фиг. 4 – образцы сравнительных снимков георадаров. The antenna device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically shows a housing with a movable beam, in FIG. 2 - placement of devices of the antenna unit to the housing, where “W” is the line of the water surface, in FIG. 3 is a diagram of an inspection of an underwater object with tacks when using an antenna device, FIG. 4 - samples of comparative images of georadars.

Антенное устройство для георадара состоит из корпуса, состоящего из трех частей: двух боковых раскосов 1 и прямого направляющего 2, выполненные из нетонущего и неметаллического материала, например, из пластиковых герметичных труб или древесины (см. фиг. 1). При этом части корпуса выполнены, например, разборными и жестко закреплены на разъемном соединении 3 и посредством дугообразной перекладины 4, изготовленного из неметаллического материала, например, из прочных видов пластика.An antenna device for ground penetrating radar consists of a housing consisting of three parts: two lateral braces 1 and a direct guide 2, made of non-sinking and non-metallic material, for example, of plastic sealed pipes or wood (see Fig. 1). In this case, the housing parts are made, for example, collapsible and rigidly fixed to the detachable connection 3 and by means of an arched crossbar 4 made of non-metallic material, for example, from durable types of plastic.

Перекладиной 4, закрепляющей боковые раскосы 1 на разъемном соединении, также устанавливается необходимый угол между раскосами 1, который может составить в пределах 135 градусов в зависимости от условий работы по обследованию объектов.The crossbar 4, fixing the side braces 1 on the detachable connection, also sets the required angle between the braces 1, which can be within 135 degrees, depending on the working conditions for the examination of objects.

Перекладина 4 также служит направляющей для втулки-бегунка 5 подвижной балки 6, выполненной из неметаллического материала, например, из пластика или древесины. Балка 6 может быть выполнена с приводом (в т.ч. с дистанционным управлением), при этом в зависимости от варианта исполнения приводное устройство, поворачивающее балку 6, например, через систему зубчатых передач, может быть установлено на месте соединения 3 частей корпуса, при этом балка 6 другим концом опирается на перекладине 4. По другому варианту, приводное устройство установлено на месте втулки 5 и перемещает балку 6 по перекладине 4 посредством приводного бегунка, при этом балка 6 опирается другим концом на подвижной опоре места соединения 3 частей корпуса.The crossbar 4 also serves as a guide for the runner sleeve 5 of the movable beam 6, made of non-metallic material, for example, plastic or wood. The beam 6 can be made with a drive (including with remote control), while depending on the embodiment, a drive device that rotates the beam 6, for example, through a gear system, can be installed at the junction of 3 parts of the housing, this beam 6 rests on the other end of the beam 4. In another embodiment, the drive device is installed in place of the sleeve 5 and moves the beam 6 on the beam 4 by means of a drive slider, while the beam 6 is supported by the other end on the movable support of the connection 3 body parts.

Прямая направляющая 2, в том числе, служит для соединения антенного устройства георадара с водным транспортным средством, для чего, с передней стороны имеет зацеп для буксирования.Direct guide 2, in particular, is used to connect the antenna device of the georadar to a water vehicle, for which, from the front, it has a hook for towing.

Боковые раскосы 1 и прямое направляющее 2 могут быть дополнительно снабжены подводными стабилизаторами, необходимыми для удержания антенного устройства на поверхности воды во время зондирования вдоль (параллельно) направления буксировки.The lateral braces 1 and the straight guide 2 can be additionally equipped with underwater stabilizers necessary to hold the antenna device on the surface of the water during sounding along the (parallel) direction of towing.

С подводной стороны на подвижной балке известными способами крепятся передающий блок (передатчик) 7 антенного блока, а на прямом направляющем корпуса – приемный блок (приемник) 8 (см. фиг. 2). При этом передатчик 7 и приемник 8 связаны с блоками управления и регистрации и выполнены в герметичном исполнении в виде полугибкого шланга, например, по аналогии устройства антенного блока АБДЛ «Тритон» (см. www.geotech.ru).On the underwater side, the transmitting unit (transmitter) 7 of the antenna unit is mounted on the movable beam by known methods, and the receiving unit (receiver) 8 is mounted on the direct guide of the housing (see Fig. 2). In this case, the transmitter 7 and receiver 8 are connected to the control and registration units and are sealed in the form of a semi-flexible hose, for example, by analogy with the device of the Triton ABDL antenna unit (see www.geotech.ru).

Управление антенным блоком осуществляется через блоки управления и регистрации (переносной компьютер или другое записывающее устройство), размещаемые для работы, например, на борту водного транспортного средства.The antenna unit is controlled through the control and registration units (laptop computer or other recording device) placed for work, for example, on board a watercraft.

Заявленное антенное устройство для георадара работает следующим образом.The claimed antenna device for ground penetrating radar works as follows.

На месте обследования производится сборка антенного устройства, начиная с соединения частей корпуса – боковых раскосов 1, прямого направляющего 2, дугообразной перекладины 4 и подвижной балки 6 с приводом и дистанционным управлением. При этом в зависимости от условий работы по обследованию объектов пользователем устанавливается необходимый угол между раскосами, например, в пределах 45-135 градусов. Далее, с подводной стороны подвижной балки 6 и прямого направляющего 2 прикрепляются элементы антенного блока – передатчик 7 и приемник 8. Устанавливается их связь с блоками управления и регистрации, которые размещаются на водном транспортном средстве непосредственно у самого пользователя. Подготовленное таким образом антенное устройство с георадаром зацепляется с водным транспортным средством 9 (см. фиг. 3).At the inspection site, the antenna device is assembled, starting from the connection of the body parts - side braces 1, direct guide 2, arcuate crossbeam 4 and movable beam 6 with drive and remote control. At the same time, depending on the working conditions for examining objects, the user sets the necessary angle between the braces, for example, in the range of 45-135 degrees. Further, from the underwater side of the movable beam 6 and the direct guide 2, the elements of the antenna unit are attached - the transmitter 7 and the receiver 8. Their connection with the control and registration units, which are located on the water vehicle directly at the user, is established. Thus prepared antenna device with ground penetrating radar is engaged with the water vehicle 9 (see Fig. 3).

Устройство может использоваться в разных случаях, например, при определении положения (направления) линейного объекта.The device can be used in different cases, for example, when determining the position (direction) of a linear object.

В неподвижном водоеме (без течения) необходимо установить такое положение георадара, при котором центр между приемником 8 и передатчиком 7 будет находиться непосредственно над исследуемым объектом 10. Поворачивая передатчик 7, наблюдают за амплитудой отраженного сигнала на устройстве регистрации. В условиях отсутствия деполяризации электромагнитных сигналов в водной среде, положение передатчика 7 при наблюдаемой максимальной амплитуде отраженного сигнала и будет направлением (осью) линейного объекта. При этом, если амплитуда отраженного от объекта сигнала не будет изменяться при изменении положения передатчика 7 – это означает что объект является не линейным, а локальным. In a stationary body of water (without current), it is necessary to establish a position of the georadar in which the center between the receiver 8 and the transmitter 7 will be directly above the object under study 10. Turning the transmitter 7, observe the amplitude of the reflected signal on the registration device. In the absence of depolarization of electromagnetic signals in the aquatic environment, the position of the transmitter 7 with the observed maximum amplitude of the reflected signal will be the direction (axis) of the linear object. Moreover, if the amplitude of the signal reflected from the object does not change when the position of the transmitter 7 changes, this means that the object is not linear, but local.

Для определения угла деполяризации электромагнитных сигналов в зависимости от свойств воды необходимо найти либо имеющееся линейное сооружение в исследуемом водоеме, либо самостоятельно заглубить линейный объект длиной, составляющей не менее двойной длины приемо-передающих антенн. Далее установить положение подвижной балки 6 с передатчиком 7 на нейтральный уровень, при котором балка 6 находится на одном осевом уровне с прямым направляющим 2, и определить место зондирования как нахождение центра между приемником 8 и передатчиком 7 непосредственно над исследуемым объектом 10. При этом важно, чтобы совмещенная ось приемно-передающей антенны совпадала с осью положения линейного объекта. Поворачивая передатчик 7 сначала в одну сторону, а потом в другую, наблюдают через блок регистрации за амплитудой отраженного сигнала. При определении максимальной амплитуды отраженного сигнала фиксируют угол, образованный между осями, проходящими через прямую направляющую 2 с приемником 8 и подвижную балку 6 с передатчиком 7. Этот угол будет соответствовать углу деполяризации сигналов в исследуемой водной среде.To determine the depolarization angle of electromagnetic signals depending on the properties of the water, it is necessary to find either the existing linear structure in the studied reservoir, or independently bury the linear object with a length of at least double the length of the transmitting and receiving antennas. Next, set the position of the movable beam 6 with the transmitter 7 to a neutral level at which the beam 6 is at the same axial level with the direct guide 2, and determine the location of the sensing as the location of the center between the receiver 8 and the transmitter 7 directly above the test object 10. It is important, so that the combined axis of the transmitting and receiving antenna coincides with the axis of position of the linear object. Turning the transmitter 7 first to one side, and then to the other, they observe through the registration unit the amplitude of the reflected signal. When determining the maximum amplitude of the reflected signal, the angle formed between the axes passing through the straight guide 2 with the receiver 8 and the movable beam 6 with the transmitter 7. This angle will correspond to the angle of depolarization of the signals in the studied aqueous medium.

Согласно нормативным документам при эксплуатации продуктопроводов необходимо регулярно проводить обследования линейных инженерных сооружений на речных переходах. При исследовании линейных инженерных сооружений в глубоководных водоемах, как правило, первоначально известна ось расположения трубопровода, например, по пикетам его береговых выходов. Зная ось положения трубопровода, можно внести эти данные в GPS навигатор и настраивать угол между положениями подвижной балки 6 с передатчиком 7 и прямой направляющей 2 с приемником 8 так, чтобы передатчик 7 при пересечении трубопровода всегда располагался параллельно оси трубопровода. К примеру, если обследование проводить галсами под углом в 45 градусов, нужно располагать приемо-передающие антенны под углом 45 градусов. При этом необходимо менять угол в противоположную сторону (зеркально) в зависимости от стороны пересечения оси трубопровода. According to regulatory documents, when operating product pipelines, it is necessary to regularly conduct inspections of linear engineering structures at river crossings. When studying linear engineering structures in deep water bodies, as a rule, the axis of the location of the pipeline is initially known, for example, by pickets of its coastal outlets. Knowing the axis of the position of the pipeline, you can enter this data into the GPS navigator and adjust the angle between the positions of the movable beam 6 with the transmitter 7 and the straight guide 2 with the receiver 8 so that the transmitter 7 is always parallel to the pipeline axis when crossing the pipeline. For example, if the survey is carried out with tacks at an angle of 45 degrees, you need to have transmit-receive antennas at an angle of 45 degrees. In this case, it is necessary to change the angle in the opposite direction (mirror), depending on the side of the intersection of the axis of the pipeline.

При подобной съемке отраженные сигналы от трубопроводов всегда будут с максимальными амплитудами, что очень важно при обследовании в глубоководных водоемах (или в высоко минерализованном водоеме), где происходит естественным образом затухание электромагнитных сигналов. Исследование при помощи заявленного устройства антенн георадара также будет эффективно в случаях, когда линейное инженерное сооружение расположено в донных отложениях, что приводит к затуханию сигналов и требует использования большей энергии для обнаружения объектов. With such a survey, the reflected signals from pipelines will always be with maximum amplitudes, which is very important when examining in deep water bodies (or in a highly mineralized body of water), where electromagnetic signals attenuate naturally. A study using the inventive device of georadar antennas will also be effective in cases where a linear engineering structure is located in the bottom sediments, which leads to attenuation of signals and requires the use of more energy to detect objects.

В тех же случаях, когда заранее неизвестно положение линейной неоднородности и задача связана с его поиском, то установка положения оси подвижной балки 6 с передатчиком 7 на угол в 45 градусов относительно оси прямой направляющей 2 с приемником 8, способствует расширению обзора (поиска) линейной неоднородности. В таком положении даже при перпендикулярном пересечении линейного объекта будет получен отраженный сигнал. In the same cases, when the position of a linear heterogeneity is not known in advance and the problem is related to its search, then setting the axis position of the movable beam 6 with the transmitter 7 at an angle of 45 degrees relative to the axis of the straight guide 2 with the receiver 8, helps to expand the overview (search) of linear heterogeneity . In this position, even with a perpendicular intersection of a linear object, a reflected signal will be received.

Поисковые работы при помощи заявленного антенного устройства для георадара осуществляются в следующем порядке.Search operations using the claimed antenna device for ground penetrating radar are carried out in the following order.

Например, на первом этапе обследования линейных инженерных сооружений на речных переходах собранное антенное устройство с георадаром, буксируемое водным транспортным средством 9, «атакует» в сторону исследуемого объекта 10 под оптимальным углом «альфа» (см. фиг. 3), значение которого предварительно определяется по данным положения оси исследуемого объекта по выходам на берег. На такой же угол «альфа» настраивается положение оси передатчика 7 относительно оси прямой направляющей 2 с приемником 8. Таким образом, пользователем устанавливается лучшее проявление отраженного сигнала, соответствующее параллельному положению передатчика 7 к подводному линейному объекту 10. Скорость движения устройств по поверхности воды при зондировании составляет 0,3-2,5 м/с. For example, at the first stage of the survey of linear engineering structures at river crossings, an assembled antenna device with a georadar towed by a water vehicle 9 “attacks” towards the object under study 10 at the optimal alpha angle (see Fig. 3), the value of which is previously determined according to the position of the axis of the investigated object on landfalls. The position of the axis of the transmitter 7 relative to the axis of the direct guide 2 with the receiver 8 is adjusted to the same angle “alpha”. Thus, the user sets the best manifestation of the reflected signal corresponding to the parallel position of the transmitter 7 to the underwater linear object 10. The speed of the devices on the surface of the water when sensing is 0.3-2.5 m / s.

При подходе к объекту пользователем, которым непрерывно зондируется подводное пространство, в момент обнаружения возможного объекта посредством блока регистрации (переносного компьютера или иного записывающего устройства) фиксируется гипербола. При этом направление и скорость движения буксирующего транспортного средства 9 остаются неизменными в период пересечения исследуемого объекта 10.When approaching an object by a user who continuously probes the underwater space, a hyperbole is recorded at the moment of detection of a possible object by means of a registration unit (laptop computer or other recording device). In this case, the direction and speed of the towing vehicle 9 remain unchanged during the intersection of the investigated object 10.

После полного прохода над искомым линейным объектом 10, буксирующее транспортное средство 9 поворачивает на угол «альфа» в сторону исследуемого объекта 10, при этом, передатчик 7 одновременно устанавливается на нейтральное положение.After a full passage over the desired linear object 10, the towing vehicle 9 is turned by an angle "alpha" in the direction of the investigated object 10, while the transmitter 7 is simultaneously set to a neutral position.

Следующим этапом буксирующее средство 9 и передатчик 7, каждый по отдельности, одновременно поворачивают в сторону объекта 10 на угол «альфа», устанавливая параллельное положение передатчика 7 к объекту 10, и проплывают до повторного пересечения линейного объекта 10. Таким образом, цикл повторяется необходимое количество раз в виде галсов, пересекающих линейных объект 10. In the next step, the towing means 9 and the transmitter 7, each separately, are simultaneously turned towards the object 10 by an angle of "alpha", setting the transmitter to the parallel position of the object 7 to the object 10, and swim until the linear object 10 intersects again. Thus, the cycle repeats the required number times in the form of tacks intersecting a linear object 10.

На фиг. 4 представлены сравнительные снимки при исследованиях линейных подводных объектов в сложных условиях (глубоководные водоемы, наличие большой мощности донных отложений), полученные при помощи заявленного антенного устройства.In FIG. 4 presents comparative images in the study of linear underwater objects in difficult conditions (deep water bodies, the presence of a large thickness of bottom sediments) obtained using the claimed antenna device.

Данные показывают, что при пересечении трубопровода под некоторым углом, при котором ось передатчика 7 расположена параллельно к оси линейного инженерного сооружения, хорошо обнаруживается трубопровод в виде гиперболы (см. фиг. 4В и фиг. 4С), в отличие от иного случая, когда передатчик 7 пересекает трубопровод под углом 90 градусов, при котором объект уже не обнаруживается (см. фиг. 4А). Следует отметить, что при использовании заявленного устройства уменьшается количество гипербол, отраженных от различных локальных объектов, такие как крупные валуны и локальные металлические объекты.The data show that when the pipeline crosses at a certain angle at which the axis of the transmitter 7 is parallel to the axis of the linear engineering structure, the pipeline in the form of a hyperbole is well detected (see Fig. 4B and Fig. 4C), in contrast to the other case when the transmitter 7 crosses the pipeline at an angle of 90 degrees, at which the object is no longer detected (see Fig. 4A). It should be noted that when using the claimed device, the number of hyperbolas reflected from various local objects, such as large boulders and local metal objects, is reduced.

В результате такой съемки отраженные сигналы от трубопроводов будут получены с максимальными амплитудами, что важно при обследовании в глубоководных водоемах (или в высоко минерализованном водоеме), где происходит затухание электромагнитных сигналов. Также это эффективно в случаях, когда линейное инженерное сооружение расположено в донных отложениях, где также происходит затухание, и необходимо больше энергии для обнаружения объекта.As a result of such a survey, the reflected signals from the pipelines will be obtained with maximum amplitudes, which is important when examining in deep water bodies (or in a highly mineralized body of water), where the attenuation of electromagnetic signals occurs. It is also effective in cases where a linear engineering structure is located in bottom sediments, where attenuation also occurs, and more energy is needed to detect the object.

Claims (1)

Способ георадиолокационного исследования подводных линейных объектов с использованием антенного устройства для георадара, содержащего корпус, неэкранированный антенный блок, включающий приемный и передающий блоки, связанные с блоками управления и регистрации, и выполненный в герметичном исполнении в виде полугибкого шланга, при этом корпус устройства выполнен в плане в Y-образной форме и включает части боковых раскосов и прямого направляющего, составленные из жесткого нетонущего и неметаллического материала, причем максимальный регулируемый угол между боковыми раскосами составляет 135 градусов, для чего у внешней стороны корпуса установлена дугообразная перекладина, одновременно служащая направляющим для втулки-бегунка подвижной балки, перемещающейся между раскосами, причем к подвижной балке с подводной стороны прикреплен передающий блок, а к прямому направляющему корпуса – приемный блок, управление которыми осуществляется через блоки управления и регистрации, включающий проходку собранного антенного устройства, буксируемого водным транспортным средством, по зоне обследования подводного линейного объекта галсами при лавировке, для чего предварительно определяют оптимальный угол α первичной атаки в зависимости от положения оси исследуемого объекта, по которому настраивают положение оси передающего блока относительно оси приемного блока, далее при зондировании подводного пространства в момент обнаружения линейного объекта блоком регистрации фиксируется гипербола, а после полного прохода над искомым линейным объектом передатчик антенного блока поворачивают на угол 2α, устанавливая параллельное положение к направлению искомого линейного объекта и снова проходят до повторного пересечения с объектом, при этом количество повторных проходов лавировкой определяется необходимой детальностью съемки, по завершению которой анализируют полученные данные по точкам пересечения, фиксируемые в ходе зондирования блоком регистрации, и строят линейное отображение положения объекта. The method of georadar research of underwater linear objects using an antenna device for georadar, comprising a housing, an unshielded antenna unit, including receiving and transmitting units associated with control and registration units, and made in a sealed version in the form of a semi-flexible hose, while the device body is made in plan in the Y-shape and includes parts of the side braces and the direct guide, composed of rigid non-sinking and non-metallic material, with the maximum reg the measurable angle between the side braces is 135 degrees, for which an arcuate crossbeam is installed on the outside of the casing, at the same time serving as a guide for the runner sleeve of the movable beam moving between the braces, and a transmitting unit is attached to the movable beam from the underwater side, and to the direct guide of the body the receiving unit, which is controlled through the control and registration units, including the passage of the assembled antenna device, towed by a water vehicle, the survey area of the underwater linear object with tacks during tacking, for which the optimal primary attack angle α is preliminarily determined depending on the position of the axis of the object under investigation, which adjusts the position of the axis of the transmitting unit relative to the axis of the receiving unit, then when probing the underwater space at the moment of detecting the linear object by the registration unit a hyperbole is fixed, and after a full passage over the desired linear object, the antenna unit transmitter is rotated through an angle of 2α, setting the paral The final position to the direction of the desired linear object and again passes until the intersection with the object again, while the number of repeated passes by tacking is determined by the necessary shooting detail, upon completion of which the obtained data are analyzed at the intersection points recorded during the sounding by the registration unit, and a linear display of the object’s position is built .
RU2017145389A 2017-12-23 2017-12-23 Method of georadar survey of underwater linear objects RU2670175C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017145389A RU2670175C1 (en) 2017-12-23 2017-12-23 Method of georadar survey of underwater linear objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017145389A RU2670175C1 (en) 2017-12-23 2017-12-23 Method of georadar survey of underwater linear objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2670175C1 true RU2670175C1 (en) 2018-10-18

Family

ID=63862470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017145389A RU2670175C1 (en) 2017-12-23 2017-12-23 Method of georadar survey of underwater linear objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2670175C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11150341B2 (en) * 2020-02-18 2021-10-19 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US20230184925A1 (en) * 2020-02-18 2023-06-15 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
RU2817178C1 (en) * 2023-09-05 2024-04-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for determining characteristics of sea surface anomalies caused by processes in near-surface layers of the ocean and atmosphere, based on its radar images
US11960000B2 (en) 2020-02-18 2024-04-16 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4728897A (en) * 1984-10-17 1988-03-01 British Gas Corporation Microwave reflection survey technique for determining depth and orientation of buried objects
WO1999001781A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 Ekko Dane Production A/S Radar plant and measurement technique for determination of the orientation and the depth of buried objects
US20110090119A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Sandor Holly Wire detection systems and methods
WO2014112261A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 株式会社Ihi Underwater/underground survey system and underwater/underground survey method
DE102015015386A1 (en) * 2015-11-28 2017-06-01 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium der Verteidigung, vertreten durch das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr detection device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4728897A (en) * 1984-10-17 1988-03-01 British Gas Corporation Microwave reflection survey technique for determining depth and orientation of buried objects
WO1999001781A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 Ekko Dane Production A/S Radar plant and measurement technique for determination of the orientation and the depth of buried objects
US20110090119A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Sandor Holly Wire detection systems and methods
WO2014112261A1 (en) * 2013-01-18 2014-07-24 株式会社Ihi Underwater/underground survey system and underwater/underground survey method
DE102015015386A1 (en) * 2015-11-28 2017-06-01 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium der Verteidigung, vertreten durch das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr detection device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11686839B1 (en) * 2020-02-18 2023-06-27 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
WO2021202005A3 (en) * 2020-02-18 2022-01-06 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US11353576B2 (en) * 2020-02-18 2022-06-07 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US20230110848A1 (en) * 2020-02-18 2023-04-13 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US11662458B2 (en) * 2020-02-18 2023-05-30 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US20230184925A1 (en) * 2020-02-18 2023-06-15 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US11150341B2 (en) * 2020-02-18 2021-10-19 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
AU2021249202B2 (en) * 2020-02-18 2023-08-03 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
EP4107553A4 (en) * 2020-02-18 2024-02-28 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US11960000B2 (en) 2020-02-18 2024-04-16 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
US12007471B2 (en) 2020-02-18 2024-06-11 HG Partners, LLC Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
RU2817178C1 (en) * 2023-09-05 2024-04-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for determining characteristics of sea surface anomalies caused by processes in near-surface layers of the ocean and atmosphere, based on its radar images
RU2825556C1 (en) * 2024-04-17 2024-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Method for winter georadar investigation of underwater objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9030914B2 (en) Discrete volumetric sonar method and apparatus for sub-seabed surveying
Marsset et al. High and very high resolution deep-towed seismic system: Performance and examples from deep water Geohazard studies
RU2670175C1 (en) Method of georadar survey of underwater linear objects
CN104199123A (en) Submarine cable laying quality detection system
CN113640808B (en) Shallow water submarine cable buried depth detection method and device
US20210311186A1 (en) Sparse excitation method for 3-dimensional underground cable localization by fiber optic sensing
CN113534260B (en) Broadband near-seafloor deep sea geological structure acoustic detection system and method
BR102014015913A2 (en) research techniques using cords at different depths
RU2608301C2 (en) System and method for 3d examination of sea bottom for engineering survey
US20240272295A1 (en) Continuous-wave radar system for detecting ferrous and non-ferrous metals in saltwater environments
EP3346299A1 (en) Data collection systems for marine modification with streamer and receiver module
AU2014201354A1 (en) Systems and methods for measuring water properties in electromagnetic marine surveys
RU2424538C1 (en) Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel
Masoli et al. Near‐shore geophysical and geotechnical investigations in support of the Trieste Marine Terminal extension
RU2525644C2 (en) Method of geochemical exploration
CN113777653B (en) Synthetic aperture type shallow seismic section exploration method and system
JP3374376B2 (en) Undersea exploration equipment
Grelowska et al. Acoustic imaging of selected areas of gdansk bay with the aid of parametric echosounder and side-scan sonar
RU177778U1 (en) GPR antenna device
Wada et al. Small-diameter directional borehole radar system with 3D sensing capability
Emilsson et al. Efficient State-of-Art HDR 3D GPR Compared to 2D Traditional Utility Investigations
JPH0820524B2 (en) Burial depth measuring device from detector of buried conductor
EP2784553A2 (en) Predicting sensitivity to positioning for seismic surveys
RU2825556C1 (en) Method for winter georadar investigation of underwater objects
JP3259544B2 (en) Method and apparatus for exploring undersea buried objects

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201224