WO2020078697A1 - Verfahren zur detektion des verlaufs einer unterirdisch verlegten rohrleitung mittels einer luftgestützten erfassungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur detektion des verlaufs einer unterirdisch verlegten rohrleitung mittels einer luftgestützten erfassungsvorrichtung Download PDF

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Claudia Windisch
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Siemens Corp
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Siemens Corp
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Definitions

  • the invention relates to a method for detecting the course of an underground pipeline by means of an airborne detection device, wherein the detection device moves along a flight trajectory and along the flight trajectory it measures measurement data, each of which includes detection information and position information, and that Detection information describes the presence of the pipeline at a location, and the position information describes the position of the location, and the flight trajectory is defined by a first trajectory, which allows the acquisition of measurement data within a predefined area and upon detection of the presence of the pipeline by means of corresponding detection information, the first trajectory of the trajectory is replaced by a second trajectory.
  • the invention further relates to an air-based detection device for detecting the course of an underground pipeline.
  • underground pipelines such as pipelines for liquid media such as gas, oil, water, etc. must be known for inspection tasks, usually these pipelines and in particular the position of their top edge after the laying and restoration of the soil are no longer visible from the outside.
  • (DOC) or layer thickness is the vertical distance from the top of the pipeline to the surface of the ground.
  • this coverage can, for example through excavation work, erosion, cultivation, construction activities, floods, subsidence or other re environmental influences or human influences change over time.
  • geomolts which are introduced into the pipeline and moved in the pipeline by the flow of the transported medium.
  • the position of the geomolk is determined by inertial measuring systems.
  • the measuring accuracy is often not sufficient to be able to determine the degree of coverage of the pipeline very precisely.
  • the required measurement accuracy can often only be achieved with manually complex and therefore very expensive means.
  • the invention has for its object to develop the state of the art technology and in particular by using egg ner air-based detection device for detecting the course of an underground pipeline to verbes.
  • This object is achieved with a method of the type mentioned at the outset, the first trajectory being carried out at a first flight altitude and the second trajectory being carried out at a second flight altitude, the first flight altitude being higher than the second flight altitude.
  • a first resolution of the measurement is achieved along the first flight path at the first flight altitude
  • a second resolution of the measurement is achieved along the second flight path at the second flight altitude
  • the resolution of a measured variable is determined by a detection area of a sensor, which is usually pyramid-shaped in optical sensors or is usually club-shaped in radar sensors. There can therefore usually be an opening angle for the Sensor are specified, from which, depending on the distance of the object to be detected, which is located in an image plane, a resolution in the detection of the measurement variable results, since the image plane is different in size depending on the distance and the second resolution is therefore greater than the first resolution .
  • the air-based detection device can be, for example, an unmanned aircraft that is capable of fulfilling a mission independently - that is, without external control.
  • a mission is generally understood to be a request for a specific action. In the current context, this is the detection of the course of an underground pipeline with high accuracy.
  • Unmanned aerial vehicles can be so-called "micro air vehicles” (MAVs), i.e. small drones that have sufficient load capacity to transport image recording devices or other sensors. They have a radius of action of a few kilometers and can fly at an altitude of several hundred Meters.
  • MAVs micro air vehicles
  • VTOL UAV vertical take-off and landing UAV
  • the VTOL capability means that neither a runway nor special take-off or landing devices are required .
  • magnetic sensors or infrared sensors can be used to record detection information.
  • Other types of sensors are known in the prior art.
  • Pipelines such as pipelines for liquid media such as oil, water or gas are usually made of a metallic material that interacts with a magnetic field applied outside the pipeline. Furthermore, by applying a current to the metallic structure, the Pipeline a magnetic field are generated, which in turn can be detected by a magnetic sensor. Depending on the measuring method, both a direct current and an alternating current can be used.
  • Infrared sensors can detect or detect a thermal difference between the pipeline, which has a pipe temperature as a result of the medium flowing through, and the soil in which the pipeline is embedded and which has a floor temperature, the course of the pipeline in the ground.
  • a satellite-based positioning system such as GPS and / or Galileo can be used with corresponding receivers, but also positioning systems that are based on the use of local radio networks and differential position data, in order to improve the positioning accuracy .
  • the first trajectory and / or the second trajectory is determined automatically.
  • the determination of the first and / or second trajectory can take place autonomously in a computing device of the detection device.
  • the first flight path of a mission can be determined by a ground unit and then transmitted to the airborne detection device by a wireless communication means.
  • the mission can provide an approximate definition of the area to be examined (“geo
  • the detection device can comprise a positioning system with a corresponding receiver, the positioning system being a respective position of the detection device in geographical longitude, latitude and height during a mission determined and the computing nerve device compares the current position with a "geo fence” and thus controls the corresponding direction of the detection device.
  • a height above sea level is often Mirror specified and not the height above the surface.
  • the detection device can carry out a mission autonomously and in a particularly simple manner.
  • a large number of measurement data are recorded along the first flight path, the respective positions of which are at an average first distance from one another, and a large number of measurement data are recorded along the second flight path, the respective positions of which average each other Lichen second distance, the first distance is greater than the second distance.
  • a first resolution of the measurement can be achieved along the first flight path
  • a second resolution of the measurement can be achieved along the second flight path.
  • the second resolution may be greater than the first resolution.
  • a large number of measurement data are recorded along the flight trajectory, from whose respective detection information the presence of the pipeline is detected when a respective limit value is exceeded and the course of the pipeline is determined from the corresponding positions , preferably using a statistical method.
  • the further course of the pipeline is predicted or extrapolated from the determined course of the pipeline and a third trajectory is determined therefrom, and the first trajectory or the second trajectory is replaced by the third trajectory. It is thereby achieved that the search area for the pipeline is narrowed from the predicted course and the detection method can thereby be carried out more quickly. Furthermore, the search method can thereby be more robust against individual errors or inaccuracies in the acquisition of the measurement data.
  • the third trajectory is set automatically. This is particularly preferably done automatically by means of a computing device of the detection device.
  • the detection device preferably comprises a memory in which an environment map is stored.
  • the position data of the detection device can include the geographic length, width and height, as well as the roll, pitch and yaw angles of the detection device about its longitudinal, transverse and vertical axes.
  • the flight trajectory has no changes in angle with regard to the orientation of the detection device.
  • a sensor encompassed by the air-based detection device can be better adapted to carrying out the detection of the pipeline, for example by aligning the sensor at a favorable angle with respect to the already detected course of the pipeline, and at a favorable angle with regard to the flight attitude of the pipeline Detection device.
  • the attitude can depend on the flight speed or a flight maneuver.
  • the detection accuracy can be further improved because the detection field of view of the sensor can be optimally adapted to the flight position and the position of the pipeline.
  • the flight trajectory only changes the angle with regard to the orientation of the detection device about its vertical axis having.
  • no roll and pitch angles of the air-based detection device are provided, which, for example, can be carried out very easily by a helicopter drone with several rotors.
  • the invention can be developed further by measuring data along the flight trajectory with the respective flight altitude of the detection device by means of a height measuring device, and determining the layer thickness of the covering of the pipeline from the measurement data.
  • the layer thickness covering the pipeline can be determined in a simple manner from the measured flight altitude and the detected position of the pipeline with high accuracy.
  • the object according to the invention is also achieved by an air-assisted detection device of the aforementioned type, the detection device comprising a sensor device and a positioning device, and being set up to carry out the method according to one of the preceding claims and by means of the sensor device and the positioning device, measurement data, which each include detection information and position information.
  • the measurement data can be stored in a memory of the detection device or can be transmitted to a ground station by a wireless communication means.
  • the invention can be developed further by the detection device further comprising a computing device which is set up to automatically determine the first flight path and / or the second flight path.
  • the detection device further comprises a height measuring device which is set up to detect the flight height of the detection device above the ground surface and is stored as measurement data.
  • the layer thickness covering the pipeline can be determined from the measured flight altitude and the detected position of the pipeline.
  • the calculation of the layer thickness can be done by a computing device of the detection device, as well as by a subsequent evaluation of the measurement data outside the detection device.
  • the detection device is set up to determine the layer thickness of the covering of the pipeline from the measurement data.
  • the layer thickness is determined with high accuracy in a simple manner by means of the detection device.
  • the object of the invention is also achieved by a system for determining the layer thickness of the coverage of a pipeline, the system comprising a detection device according to the invention, which also has a height measuring device which is set up to detect the flight height of the detection device above the ground surface and as Save measurement data, and also set up the system is to determine the layer thickness of the covering of the pipeline from the measurement data.
  • the layer thickness covering the pipeline can be determined from the measured flight altitude and the detected position of the pipeline.
  • the calculation of the layer thickness can be carried out by a computing device of the detection device, as well as by a subsequent evaluation of the measurement data outside of the detection device, for example from a ground station, which is connected to the detection device for receiving the measurement data by means of a wireless communication means, or offline After a mission has been carried out, the measurement data are then evaluated by an evaluation device.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a Klitraj ektorie an air-based detection device in a cal matic representation in a view from above
  • FIG. 2 shows a detail of the Flugtraj ektorie according to FIG. 1 in a side view
  • Fig. 3 shows an embodiment for measurement data in a
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a flight trajectory in a schematic illustration in a view from above
  • Fig. 6 shows the position of axes of rotation of an air-based
  • FIG. 1 and 2 show an embodiment for the method according to the invention for detecting the course of an underground pipeline 1 by means of an air-based detection device 2. It's an example of ner flight trajectory 10-13 schematically shown, which is flown by the airborne detection device 2.
  • the detection device 2 follows a flight trajectory 10, which is composed of a plurality of flight paths 11-13, which are automatically determined during the mission.
  • the mission is to detect the course of an underground pipeline with a high degree of accuracy.
  • the detection device 2 records measurement data 100-105, which each include detection information and position information.
  • the detection information describes the existence of the pipeline 1 at a location
  • position information describes the location of the location.
  • the presence of the pipeline can be described, for example, by a measured value maximum of a corresponding sensor signal from a sensor, which sensor signal is detected and recorded when the pipeline 1 flies over from the detection device and reaches a maximum vertically above the pipeline 1 at one location of the sensor.
  • the flight trajectory 10 is initially defined by a first flight path 11, which allows the acquisition of measurement data 100-105 within a predefined area 3 and the first flight path 11 is carried out at a first flight altitude 31.
  • the flight trajectory 10 has a meandering course in order to efficiently fly the area 3 through the air-based acquisition of the measurement data 100-105.
  • the first trajectory 11 can be calculated automatically after a determination of the Ge area 3, and transmitted either by the detection device 2 itself or to this who the.
  • the first distance 15 denotes adjacent measuring points te 100-105 on the first trajectory 11, which do not follow one another in the continuous course of the measurement. In other words, the distance 15 can be measured transversely to the meandering first flight path 11.
  • the detection information represents, for example, information from a magnetic sensor, which is included in the detection device 2.
  • the detection information can be a maximum sensor value when the pipeline 1 is scanned. If, for example, a predefined limit value for the sensor value is exceeded, detection takes place.
  • Measured data 100-105 are thus recorded along the flight trajectory 10-13, from whose respective detection information the presence of the pipeline 1 is detected when a limit value is exceeded.
  • the course of the pipeline 1 can be determined from the corresponding position information, for example by means of a statistical method.
  • measurement data 100 are first detected by detection, the location of the detection of measurement data 100 being a first flight path change point 17, at which a change is made from the first flight path 11 to the second flight path 12.
  • the trajectories 11, 12 differ in the course and in the flight altitude 20.
  • the second flight path 12 is carried out at a second flight altitude 22, the first flight height 21 being higher than the second flight height 22.
  • the second flight path 12 begins at the location of the detection of the measurement data 100, that is to say at the first flight path change point 17.
  • the sensor 40 has a sensor measuring region 41 with an opening angle of the measuring region 42, which is described in supervision by a circular detection characteristic can be.
  • a circular detection characteristic can be used for a sensor measuring region 41 with an opening angle of the measuring region 42.
  • the diameter of the floor measuring area 43, 44 on the floor surface 25 is, and depending on the sensor type used for the sensor 40, the measurement sensitivity and / or measurement accuracy can be below be different sizes.
  • measurement data 100-105 are continuously recorded, the respective position information of which has an average second distance 16 from one another.
  • the first distance 15 is larger in this example than the second distance 16.
  • the area around the first detected location can be examined and recorded more precisely with measurement data 101.
  • the measurement data 101-105 are each detected by detection, that is to say when the measurement data 101-105 exceed a predefined limit value.
  • a new search strategy can be determined.
  • the further course 19 of the pipeline 1 can be extrapolated from the previously determined course of the pipeline 1.
  • a third trajectory 13 from a second trajectory change point 18 is set, and the second trajectory 12 through the third trajectory 13 at the second trajectory change point 18 he sets.
  • the flight level 20 of the third flight path 13 remains unchanged from the flight level 22 of the second flight path 12.
  • the third trajectory 13 can be, for example, another meandering course, which, however, has a changed angle of the third trajectory 13 with respect to the previous second trajectory 12, for example by 45 ° or 90 ° from the second trajectory change point 18. Furthermore, the path can be the meandering distance Trajectory reduced again become. It can thereby be achieved that the pipeline has an improved position relative to one another with respect to the sensor comprised by the detection device and the sensor can deliver an improved measurement result by means of the measurement data 100-105.
  • the flight trajectory 10-13 has no angular changes with regard to the orientation of the acquisition device 2. This is particularly advantageous if a VTOL-UAV, for example a rotary-wing aircraft in the form of a quadcopter, is used as the detection device 2.
  • the flight trajectory 10-13 can only have angle changes with regard to the orientation of the detection device 2 about its vertical axis 62, the yaw axis 62, which particularly supports the precision, since the measurement or detection accuracy in the sensor-based detection of the measurement data 100- 105 can also depend on the direction of movement or flight of the sensor.
  • the VTOL-UAV is rotated about the yaw axis 62 each time the trajectory changes to align the sensor for a precise measurement.
  • the amounts for the roll angle 71, the pitch angle 72 and the yaw angle 73 in flight depend on the type of air-supported platform of the detection device 2.
  • the roll angle 71 and the pitch angle 72 can be located in a horizontal plane.
  • FIG. 3 shows a representation of several measurement data 106-109 over the geographical latitude 31 and the geographical length 32.
  • the measurement data 106-109 can be grouped within an ellipse 90. From the illustration, the
  • Main axis of the ellipse 90 are determined, which can be used for the extrapolation of a further course of measurement data 106-109 in accordance with the preceding explanations for determining the course 19.
  • Other known methods for statistical extrapolation can be used.
  • FIG. 4 shows a trajectory 14 which can be automatically determined by the computing device 4 by nus-shaped trajectory 14 with a search width 26 and a search depth 27 the further course of the pipeline 1 is determined by measurement data 110-115.
  • the search width 26 and the search depth 27 described the envelope of the trajectory 14 within a cycle, which is repeated in the course of the search, for example, along a predicted course 19.
  • FIG. 5 shows the air-based detection device 2 in the form of a MAV, which comprises a sensor device 40 and a positioning device 50.
  • the MAV shows rotor blades, which are supposed to represent an autonomously flying quadcopter.
  • measurement data 100-115 which each include detection information and position information, can be acquired.
  • the sensor device 40 is, for example, a magnetic sensor which is set up to detect a magnetic field generated by the pipeline 1.
  • the positioning device 50 is, for example, a GPS satellite receiver for receiving a GPS signal 51.
  • a differential subsystem for positioning can also be used, which is included in the positioning device 50.
  • the detection device 2 further comprises a computing device 4, which is set up to automatically determine the trajectory 10-14.
  • the detection device 2 comprises an altitude measuring device 52, for example a laser altimeter, which determines the altitude 20-22 above the ground surface 25 by means of an altitude measurement signal 53 and is stored as measurement data 100-115.
  • an altitude measuring device 52 for example a laser altimeter, which determines the altitude 20-22 above the ground surface 25 by means of an altitude measurement signal 53 and is stored as measurement data 100-115.
  • the measurement data 100-115 can be stored in a memory (not shown in the figure) of the detection device 2 or to a ground station by a wireless communication Nikationsstoff be transferred (not shown in the figure).
  • the layer thickness of the layer covering the pipeline 1 can be determined from the measured flight altitude and the detected position of the pipeline 1.
  • the layer thickness can be calculated automatically by the computing device 4 of the detection device 2.
  • a map can be called up by the detection device 2, which has information relating to the nature of the ground in the area of the pipeline 1, in order to carry out a corresponding calculation with high accuracy.
  • Fig. 6 shows the position of axes of rotation of an air-supported detection device 2, wherein a roll angle 70 about a longitudinal axis 60, a pitch angle 71 about a transverse axis 61 and a yaw angle 72 about a vertical axis 62 can be seen.
  • Axes 60, 61 and 62 intersect at a center of gravity 80.

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Abstract

Verfahren zur Detektion des Verlaufs einer unterirdisch verlegten Rohrleitung (1) mittels einer luftgestützten Erfassungsvorrichtung (2), wobei sich die Erfassungsvorrichtung (2) längs einer Flugtrajektorie (10-13) bewegt und entlang der Flugtrajektorie (10-13) Messdaten (100-105), welche jeweils Detektionsinformationen und Positionsinformationen umfassen, erfasst, wobei die Detektionsinformationen das Vorhandensein der Rohrleitung (1) an einem Ort beschreiben, und die Positionsinformationen die Position des Orts beschreiben, und die Flugtrajektorie (10-13) durch eine erste Flugbahn (11) definiert ist, welche die Erfassung von Messdaten (100-105) innerhalb eines vordefinierten Gebiets (3) erlaubt und bei Detektion des Vorhandenseins der Rohrleitung (1) mittels entsprechender Detektionsinformationen die erste Flugbahn (11) der Flugtrajektorie durch eine zweite Flugbahn (12) ersetzt wird, und die erste Flugbahn (11) in einer ersten Flughöhe durchgeführt wird, und die zweite Flugbahn (12) in einer zweiten Flughöhe durchgeführt wird, und die erste Flughöhe höher ist als die zweite Flughöhe.

Description

Verfahren zur Detektion des Verlaufs einer
unterirdisch verlegten Rohrleitung mittels einer
luftgestützten Erfassungsvorriehtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Ver laufs einer unterirdisch verlegten Rohrleitung mittels einer luftgestützten Erfassungsvorrichtung, wobei sich die Erfas sungsvorrichtung längs einer Flugtraj ektorie bewegt und ent lang der Flugtraj ektorie Messdaten, welche jeweils Detekti onsinformationen und Positionsinformationen umfassen, er fasst, und die Detektionsinformationen das Vorhandensein der Rohrleitung an einem Ort beschreiben, und die Positionsinfor mationen die Position des Orts beschreiben, und die Flug- trajektorie durch eine erste Flugbahn definiert ist, welche die Erfassung von Messdaten innerhalb eines vordefinierten Gebiets erlaubt und bei Detektion des Vorhandenseins der Rohrleitung mittels entsprechender Detektionsinformatio nen die erste Flugbahn der Flugtraj ektorie durch eine zweite Flugbahn ersetzt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine luftgestützte Erfassungs vorrichtung zur Detektion des Verlaufs einer unterirdisch verlegten Rohrleitung.
Die Lage von unterirdischen Rohrleitungen wie Pipelines für liquide Medien wie Gas, Öl, Wasser, etc. muss für Inspekti onsaufgaben hochgenau bekannt sein, üblicherweise sind diese Pipelines und insbesondere die Lage ihrer Oberkante nach der Verlegung und Wiederherstellung des Erdreiches nicht mehr von außen einsehbar.
Der Grad der Überdeckung, der sogenannte „Depth of Co
ver" (DOC) oder Schichtdicke, ist die vertikale Distanz von der Oberseite der Pipeline bis zur Oberfläche des Erdbodens. Pipelines müssen zum Zeitpunkt ihrer Errichtung minimale ge setzliche Vorgaben erfüllen, welche auch die notwendige Über deckung regeln können. Jedoch kann sich diese Überdeckung beispielsweise durch Grabungsarbeiten, Erosion, Kultivierung, Bautätigkeiten, Überschwemmungen, Bodenabsenkungen oder ande- re Umwelteinflüsse oder Einflüsse des Menschen im Lauf der Zeit ändern.
Bei der Neuverlegung von Pipelines werden diese während der Verlegung, also vor der Wiederaufschüttung des Erdreichs mit tels zeitgemäßer Methoden in Katastergenauigkeit eingemessen. Ältere Pipelinebestände wurden bei der Verlegung in der Ver gangenheit hingegen nicht in ausreichender Genauigkeit er fasst. Zudem kann es durch instabile Untergründe wie z.B. Moore, Wüstensand, etc. geschehen, dass sich die Lage der Pipeline im eingebetteten Untergrund verändert.
Aus dem Stand der Technik sind Methoden bekannt die Pipeline bzw. ihre metallische Struktur im Erdreich zu orten.
Dies geschieht erdoberflächennah beispielsweise mittels Hand messgeräten, wie sie von der CORROCONT Group vertrieben wer den (http : //www .corrocont. com/surveys/pipeline-locating-and- depth-measurement) , was die Übertragung des eingekoppelten Messsignals und somit die Sensitivität der Messung begüns tigt .
Weiter bekannte Verfahren für die interne Inspektion von Pipelines nutzen sogenannte Geomolche, die in die Pipeline eingebracht werden und durch den Strom des transportierten Mediums in der Pipeline fortbewegt werden. Die Bestimmung der Position des Geomolchs erfolgt durch Inertial-Messsysteme .
Diese Systeme sind mit dem Nachteil behaftet, dass sie eine Drift des Messergebnisses, also eine Fehlerfortpflanzung durch die inkrementeile Vorschubbestimmung aufweisen.
Dieses Fehlerverhalten kann mangels des Kontaktes zur Außen welt nicht trivialerweise durch externe und somit absolute Messungen kompensiert werden, wobei insbesondere die zumeist metallische Struktur der Pipeline ein Hindernis darstellt, welche die Übertragung von Funksignalen (elektrischen Fel dern) stört (Faraday 'scher Käfig).
Bekannt sind aus dem Stand der Technik wie beispielsweise aus https://en.wikipedia.org/wiki/Pigging an der Außenhaut der Pipeline angebrachte akustische, magnetische oder auf Funk- technik beruhende Ortungseinrichtungen, welche die Passage es Geomolchs detektieren können.
Diese Form von Sensorik ist aber gerade bei schlecht einge messenen Altbeständen nicht vorhanden.
Ferner ist die Messgenauigkeit oft nicht ausreichend, um den Grad der Überdeckung der Rohrleitung sehr exakt bestimmen zu können. Die erforderliche Messgenauigkeit kann oft nur mit manuell aufwändigen und daher sehr teuren Mitteln erreicht werden .
Außerdem kann beispielsweise aufgrund einer instabilen poli tischen Situation in einem Land eine manuelle Vermessung für beteiligte Personen mit hohen Risiken beziehungsweise mit zu sätzlichem Aufwand für deren Sicherheit verbunden sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Tech nik weiterzuentwickeln und insbesondere durch den Einsatz ei ner luftgestützten Erfassungsvorrichtung zur Detektion des Verlaufs einer unterirdisch verlegten Rohrleitung zu verbes sern .
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren eingangs genannter Art gelöst, wobei die erste Flugbahn in einer ersten Flughöhe durchgeführt wird, und die zweite Flugbahn in einer zweiten Flughöhe durchgeführt wird, wobei die erste Flughöhe höher ist als die zweite Flughöhe.
Dadurch wird erreicht, dass mittels einer autonom fliegenden Erfassungsvorrichtung der Verlauf einer unterirdisch verleg ten Rohrleitung auf eine zeit- und kostensparende Weise genau bestimmt werden kann.
Ferner wird dadurch erreicht, dass entlang der ersten Flug bahn in der ersten Flughöhe eine erste Auflösung der Messung erzielt wird, und entlang der zweiten Flugbahn in der zweiten Flughöhe eine zweite Auflösung der Messung erzielt wird.
Die Auflösung einer Messgröße wird durch einen Erfassungsbe reich eines Sensors bestimmt, welcher bei optischen Sensoren meist pyramidenförmig ist oder bei Radarsensoren meist keu lenförmig ist. Es kann daher meist ein Öffnungswinkel für den Sensor angegeben werden, aus welchem sich in Abhängigkeit mit der Entfernung des zu erfassenden, in einer Bildebene gelege nen Objekts eine Auflösung in der Erfassung der Messgröße ergibt, da die Bildebene entfernungsabhängig unterschiedlich groß ist und die zweite Auflösung daher größer ist, als die erste Auflösung.
Die luftgestützte Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise ein unbemannt fliegendes Luftfahrzeug sein, welches in der Lage ist, autark - also ohne Steuerung von außen - eine Mis sion zu erfüllen. Als Mission wird allgemein eine Aufforde rung zu einer bestimmten Handlung verstanden. Im gegenwärti gen Zusammenhang ist dies die Detektion des Verlaufs einer unterirdisch verlegten Rohrleitung mit einer hohen Genauig keit.
Unbemannt fliegende Luftfahrzeuge können sogenannte „Micro Air Vehicles" (MAV) sein, also Kleindrohnen, die über genü gend Tragkraft verfügen, um Bildaufzeichnungsgeräte oder an dere Sensoren zu transportieren. Sie haben einen Aktionsradi us von einigen Kilometern und können eine Flughöhe von mehre ren hundert Metern erreichen.
Insbesondere „Vertical Take-Off and Landing Unmanned Aerial Vehicles" (VTOL UAV : Senkrecht startendes und landendes UAV) sind für derartige Missionen besonders gut geeignet. Durch die VTOL-Fähigkeit werden weder eine Start- bzw. Landebahn noch spezielle Start- oder Landevorrichtungen benötigt.
Gleichzeitig ergibt sich oftmals die Möglichkeit zwischen durch zu schweben oder sogar zu landen um zu beobachten („ho- ver and stare") .
Zur Erfassung von Detektionsinformationen können beispiels weise Magnetsensoren oder Infrarot-Sensoren eingesetzt wer den. Weitere Sensortypen sind im Stand der Technik bekannt.
Rohrleitungen wie Pipelines für liquide Medien wie beispiels weise Öl, Wasser oder Gas sind meist aus einem metallischen Material hergestellt, welches mit einem, außerhalb der Rohr leitung angelegten Magnetfeld interagiert. Ferner kann durch Aufbringen eines Stromes auf die metallische Struktur der Pipeline ein Magnetfeld erzeugt werden, welches wiederum von einem Magnetsensor erfasst werden kann. Je nach Messverfahren kann sowohl ein Gleichstrom als auch ein Wechselstrom einge setzt werden.
Infrarot-Sensoren können einen thermischen Unterschied zwi schen der Rohrleitung, welche durch das durchströmende Medium eine Rohrtemperatur aufweist, und dem Erdreich, in welchem die Rohrleitung eingebettet ist und welches eine Bodentempe ratur aufweist, den Verlauf der Rohrleitung im Boden detek- tieren beziehungsweise erfassten.
Zur Erfassung von Positionsinformationen der luftgestützten Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise ein satellitenge stütztes Positionierungssystem wie GPS und/oder Galileo mit entsprechenden Empfängern eingesetzt werden, aber auch Posi tionierungssysteme, welche auf der Verwendung von lokalen Funknetzwerken beruhen, und differenzielle Positionsdaten er gänzen, um die Positionierungsgenauigkeit zu verbessern.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Flugbahn und/oder die zweite Flugbahn automatisch bestimmt wird. Mit anderen Worten kann die Bestimmung der ersten und/oder zweiten Flugbahn autonom in einer Rechenvor richtung der Erfassungsvorrichtung erfolgen. Alternativ kann die erste Flugbahn einer Mission von einer Bodeneinheit be stimmt werden und anschließend an die luftgestützte Erfas sungsvorrichtung durch ein drahtloses Kommunikationsmittel übertragen werden. Dabei kann die Mission eine ungefähre Ein grenzung des zu untersuchenden Gebiets vorsehen („geo
fence") , um die Mission auf ein Gebiet einzuengen, in welchem die Rohrleitung vermutet wird. Die Erfassungsvorrichtung kann ein Positionierungssystem mit einem entsprechenden Empfänger umfassen, wobei das Positionierungssystem eine jeweilige Po sition der Erfassungsvorrichtung in der geographischen Länge, Breite und Höhe während einer Mission bestimmt und die Rech nervorrichtung die aktuelle Position mit einem „geo fence" abgleicht und somit entsprechende Lenkung der Erfassungsvor richtung angesteuert. Häufig wird eine Höhe über dem Meeres- Spiegel angegeben und nicht die Höhe über der Bodenoberflä che .
Es ist besonders günstig, wenn die zweite Flugbahn mittels einer Rechenvorrichtung der Erfassungsvorrichtung automatisch bestimmt wird. Dadurch kann die Erfassungsvorrichtung autonom und auf besonders einfache Weise eine Mission durchführen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass entlang der ersten Flugbahn eine Vielzahl an Messdaten er fasst werden, deren jeweilige Positionen untereinander einen durchschnittlichen ersten Abstand aufweisen, und entlang der zweiten Flugbahn eine Vielzahl an Messdaten erfasst werden, deren jeweilige Positionen untereinander einen durchschnitt lichen zweiten Abstand aufweisen, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist.
Dadurch wird erreicht, dass entlang der ersten Flugbahn eine erste Auflösung der Messung erzielt werden kann, und entlang der zweiten Flugbahn eine zweite Auflösung der Messung er zielt werden kann. Folglich kann die zweite Auflösung größer als die erste Auflösung sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass entlang der Flugtraj ektorie eine Vielzahl an Messdaten er fasst werden, aus deren jeweiligen Detektionsinformationen bei Überschreiten eines jeweiligen Grenzwerts das Vorhanden sein der Rohrleitung detektiert wird und aus den entsprechen den Positionen der Verlauf der Rohrleitung ermittelt wird, vorzugsweise mittels einem statistischen Verfahren.
Dadurch wird erreicht, dass mehrere einzelne Messdaten er fasst werden und mittels einer gemeinsamen Analyse der Ver lauf der Rohrleitung ermittelt werden kann. Dadurch wird die Messung robuster gegenüber einzelnen Messungenauigkeiten.
Es ist günstig, wenn aus dem ermittelten Verlauf der Rohrlei tung der weitere Verlauf der Rohrleitung prädiziert bezie hungsweise extrapoliert wird und daraus eine dritte Flugbahn festgelegt wird, und die erste Flugbahn oder die zweite Flug bahn durch die dritte Flugbahn ersetzt wird. Dadurch wird erreicht, dass aus dem prädizierten Verlauf das Suchgebiet für die Rohrleitung eingegrenzt wird und das De tektions-Verfahren dadurch schneller ausgeführt werden kann. Ferner kann das Such-Verfahren dadurch robuster gegenüber einzelnen Fehlern oder Ungenauigkeiten bei der Erfassung der Messdaten sein.
Es ist besonders günstig, wenn die dritte Flugbahn automa tisch festgelegt wird. Besonders bevorzugt erfolgt dies auto nom mittels einer Rechenvorrichtung der Erfassungsvorrich tung .
Die Erfassungsvorrichtung umfasst bevorzugt einen Speicher, in welchem eine Umgebungskarte gespeichert ist.
Die Positionsdaten der Erfassungsvorrichtung können die geo graphische Länge, Breite und Höhe, sowie die Roll-, Nick- und Gier-Winkel der Erfassungsvorrichtung um deren Längs-, Quer- und Vertikalachse umfassen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Flugtraj ektorie keine Winkeländerungen hinsichtlich der Orientierung der Erfassungsvorrichtung aufweist.
Dadurch wird erreicht, dass insbesondere mittels VTOL UAVs auf einfache Weise und mittels effizienter Suchmuster ein zu untersuchendes Gebiet vermessen können. Außerdem kann ein von der luftgestützten Erfassungsvorrichtung umfasster Sensor besser an die Durchführung der Detektion der Rohrleitung an gepasst werden, beispielsweise durch eine Ausrichtung des Sensors in einem günstigen Winkel bezüglich des bereits de- tektierten Verlaufs der Rohrleitung, sowie in einem günstigen Winkel hinsichtlich der Fluglage der Erfassungsvorrichtung. Die Fluglage kann von der Fluggeschwindigkeit oder einem Flugmanöver abhängen. Die Erfassungsgenauigkeit kann dadurch weiter verbessert werden, da das Erfassungssichtfeld des Sen sors optimal an die Fluglage und die Lage der Rohrleitung an gepasst werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Flugtraj ektorie nur Winkeländerungen hinsichtlich der Orientierung der Erfassungsvorrichtung um ihre Vertikalachse aufweist. Mit anderen Worten sind keine Roll- und Nick-Winkel der luftgestützten Erfassungsvorrichtung vorgesehen, was bei spielsweise von einer Helikopter-Drohne mit mehreren Rotoren sehr einfach ausgeführt werden kann. Durch die Drehung der Orientierung der Erfassungsvorrichtung um ihre Vertikalachse kann erreicht werden, dass das Erfassungssichtfeld des vorher genannten Sensors besser an die Flugtraj ektorie angepasst werden kann.
Dadurch wird erreicht, dass ein von der luftgestützten Erfas sungsvorrichtung umfasster Sensor, welcher entlang der Flug- trajektorie bewegt wird, noch besser an die Detektionsaufgabe angepasst werden kann und die Erfassungsgenauigkeit weiter verbessert werden kann. Ferner ist keine aufwendige Kompensa tion der Lage des Sensors erforderlich, welche durch Flugla gen mit entsprechenden Roll- und Nick-Winkeln entstehen kön nen .
Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem entlang der Flugtraj ektorie Messdaten mit der jeweiligen Flughöhe der Er fassungsvorrichtung mittels einer Höhenmessvorrichtung er fasst werden, und aus den Messdaten die Schichtdicke der Be deckung der Rohrleitung bestimmt wird.
Dadurch wird erreicht, dass aus der gemessenen Flughöhe und der detektieren Lage der Rohrleitung auf eine einfache Weise die Schichtdicke mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann, welche die Rohrleitung überdeckt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Luftge stützte Erfassungsvorrichtung eingangs genannter Art gelöst, wobei die Erfassungsvorrichtung eine Sensorvorrichtung und eine Positionierungsvorrichtung umfasst, und dazu eingerich tet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che auszuführen und mittels der Sensorvorrichtung und der Po sitionierungsvorrichtung Messdaten, welche jeweils Detekti onsinformationen und Positionsinformationen umfassen, zu er fassen . Die Messdaten können in einem Speicher der Erfassungsvorrich tung gespeichert werden oder an eine Bodenstation durch ein drahtloses Kommunikationsmittel übertragen werden.
Die Erfindung kann weiterentwickelt werden, indem die Erfas sungsvorrichtung ferner eine Rechenvorrichtung umfasst, wel che dazu eingerichtet ist, die erste Flugbahn und/oder die zweite Flugbahn automatisch zu bestimmen.
Dadurch wird erreicht, dass die Detektion rasch und auf eine einfache Weise erfolgen kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Erfassungs vorrichtung ferner eine Höhenmessvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Flughöhe der Erfassungsvorrichtung über der Bodenoberfläche zu erfassen und als Messdaten gespeichert werden .
Dadurch wird erreicht, dass aus der gemessenen Flughöhe und der detektieren Lage der Rohrleitung die Schichtdicke be stimmt werden kann, welche die Rohrleitung überdeckt. Die Be rechnung der Schichtdicke kann durch eine Rechenvorrichtung der Erfassungsvorrichtung, als auch durch eine nachfolgende Auswertung der Messdaten außerhalb der Erfassungsvorrichtung erfolgen .
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vor gesehen, dass die Erfassungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, aus den Messdaten jeweils die Schichtdicke der Überde ckung der Rohrleitung zu bestimmen.
Dadurch wird erreicht, dass die Schichtdicke auf eine einfa che Weise mittels der Erfassungsvorrichtung mit hoher Genau igkeit bestimmt wird.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein System zur Bestimmung der Schichtdicke der Überdeckung einer Rohrleitung gelöst, wobei das System eine erfindungsgemäße Erfassungsvor richtung umfasst, welche außerdem eine Höhenmessvorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Flughöhe der Erfas sungsvorrichtung über der Bodenoberfläche zu erfassen und als Messdaten zu speichern, und das System ferner dazu eingerich- tet ist, aus den Messdaten jeweils die Schichtdicke der Über deckung der Rohrleitung zu bestimmen.
Dadurch wird erreicht, dass aus der gemessenen Flughöhe und der detektieren Lage der Rohrleitung die Schichtdicke be stimmt werden kann, welche die Rohrleitung überdeckt. Die Be rechnung der Schichtdicke kann durch eine Rechenvorrichtung der Erfassungsvorrichtung, als auch durch eine nachfolgende Auswertung der Messdaten außerhalb der Erfassungsvorrichtung, beispielsweise von einer Bodenstation, welche mittels eines drahtlosen Kommunikationsmittels mit der Erfassungsvorrich tung zum Empfangen der Messdaten verbunden ist, oder auch offline, das heißt nach einer erfolgten Mission werden die Messdaten anschließend durch eine Auswertungsvorrichtung aus gewertet, erfolgen.
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Flugtraj ektorie einer luftgestützten Erfassungsvorrichtung in einer sche matischen Darstellung in einer Ansicht von oben,
Fig. 2 einen Ausschnitt der Flugtraj ektorie nach Fig. 1 in einer Seitenansicht,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für Messdaten in einer
schematischen Darstellung in einer Ansicht von oben,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flugtrajek- torie in einer schematischen Darstellung in einer Ansicht von oben
Fig. 5 eine symbolische Darstellung einer Ausführungsform für die luftgestützte Erfassungsvorrichtung,
Fig. 6 die Lage von Rotationsachsen einer luftgestützten
ErfassungsVorrichtung .
In Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel für das erfin dungsgemäße Verfahren zur Detektion des Verlaufs einer unter irdisch verlegten Rohrleitung 1 mittels einer luftgestützten Erfassungsvorrichtung 2 dargestellt. Es ist ein Beispiel ei- ner Flugtraj ektorie 10-13 schematisch dargestellt, welche von der luftgestützten Erfassungsvorrichtung 2 abgeflogen wird.
Die Erfassungsvorrichtung 2 folgt einer Flugtraj ektorie 10, welche aus mehreren Flugbahnen 11-13 zusammengesetzt ist, welche automatisch während der Mission bestimmt werden.
Als Mission wird die Detektion des Verlaufs einer unterir disch verlegten Rohrleitung mit einer hohen Genauigkeit ver standen .
Entlang der Flugtraj ektorie 10 erfasst die Erfassungsvorrich tung 2 Messdaten 100-105, welche jeweils Detektionsinformati onen und Positionsinformationen umfassen.
Die Detektionsinformationen beschreiben jeweils das Vorhan densein der Rohrleitung 1 an einem Ort, und Positionsinforma tionen beschreiben die Position des Orts.
Das Vorhandensein der Rohrleitung kann beispielsweise durch ein Messwert-Maximum eines entsprechenden Sensorsignals eines Sensors beschrieben werden, welches Sensorsignal bei Über fliegen der Rohrleitung 1 von der Erfassungsvorrichtung er fasst und aufgezeichnet wird und an einem Ort des Sensors vertikal über der Rohrleitung 1 ein Maximum erreicht.
Die Flugtraj ektorie 10 ist vorerst durch eine erste Flug bahn 11 definiert, welche die Erfassung von Messdaten 100-105 innerhalb eines vordefinierten Gebiets 3 erlaubt und die ers te Flugbahn 11 in einer ersten Flughöhe 31 durchgeführt wird. Die Flugtraj ektorie 10 hat in diesem Beispiel einen mäander förmigen Verlauf, um das Gebiet 3 effizient durch die luftge stützte Erfassung der Messdaten 100-105 abzufliegen.
Die erste Flugbahn 11 kann nach einer Festlegung des Ge biets 3 automatisch berechnet werden, und entweder durch die Erfassungsvorrichtung 2 selbst oder an diese übertragen wer den .
Während des Betriebs der luftgestützten Erfassung entlang der ersten Flugbahn 11 werden kontinuierlich Messdaten erfasst, deren jeweilige Positionsinformationen untereinander einen durchschnittlichen ersten Abstand 15 aufweisen. Der erste Abstand 15 bezeichnet benachbart liegende Messpunk te 100-105 auf der ersten Flugbahn 11, welche nicht im konti nuierlichen Verlauf der Messung aufeinander folgen. Mit ande ren Worten kann der Abstand 15 quer zur mäanderförmigen ers ten Flugbahn 11, gemessen werden.
Bei Detektion des Vorhandenseins der Rohrleitung 1 mittels entsprechender Detektionsinformationen wird die erste Flug bahn 11 der Flugtraj ektorie 10 durch eine zweite Flugbahn 12 ersetzt. Die Detektionsinformationen repräsentieren bei spielsweise eine Information eines magnetischen Sensors, wel cher von der Erfassungsvorrichtung 2 umfasst ist. Dabei kann die Detektionsinformationen ein maximaler Sensorwert sein, wenn die Rohrleitung 1 überflogen wird. Bei Überschreiten beispielsweise eines vordefinierten Grenzwerts für den Sen sorwert erfolgt eine Detektion.
Entlang der Flugtraj ektorie 10-13 werden somit Messdaten 100- 105 erfasst, aus deren jeweiligen Detektionsinformationen bei Überschreiten eines Grenzwerts das Vorhandensein der Rohrlei tung 1 detektiert wird. Aus den entsprechenden Positionsin formationen kann der Verlauf der Rohrleitung 1, beispielswei se mittels eines statistischen Verfahrens, ermittelt werden.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, werden zunächst Messda ten 100 durch Detektion erfasst, wobei der Ort der Detektion der Messdaten 100 ein erster Flugbahnwechselpunkt 17 ist, an welchem von der ersten Flugbahn 11 in die zweite Flugbahn 12 gewechselt wird.
Die Flugbahnen 11, 12 unterscheiden sich jeweils im Verlauf und in der Flughöhe 20.
Die zweite Flugbahn 12 wird in diesem Beispiel in einer zwei ten Flughöhe 22 durchgeführt, wobei die erste Flughöhe 21 hö her ist als die zweite Flughöhe 22. Die zweite Flugbahn 12 beginnt am Ort der Detektion der Messdaten 100, also am ers ten Flugbahnwechselpunkt 17.
Der Sensor 40 weist einen Sensormessbereich 41 mit einem Öff nungswinkel des Messbereichs 42 auf, welcher in Aufsicht durch eine kreisrunde Detektions-Charakteristik beschrieben werden kann. Je nach aktueller Flughöhe 20 entlang der Flug- trajektorie 10-13 in Bewegungsrichtung des Sensors 45 ist der Durchmesser des Boden-Messbereichs 43, 44 auf der Bodenober fläche 25 und je nach verwendetem Sensortyp für den Sensor 40 kann die Messempfindlichkeit und/oder Messgenauigkeit unter schiedlich groß sein.
Entlang der zweiten Flugbahn 12 werden kontinuierlich Messda ten 100-105 erfasst, deren jeweilige Positionsinformationen untereinander einen durchschnittlichen zweiten Abstand 16 aufweisen .
Der erste Abstand 15 ist in diesem Beispiel größer als der zweite Abstand 16.
Durch den engeren Verlauf der mäanderförmigen zweiten Flug bahn 12 kann das Gebiet um den ersten detektierten Ort mit Messdaten 101 genauer untersucht und erfasst werden.
Im gezeigten Beispiel werden die Messdaten 101-105 jeweils durch Detektion, das heißt wenn die Messdaten 101-105 einen vordefinierten Grenzwert überschreiten, erfasst.
Erfolgt über eine vordefinierte Entfernung entlang der zwei ten Flugbahn 12 keine weitere Erfassung von Messdaten, so kann eine neue Suchstrategie ermittelt werden. Beispielsweise kann aus dem bisher ermittelten Verlauf der Rohrleitung 1 der weitere Verlauf 19 der Rohrleitung 1 extrapoliert werden.
Damit wird eine dritte Flugbahn 13 ab einem zweiten Flugbahn wechselpunkt 18 festgelegt, und die zweite Flugbahn 12 durch die dritte Flugbahn 13 am zweiten Flugbahnwechselpunkt 18 er setzt. In diesem Beispiel bleibt die Flughöhe 20 der dritten Flugbahn 13 gegenüber der Flughöhe 22 der zweiten Flugbahn 12 unverändert .
Die dritte Flugbahn 13 kann beispielsweise ein weiterer mäan derförmiger Verlauf sein, welcher jedoch einen geänderten Winkel der dritte Flugbahn 13 gegenüber der vorhergehenden zweiten Flugbahn 12 aufweist, beispielsweise um 45° oder 90° ab dem zweiten Flugbahnwechselpunkt 18. Ferner kann der Bahn abstand der mäanderförmigen Flugbahn neuerlich verringert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Rohrleitung bezüglich des von der Erfassungsvorrichtung umfassten Sensors eine verbesserte Lage zueinander aufweist und der Sensor ein verbessertes Messergebnis mittels der Messdaten 100-105 lie fern kann.
Für eine präzise Erfassung der Messdaten 100-105 mittels des genannten Sensors weist die Flugtraj ektorie 10-13 keine Win keländerungen hinsichtlich der Orientierung der Erfassungs vorrichtung 2 auf. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn als Erfassungsvorrichtung 2 ein VTOL-UAV, beispielsweise ein Drehflügler in Form eines Quadcopters, eingesetzt wird. Somit kann die Flugtraj ektorie 10-13 nur Winkeländerungen hinsicht lich der Orientierung der Erfassungsvorrichtung 2 um ihre Vertikalachse 62, der Gierachse 62, aufweisen, was die Präzi sion besonders unterstützt, da die Mess- oder Detektions genauigkeit bei der sensorischen Erfassung der Messdaten 100- 105 auch von der Bewegungs- beziehungsweise Flugrichtung des Sensors abhängen kann. Folglich wird das VTOL-UAV bei jeder Änderung der Flugbahn um die Gierachse 62 gedreht, um den Sensor für eine präzise Messung auszurichten.
Die Beträge für den Rollwinkel 71, den Nickwinkel 72 und den Gierwinkel 73 im Flug hängen von der Art der luftgestützten Plattform der Erfassungsvorrichtung 2 ab. Bei VTOL-UAVs kön nen der Rollwinkel 71 und der Nickwinkel 72 in einer horizon talen Ebene gelegen sein.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung von mehreren Messdaten 106-109 über die geographische Breite 31 und die geographische Län ge 32. Dabei können die Messdaten 106-109 innerhalb einer El lipse 90 gruppiert werden. Aus der Darstellung kann die
Hauptachse der Ellipse 90 ermittelt werden, welche zur Extra polation eines weiteren Verlaufs von Messdaten 106-109 gemäß den vorhergehenden Ausführungen zur Bestimmung der Ver laufs 19 verwendet werden kann. Natürlich sind andere bekann te Verfahren zur statistischen Extrapolation einsetzbar.
Fig. 4 zeigt eine Flugbahn 14, die automatisch von der Re chenvorrichtung 4 ermittelt werden kann, indem in einer si- nusförmigen Flugbahn 14 mit einer Suchbreite 26 und einer Suchtiefe 27 der weitere Verlauf der Rohrleitung 1 durch Messdaten 110-115 ermittelt wird. Die Suchbreite 26 und die Suchtiefe 27 beschrieben die Einhüllende der Flugbahn 14 in nerhalb eines Zyklus, welcher im Zuge der Suche beispielswei se entlang eines prognostizierten Verlaufs 19 wiederholt wird .
Fig. 5 stellt die luftgestützte Erfassungsvorrichtung 2 in Form eines MAV dar, welche eine Sensorvorrichtung 40 und eine Positionierungsvorrichtung 50 umfasst. Am MAV sind Rotorflü gel erkennbar, welche schematisch einen autonom fliegenden Quadcopter darstellen sollen.
Mittels der Sensorvorrichtung 40 und der Positionierungsvor richtung 50 können Messdaten 100-115, welche jeweils Detekti onsinformationen und Positionsinformationen umfassen, erfasst werden .
Die Sensorvorrichtung 40 ist beispielsweise ein Magnetsensor, welcher dazu eingerichtet ist, ein von der Rohrleitung 1 er zeugtes Magnetfeld zu erfassen. Die Positionierungsvorrich tung 50 ist beispielsweise ein GPS-Satellitenempfänger zum Empfang eines GPS-Signals 51. Zur Erhöhung der Positionie rungsgenauigkeit kann zusätzlich ein differenzielles Subsys tem zur Positionierung (Differential GPS) eingesetzt werden, welches von der Positionierungsvorrichtung 50 umfasst ist.
Die Erfassungsvorrichtung 2 umfasst ferner eine Rechenvor richtung 4, welche dazu eingerichtet ist, die Flugbahn 10-14 automatisch zu bestimmen.
Außerdem umfasst die Erfassungsvorrichtung 2 eine Höhenmess vorrichtung 52, beispielsweise ein Laserhöhenmesser, welcher mittels einem Höhenmess-Signal 53 die Flughöhe 20-22 über der Bodenoberfläche 25 bestimmt und als Messdaten 100-115 gespei chert werden.
Die Messdaten 100-115 können in einem Speicher (in der Figur nicht dargestellt) der Erfassungsvorrichtung 2 gespeichert werden oder an eine Bodenstation durch ein drahtloses Kommu- nikationsmittel übertragen werden (in der Figur nicht darge stellt) .
Aus der gemessenen Flughöhe und der detektieren Lage der Rohrleitung 1 kann die Schichtdicke der Schicht bestimmt wer- den kann, welche die Rohrleitung 1 überdeckt. Die Berechnung der Schichtdicke kann automatisch durch die Rechenvorrich tung 4 der Erfassungsvorrichtung 2 erfolgen. Dazu kann es vorgesehen sein, dass von der Erfassungsvorrichtung 2 eine Karte abrufbar ist, welche Informationen bezüglich der Boden- beschaffenheit im Gebiet der Rohrleitung 1 aufweist, um eine entsprechende Berechnung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Fig. 6 zeigt die Lage von Rotationsachsen einer luftgestütz ten Erfassungsvorrichtung 2, wobei ein Rollwinkel 70 um eine Längsachse 60, ein Nickwinkel 71 um eine Querachse 61 und ein Gierwinkel 72 um eine Vertikalachse 62 erkennbar ist. Die
Achsen 60, 61 und 62 schneiden sich in einem Schwerpunkt 80.
Für die Erfindung sind sowohl Drehflügelflugzeuge als auch Flugzeuge ohne Rotorflügel geeignet.
Bezugszeichenliste :
1 Rohrleitung
2 Erfassungsvorrichtung
3 Gebiet
4 Rechenvorrichtung
10-14 Flugtraj ektorie, Flugbahn
15, 16 Abstand
17, 18 Flugbahnwechselpunkt
19 Extrapolierter Verlauf
20-22 Flughöhe
25 Bodenoberfläche
26 Suchbreite
27 Suchtiefe
30 Entfernung, zurückgelegte Distanz
31 geographische Breite
32 geographische Länge
40 Sensor
41 Sensormessbereich, Aufsicht
42 Öffnungswinkel des Messbereichs
43, 44 Messbereich, Durchmesser am Boden
45 Bewegungsrichtung des Sensors
46 Sensor-Signal
50 GPS-Positionierungsempfänger
51 GPS-Signal
52 HöhenmessVorrichtung
53 Höhenmess-Signal
60 Längsachse
61 Querachse
62 Vertikalachse
70 Rollwinkel
71 Nickwinkel
72 Gierwinkel
80 Schwerpunkt
90 Ellipse
100-115 Messdaten

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Detektion des Verlaufs einer unterirdisch verlegten Rohrleitung (1) mittels einer luftgestützten Erfassungsvorrichtung (2),
wobei sich die Erfassungsvorrichtung (2) längs einer Flugtraj ektorie (10-14) bewegt und entlang der Flug- trajektorie (10-14) Messdaten (100-115), welche jeweils Detektionsinformationen und Positionsinformationen umfas sen, erfasst,
und die Detektionsinformationen das Vorhandensein der Rohrleitung (1) an einem Ort beschreiben, und die Positi onsinformationen die Position des Orts beschreiben, und die Flugtraj ektorie (10-14) durch eine erste Flug bahn (11) definiert ist, welche die Erfassung von Messda ten (100-115) innerhalb eines vordefinierten Gebiets (3) erlaubt und bei Detektion des Vorhandenseins der Rohrlei tung (1) mittels entsprechender Detektionsinformatio nen die erste Flugbahn (11) der Flugtraj ektorie durch ei ne zweite Flugbahn (12) ersetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flugbahn (11) in einer ersten Flughöhe (21) durchgeführt wird,
und die zweite Flugbahn (12) in einer zweiten Flughö he (22) durchgeführt wird,
und die erste Flughöhe (21) höher ist als die zweite Flughöhe (22 ) .
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Flugbahn (11) und/oder die zweite Flugbahn (12) au tomatisch bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei entlang der ersten Flugbahn (11) Messdaten (100- 115) erfasst werden, deren jeweilige Positionsinformatio nen untereinander einen durchschnittlichen ersten Ab stand (15) aufweisen, und entlang der zweiten Flugbahn (12) Messdaten (100) er fasst werden, deren jeweilige Positionsinformatio
nen untereinander einen durchschnittlichen zweiten Ab stand (16) aufweisen,
wobei der erste Abstand (15) größer als der zweite Ab stand (16) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entlang der Flugtraj ektorie (10-14) Messdaten (100-115) erfasst werden, aus deren jeweiligen Detektionsinformati onen bei Überschreiten eines jeweiligen Grenzwerts das Vorhandensein der Rohrleitung (1) detektiert wird und aus den entsprechenden Positionsinformationen der Verlauf der Rohrleitung (1) ermittelt wird, vorzugsweise mittels ei nem statistischen Verfahren.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei aus dem ermittelten Verlauf der Rohrleitung (1) der weitere Ver lauf (19) der Rohrleitung (1) extrapoliert wird und dar aus eine dritte Flugbahn (13) festgelegt wird, und die erste Flugbahn (11) oder die zweite Flugbahn (12) durch die dritte Flugbahn (13) ersetzt wird, bevorzugt automa tisch und besonders bevorzugt mittels einer Rechenvor richtung (4) der Erfassungsvorrichtung (2).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flugtraj ektorie (10-14) keine Winkeländerungen hin sichtlich der Orientierung der Erfassungsvorrichtung (2) aufweist .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flugtraj ektorie (10-14) nur Winkeländerungen hin sichtlich der Orientierung der Erfassungsvorrichtung (2) um ihre Vertikalachse (62) aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entlang der Flugtraj ektorie (10-14) Messdaten (100-115) mit der jeweiligen Flughöhe (20-22) der Erfassungsvor richtung (2) mittels einer Höhenmessvorrichtung (52) er fasst werden, und aus den Messdaten (100-115) die Schichtdicke der Bedeckung der Rohrleitung (1) bestimmt wird .
9. Luftgestützte Erfassungsvorrichtung (2) zur Detektion des Verlaufs einer unterirdisch verlegten Rohrleitung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrich tung (2) eine Sensorvorrichtung (40) und eine Positionie rungsvorrichtung (50) umfasst, und dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen und mittels der Sensorvorrichtung (40) und der Positionierungsvorrichtung (50) Messdaten (100-115), welche jeweils Detektionsinformationen und Positionsin formationen umfassen, zu erfassen.
10. Erfassungsvorrichtung (2) nach dem vorhergehenden An
spruch, wobei die Erfassungsvorrichtung (2) ferner eine Rechenvorrichtung (4) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die erste Flugbahn (11) und/oder die zweite Flug bahn (12) automatisch zu bestimmen.
11. Erfassungsvorrichtung (2) nach den Ansprüchen 10 oder 11, wobei die Erfassungsvorrichtung (2) ferner eine Höhen messvorrichtung (51) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Flughöhe (20, 21, 22) der Erfassungsvorrich tung (2) über der Bodenoberfläche (25) zu erfassen und als Messdaten (100-115) gespeichert werden.
12. Erfassungsvorrichtung (2) nach dem vorhergehenden An
spruch, wobei die Erfassungsvorrichtung (2) dazu einge richtet ist, aus den Messdaten (100-115) jeweils die Schichtdicke der Überdeckung der Rohrleitung (1) zu be stimmen .
13. System zur Bestimmung der Schichtdicke der Überdeckung einer Rohrleitung (1), dadurch gekennzeichnet, dass das
System eine Erfassungsvorrichtung (2) nach Anspruch 12 umfasst, und das System dazu eingerichtet ist, aus den Messdaten (100-115) jeweils die Schichtdicke der Überde ckung der Rohrleitung (1) zu bestimmen.
PCT/EP2019/076348 2018-10-18 2019-09-30 Verfahren zur detektion des verlaufs einer unterirdisch verlegten rohrleitung mittels einer luftgestützten erfassungsvorrichtung Ceased WO2020078697A1 (de)

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