一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统及开挖方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统及开挖方法，包括雷达探测器、挖掘机、雷达信号分析器、控制器单元和报警器，雷达探测器设置于挖掘机的铲斗上，雷达探测器与雷达信号分析器连接，控制器单元分别与雷达信号分析器和报警器连接。克服传统开挖方式的难操作性与低精度性，探测信息准确度高，信息回馈实时迅速，高度智能，无需旁站监守，节省人力物力，节约工期。

An Intelligent Alarm System for Overbreak Prevention Based on Radar Real-time Detection and Excavation Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统及开挖方法
本专利技术涉及建筑施工
，具体涉及一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统及开挖方法。
技术介绍
随着我国经济技术的快速发展和人民生活水平的提高，国家逐渐加大城市基础设施的建设力度，市政道路、地铁、市政管线(如供水管道、排水管道、通信、电力、燃气等)公用民用工程遍地开花，在适应快速城市化发展的同时也为人们的生活带来了便利。然而，在这些工程建设过程中，往往会发生因土方开挖导致的地下管线破坏此类事故，且屡见不鲜。2018年7月，深圳地铁十号线施工，三天内挖断七根电缆，导致周边用户停电；一周未过，深圳地铁施工单位又将布吉供水有限公司的供水主管道挖爆，致使沿线用户停水。2018年8月26日，郑州市碧云路与新圃西街交叉口工地施工时，工人使用挖掘机开挖不慎挖断了埋在地下的天然气管道，导致大量燃气泄漏，卷着尘土呼呼地向外冒，并散发出刺鼻的气味，对过往行人造成严重惊慌。2016年12月22日，南京市鼓楼区建宁路华贵园小区内在二次供水改造施工时，不慎挖断了地下埋藏的自来水主管道，自来水以每小时400-500吨的流量往外流淌，并迅速漫到了一旁的马路上，小区几乎被淹。据郑州市有关媒体统计，2010-2014年间，郑州市平均每年燃气被挖断16.5次；供水管道2011-2014年间平均每年被挖断71.6次，2010年竟被挖断355次！热力管道每年抢修费用高达400万元。因此，地下管线被挖断是非常普遍且频繁发生的工程事故，如不加以控制，一方面会给人民的生活带来极大的不便和安全隐患，另一方面也会对社会造成较大的经济损失。施工沟槽开挖时造成管线破坏的原因大致有以下几方面：1、未提前探明地下管线平位置及走向，盲目开挖；2、开挖前未进行坑探，未做探沟，强行开挖；3、开挖时无人监视提醒，造成误挖；4、浅埋管线如电力、通讯等采用重型机械施工；5、挖掘机驾驶员经验不足。目前，实际工程中防止超挖及管线破坏的方法一般有，1.通过探坑暴露的管线情况推断管线的大致走向和埋深等信息；2.对已查明的地下管线，在施工现场做好醒目的警示标志；3.选用经验丰富的挖掘机操作员，并派专人现场指挥，及时发现问题等。然而，城市地下管线错综复杂，有时相关部门提供的图纸根本无法反映地下管线的真实位置，给规避管线开挖带来极大的困难；常见某些非重力流体管道如供水、电缆、燃气管道等遇到障碍物时，为了避让障碍会突然抬高，或者走向突左突右、很不规则的现象，增加坑探的不确定性。同时，大多数施工单位为了抢进度，来不及探测管线位置直接开挖，开挖时无人旁站监守，甚至在夜间赶工，造成无法提前进行超挖预警，致使管道被挖断。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在施工时地下管线被挖断的问题，提供了一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统及开挖方法，克服传统方式的难操作性与低精度性，探测信息准确度高，信息回馈实时迅速，高度智能，无需旁站监守，节省人力物力，节约工期。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，包括雷达探测器、挖掘机、雷达信号分析器、控制器单元和报警器，雷达探测器设置于挖掘机的铲斗上，雷达探测器与雷达信号分析器连接，控制器单元分别与雷达信号分析器和报警器连接。按照上述技术方案，控制器单元还连接有显示装置。按照上述技术方案，雷达信号分析器内设有开挖异常信息特征数据库。按照上述技术方案，雷达探测器包括发射器和接收器，接收器与雷达信号分析器相连。按照上述技术方案，雷达信号分析器设置于挖掘机的驾驶室内。按照上述技术方案，雷达探测器设置于挖掘机的铲斗和机械臂之间。采用以上所述的基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统的开挖地面方法，包括以下步骤：1)将雷达探测器安装于挖掘机的铲斗上部；2)在挖掘机开挖时雷达探测器不间断向下发射雷达波，并接收反射回来的反射波；3)雷达探测器将反射波信号传送至雷达信号分析器；4)雷达信号分析器根据接收到的反射波信号与雷达信号分析器内的数据库中的各类管线的反射波形进行对比，判断当前开挖地面下是否有管线及管线种类，判断是否有障碍物，并实时计算铲斗与管线和/或障碍物的有效距离，和判断当前开挖面是否超挖；5)雷达信号分析器将判断分析结果发送给控制器单元；6)控制器单元依据判断结果进行显示和/或给出报警信号。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术能够实时显示地下管道信息、开挖面至管道垂直距离，能有效规避开挖前管线信息缺失或物探不详以致盲目开挖带来的安全隐患，能够节约土方开挖的准备时间；本专利技术能够进行超挖预警，当开挖面至管道垂直距离小于安全距离时，系统报警提醒挖掘机操作员小心开挖，或停止机械开挖采用人工开挖方式，避免超挖造成的管线破坏问题；本专利技术能够实现全过程智能化信息传递，地下异物信息实时传递给挖掘机操作员，开挖时无需24h现场旁站监视，节约人力物力，降低人工时，极大的提高开挖效率，缩短工期；本专利技术能够自动收集开挖信息形成开挖异常波形数据库，存储不同开挖环境的波形信息，通过分类整理，可以进行数据网络共享，与同种设备系统节点数据互通，实现数据库智能更新升级。附图说明图1是本专利技术实施例中基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统的工作示意图；图2是本专利技术实施例中基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统的控制流程图；图3是本专利技术实施例中雷达信号分析器内的数据库信息构成示意图；图中，1-管道，2-雷达探测器，3-挖掘机机械臂，4-雷达波。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。参照图1～图3所示，本专利技术提供的一个实施例中的基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，包括雷达探测器、挖掘机、雷达信号分析器、控制器单元和报警器，雷达探测器设置于挖掘机的铲斗上部，雷达探测器与雷达信号分析器连接，控制器单元分别与雷达信号分析器和报警器连接。进一步地，控制器单元还连接有显示装置。进一步地，雷达信号分析器内设有开挖异常信息特征数据库。进一步地，雷达探测器包括发射器和接收器，发射器和接收器分别与雷达信号分析器连接。进一步地，发射器向下发射雷达波，当雷达波传导至地面以下，遇到介质后发生反射，不同的介质反射不同的波形，最终被接收器接收，并传入分析模块。地下分布的市政管道包括金属管道(给水、热力、再生水等)和非金属管道(污水、雨水、燃气等)，因此，雷达探测器的波长范围包含金属和非金属探测两部分。进一步地，雷达信号分析器设置于挖掘机的驾驶室内。进一步地，雷达探测器设置于挖掘机的铲斗和机械臂之间。采用以上所述的基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统的开挖地面方法，包括以下步骤：1)将雷达探测器安装于挖掘机的铲斗上部；2)在挖掘机开挖时雷达探测器不间断向下发射雷达波，并接收反射回来的反射波；3)雷达探测器将反射波信号传送至雷达信号分析器；4)雷达信号分析器根据接收到的反射波信号与雷达信号分析器内的数据库中的各类管线的反射波形进行对比，判断当前开挖地面下是否有管线及管线种类，判断是否有障碍物，并实时计算铲斗与管线和/或障碍物的有效距离，和判断当前开挖面是否超挖；5)雷达信号分析器将判断分析结果发送给控制器单元；6)控制器单元依据判断结果进行显示和/或给出报警信号。本专利技术的工作过程：步骤1：在挖掘机铲斗处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，其特征在于，包括雷达探测器、挖掘机、雷达信号分析器、控制器单元和报警器，雷达探测器设置于挖掘机的铲斗上，雷达探测器与雷达信号分析器连接，控制器单元分别与雷达信号分析器和报警器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，其特征在于，包括雷达探测器、挖掘机、雷达信号分析器、控制器单元和报警器，雷达探测器设置于挖掘机的铲斗上，雷达探测器与雷达信号分析器连接，控制器单元分别与雷达信号分析器和报警器连接。2.根据权利要求1所述的基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，其特征在于，控制器单元还连接有显示装置。3.根据权利要求1所述的基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，其特征在于，雷达信号分析器内设有开挖异常信息特征数据库。4.根据权利要求1所述的基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，其特征在于，雷达探测器包括发射器和接收器，接收器与雷达信号分析器相连。5.根据权利要求1所述的基于雷达实时探测的防超挖智能报警系统，其特征在于，雷达信号分析器设置于挖掘机的驾驶室内。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵开拓，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，中冶南方城市建设工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42