地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置及监测方法，该装置包括监测单元和模型槽，所述监测单元包括管道大小监测单元、管道材质监测单元、污染土分布观测单元和监测识别单元，所述模型槽内具有与管道大小监测单元、管道材质监测单元和污染土分布观测单元一一对应的三个区域。装置通过配套软件设置相关参数，对地质雷达接收的信息进行预处理和建模，实现对土壤中干扰因素的排除，其监测方法是通过在模型槽壁上开口，使管道固定在预定位置，在管道内施加油渍后，向模型槽内放入土壤，使用L型开关控制油污的泄漏，在用雷达探测的同时透过透明模型槽进行监测，避免雷达探测的误差，较为准确地监测管线的大小、材质特征及污染土的分布。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地下管线及其泄漏物的监测
，尤其涉及一种地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置及监测方法。
技术介绍
地质雷达是基于电磁波传递的检测技术，通过发射高频脉冲电磁波(40MHz-2GHz)，并接收反射回来的电磁波，根据接收到的反射电磁波的频谱特征判断地下介质分布状况，具有实时连续、快速、精度高等特点。由于其在地表进行探测，对地下探测目标没有损耗，已在众多工程监测领域中得到应用。近年来，城市地下管线问题频发，包括地质雷达在内的各种探测工具与技术被运用于地下管线的检测。现阶段地质雷达现阶段应用于地下管线检测存在的问题主要有：1)地质雷达与土壤的相互作用难以控制，往往只能识别有强烈发射信号处的大直径管线，难以识别在竖直方向分层叠加的管线；2)对地下管线仅能进行有无判断，无法提供精确的管道位置、大小、材质等特征信息；3)对管道泄漏的污染土的迁移分布规律没有深入的研究。所以针对这些检测对象，目前还缺乏一种结构简单，操作方便的特种监测装置，以解决地质雷达不能很好探测复杂管线及污染土分布的问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置及监测方法，可用于科研试验和工程施工中探测较为复杂管线的特征及污染土的分布。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，包括管道大小监测单元、管道材质监测单元、污染土监测单元和监测识别单元，所述管道大小监测单元、管道材质监测单元、污染土分布观测单元分别对应装置模型槽中从左到右的三个区域，所述监测识别单元包括地质雷达部分和透明模型槽部分。具体地，所述管道大小监测单元包括同种材质、不同尺径大小的管道，监测区域为模型槽中左侧区域。具体地，所述管道是通过在卡在模型槽内壁的凹口中来固定。具体地，所述管道材质监测单元包括相同尺径大小、不同材质的管道，监测区域为模型槽中中间区域。具体地，所述污染土监测单元包括土壤、开口管道、L型开关、挡板及油污，监测区域为模型槽中右侧区域。具体地，所述开口管道是使用切割机在垂直于管道轴线方向开出一个方形口，用于L型开关的打开与闭合。具体地，所述L型开关是通过遥控控制L型杆的上升下降，从而控制油污的泄漏。具体地，所述挡板是放置于开口两侧，使油污存储在两块挡板之间。具体地，所述地质雷达部分包括雷达天线、雷达主机和电脑端，天线扫描的数据由地质雷达接收，地质雷达反馈的数据由电脑端进行预处理，提取特征信息。具体地，所述透明模型槽用于透过槽壁直接观测内部管线特征及污染土的分布，与地质雷达部分探测结果进行对比。相应地，本专利技术还提供一种上述地质雷达监测装置的监测方法，包括以下步骤：①管道大小监测(1)固定管道，在透明模型槽左侧区域的内壁根据管道大小开出凹口，将相同材质，外径不同且相差相同数值的三个管道缓慢下放，接合在凹口中；(2)填土，将质地较为均匀的风干土填充入模型槽中，掩埋过管道；(3)探测，使用雷达天线在模型槽左侧区域上表面，沿平行于管道轴线方向，在管道正上方、左上方及右上方扫描，之后沿垂直于管道轴线的方向扫描；(4)识别，对雷达原始数据经过傅里叶变换、去直达波、去除背景、带通滤波、希伯尔特变换处理，实现对原始数据的预处理，之后从经过预处理后的数据中提取出瞬时振幅、瞬时相位以及瞬时频率信息，对各参数分别在Matlab中成图，实现对管线的模拟，结合从透明模型槽中观察到的现象，分析得到管道大小特征信息。②管道材质监测(1)固定管道，在透明模型槽中部区域的内壁根据管道大小开出凹口，将相同尺径，不同材质的三个管道缓慢下放，接合在凹口中；(2)填土，将质地较为均匀的风干土填充入模型槽中，掩埋过管道；(3)探测，使用雷达天线在模型槽中部区域上表面，沿平行于管道轴线方向，在管道正上方、左上方及右上方扫描，之后沿垂直于管道轴线的方向扫描；(4)识别，对雷达原始数据经过傅里叶变换、去直达波、去除背景、带通滤波、希伯尔特变换处理，实现对原始数据的预处理，之后从经过预处理后的数据中提取出瞬时振幅、瞬时相位以及瞬时频率信息，对各参数分别在Matlab中成图，实现对管线的模拟，结合从透明模型槽中观察到的现象，分析得到管道材质特征信息。③污染土分布监测(1)切口，在管道内壁用切割机切割出方形缺口；(2)设置开关，将L型开关粘贴在缺口旁的管道内壁上，在L型杆的一端紧密填补方形缺口后，在挡板之间放置适量润滑油；(3)固定管道，在透明模型槽右侧区域的内壁根据管道大小开出凹口，将相同尺径，不同材质的管道缓慢下放，接合在凹口中；(4)填土，将质地较为均匀的风干土填充入模型槽中，掩埋过管道，遥控L型开关，使L型杆上移，从而使油污泄漏；(5)探测，使用雷达天线在模型槽右侧区域上表面，沿平行于管道轴线方向，在管道正上方、左上方及右上方扫描，之后沿垂直于管道轴线的方向扫描；(6)识别，对雷达原始数据经过傅里叶变换、去直达波、去除背景、带通滤波、希伯尔特变换处理，实现对原始数据的预处理，之后从经过预处理后的数据中提取出瞬时振幅、瞬时相位以及瞬时频率信息，对各参数分别在Matlab中成图，建立污染土介电常数模型，结合从透明模型槽中观察到的现象，分析得到污染土分布信息。有益效果：地下管线的人工探测经验表明，雷达监测结合实际观察的理念可以提高监测的准确性。本专利技术的地下管道和管周泄漏污染土的监测装置及其监测方法，通过配套软件设置相关参数，对地质雷达接收的信息进行预处理和建模，可以排除土壤中杂物的干扰。监测过程中，通过在模型槽壁上开口，使管道固定在预定位置，在管道内施加油渍后，向模型槽内放入土壤，使用L型开关控制油污的泄漏，在用雷达探测的同时透过透明模型槽进行监测，避免雷达探测的误差，较为准确地监测管线的大小、材质特征及污染土的分布。除了上面所述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本专利技术的地下管道和污染土监测装置及监测方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。附图说明图1为本专利技术实施例的横向剖面图；图2为图1中L型开关的示意图；图3为采用监测装置进行大小监测的流程图；图4为采用监测装置进行材质监测的流程图；图5为采用监测装置进行污染土监测的流程图图中：1管道，2挡板，3L型开关，4雷达天线，5雷达主机，6电脑端，7土壤，8透明模型槽，9油污。具体实施方式实施例：本实施例的地下管道和污染土地质雷达监测装置如图1所示，包括：管道1，挡板2，L型开关3，雷达天线4，雷达主机5，电脑端6，土壤7，透明模型槽8，油污9。雷达主机5与电脑端6之间由雷达配套的网线相连，可使地质雷达接收的数据导入电脑端进行处理。其中，L型开关的示意图如图2所示，用切割机在管道上切好切口后，将L型开关固定在开口旁，使L型杆能贴合在切口处打开与闭合，从而能使油污在管道下放后泄漏。使用本实施例的的地下管道和管周泄漏污染土地质雷达监测装置进行监测时，如图3、图4和图5所示，包括以下步骤：(1)在距模型槽内壁同一高度根据管道尺径切出凹口，分别将外径为90mm、100mm与110mm的PVC管道下放，固定在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征在于：包括监测单元和透明模型槽，所述监测单元包括管道大小监测单元、管道材质监测单元、污染土分布观测单元和监测识别单元，所述模型槽具有与管道大小监测单元、管道材质监测单元和污染土分布观测单元一一对应的三个监测区域，所述监测识别单元包括地质雷达。

【技术特征摘要】
1.一种地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征在于：包括监测单元和透明模型槽，所述监测单元包括管道大小监测单元、管道材质监测单元、污染土分布观测单元和监测识别单元，所述模型槽具有与管道大小监测单元、管道材质监测单元和污染土分布观测单元一一对应的三个监测区域，所述监测识别单元包括地质雷达。2.根据权利要求1所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征是：所述管道大小监测单元包括同种材质、不同尺径大小的管道，所述管道大小监测单元对应的监测区域为模型槽内的左侧区域。3.根据权利要求1所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征是：所述模型槽的内壁上具有用于卡接固定管道的凹口。4.根据权利要求1所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征是：所述管道材质监测单元包括相同尺径大小、不同材质的管道，所述管道材质监测单元对应的监测区域为模型槽内的中间区域。5.根据权利要求1所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征是：所述污染土监测单元包括土壤、开口管道、L型开关、挡板及油污，所述污染土监测单元对应的监测区域为模型槽内的右侧区域。6.根据权利要求5所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征是：所述开口管道在垂直于管道轴线方向上具有方形口，所述L型开关是遥控控制的L型杆，用于控制油污的泄漏；所述挡板布置在开口两侧的管道内，两块挡板之间形成油污的存储空间。7.根据权利要求1所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征是：所述地质雷达包括雷达天线、雷达主机和电脑端，天线扫描的数据由地质雷达接收，地质雷达反馈的数据由电脑端进行预处理，提取特征信息。8.根据权利要求1所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置，其特征是：所述透明模型槽用于透过槽壁直接观测内部管线特征及污染土的分布，与地质雷达部分探测结果进行对比。9.根据权利要求1所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置的监测方法，其特征在于包括管道大小监测、管道材质监测和污染土分布监测。10.根据权利要求9所述的地下管道和管周泄漏污染土的地质雷达监测装置的监测方法，其特征在于，所述管道大小监测包括以下步骤：步骤1，管道大小监测步骤1，固定管道，在透明模型槽左侧区域的内壁根据管道大小开出凹口，将相同材质，外径不同且相差相同数值的三个管道缓慢下放，接...

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，宋涵韬，叶至韬，邢建鹏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32