一种基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置及方法，通过获取两处三轴磁场传感器中心点距永磁体上表面的距离以及永磁体厚度和其下表面距地面的高度；在非探测区域中将磁场传感器测量的三维磁场信息作为基准信息；在探测区域中，水平移动探测装置，当两处磁场传感器测量的磁场竖直分量差值过零时，判定金属管线在探测装置所处位置的正下方，从而确定地下金属管线的水平方向偏移量；将探测装置放置在所述磁场竖直分量差值过零位置，根据磁场基准和磁场传感器测量信息计算地下金属管线产生的磁场水平分量，根据磁场水平分量与地下金属管线埋深二次方成反比的关系，确定地下金属管线的埋深，实现地下金属管线的快速探测。探测。探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置及方法


[0001]本专利技术属于地下管线探测
，具体涉及一种基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置及方法。

技术介绍

[0002]城市地下金属管线在电缆铺设、燃气运输和污水排放等方面已经广泛应用，是城市的重要基础设施。然而由于在埋地管线信息在保存过程中人员管理不善、建设时考虑不周全、数据遗失等原因，城市地下管线被施工破坏等威胁人员生命财产安全的事件时有发生。因此，有必要对埋地金属管线进行快速探测和定位，及时排查出地下管线现状，为后续城市规划和施工管理提供重要的基础数据，其中，通过非开挖方式检测地面磁场信息对地下金属管线进行高精度定位一直是地下管线探测的重点和难点。
[0003]相关技术中，依据外加激励或地磁场信息探测是解决管线位置定位的主要方法：比如，在金属管线上采用外加正弦交流电激励，利用金属管线的导电性和电磁感应原理，进而在地面检测激发磁场的分布，从而实现对金属管线定位的目的，但需要金属管线存在开挖点从而施加外部激励，无法检测地下非开挖管线；再比如，利用地磁场的均匀性和金属管线可改变地磁场分布的特性，检测地表磁场的不均匀性，从而判断地下金属管线的位置，实现定位目的，但金属管线在地磁场中激发的磁异常较小，探测的磁场量级较小，导致探测的误差较大，定位不准确。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置及方法，以解决现有技术中金属管线的探测误差较大，定位不准确等问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置，包括：
[0007]设置于水平面的永磁体，用于产生地下金属管线探测所需的静态磁场；
[0008]所述永磁体正上方依次设置有B点磁场传感器和A点磁场传感器，用于检测当前的三维磁场信息；
[0009]信号传输单元，与所述B点磁场传感器和A点磁场传感器相连，用于向信号处理单元、信号存储单元和信号显示单元传输所述三维磁场信息；
[0010]信号处理单元，与信号传输单元相连，用于将获取的三维磁场信息进行分析处理，探测地下金属管线水平方位和埋深；
[0011]信号存储单元，与信号处理单元相连，用于存储信号处理后的三维磁场信息以及地下金属管线水平方位和埋深；
[0012]信号显示单元，与信号处理单元相连，用于显示三维磁场信息以及管线水平方位和埋深。
[0013]进一步的，所述B点磁场传感器和A点磁场传感器均为三轴磁场传感器；所述B点磁
场传感器位于永磁体之上的A点，所述A点磁场传感器位于永磁体之上的B点，所述A点位于B点之上。
[0014]进一步的，所述三维磁场信息包括：
[0015]地下金属管线探测装置位于无金属管线的探测区域中时，A点磁场传感器获取的三轴磁场分量B
x
‑
A
、B
y
‑
A
、B
z
‑
A
，以及B点磁场传感器获取的三轴磁场分量B
x
‑
B
、B
y
‑
B
、B
z
‑
B
；
[0016]地下金属管线探测装置位于有金属管线的探测区域中时，A点磁场传感器获取的磁场竖直分量B
′
z
‑
A
，以及B点磁场传感器获取的磁场竖直分量B
′
z
‑
B
；
[0017]地下金属管线探测装置位于磁场竖直分量差值为零的位置时，A点磁场传感器获取的磁场分量在x轴和y轴的投影分量B
′
x
‑
A
、B
′
y
‑
A
，以及B点磁场传感器获取的磁场分量在x轴和y轴的投影分量B
′
x
‑
B
、B
′
y
‑
B
。
[0018]进一步的，所述信号处理单元将获取的三维磁场信息进行分析处理的方法为：
[0019]根据B
z
‑
A
、B
z
‑
B
、B
′
z
‑
A
、B
′
z
‑
B
，计算地下金属管线产生的磁场竖直分量B
″
z
‑
A
＝B
′
z
‑
A
‑
B
z
‑
A
、B
″
z
‑
B
＝B
′
z
‑
B
‑
B
z
‑
B
；
[0020]当磁场竖直分量差值B
″
z
‑
A
‑
B
″
z
‑
B
过零时，判定金属管线在地下金属管线探测装置位置的正下方；
[0021]根据B
x
‑
A
、B
x
‑
B
、B
y
‑
A
、B
y
‑
B
、B
′
x
‑
A
、B
′
x
‑
B
、B
′
y
‑
A
、B
′
y
‑
B
，计算得到仅有地下金属管线时在A、B两点产生的磁场水平分量B
″
h
‑
A
、B
″
h
‑
B
；
[0022]根据三轴磁场传感器中心点A、B距永磁体上表面的距离r1、r2，以及永磁体的厚度d和其下表面距地面的高度h1，以及B
″
h
‑
A
、B
″
h
‑
B
，利用磁场水平分量与管线埋深二次方成反比的关系，实现地下金属管线埋深的测量。
[0023]进一步的，所述仅有地下金属管线时在A、B两点产生的磁场水平分量B
″
h
‑
A
、B
″
h
‑
B
的计算方式如下：
[0024][0025]其中，B
′
x
‑
A
、B
′
y
‑
A
分别为A点磁场传感器获取的磁场分量在x轴和y轴的投影分量；B
′
x
‑
B
、B<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置，其特征在于，包括：设置于水平面的永磁体，用于产生地下金属管线探测所需的静态磁场；所述永磁体正上方依次设置有B点磁场传感器和A点磁场传感器，用于检测当前的三维磁场信息；信号传输单元，与所述B点磁场传感器和A点磁场传感器相连，用于向信号处理单元、信号存储单元和信号显示单元传输所述三维磁场信息；信号处理单元，与信号传输单元相连，用于将获取的三维磁场信息进行分析处理，探测地下金属管线水平方位和埋深；信号存储单元，与信号处理单元相连，用于存储信号处理后的三维磁场信息以及地下金属管线水平方位和埋深；信号显示单元，与信号处理单元相连，用于显示三维磁场信息以及管线水平方位和埋深。2.根据权利要求1所述的基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置，其特征在于，所述B点磁场传感器和A点磁场传感器均为三轴磁场传感器；所述B点磁场传感器位于永磁体之上的A点，所述A点磁场传感器位于永磁体之上的B点，所述A点位于B点之上。3.根据权利要求2所述的基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置，其特征在于，所述三维磁场信息包括：地下金属管线探测装置位于无金属管线的探测区域中时，A点磁场传感器获取的三轴磁场分量B
x
‑
A
、B
y
‑
A
、B
z
‑
A
，以及B点磁场传感器获取的三轴磁场分量B
x
‑
B
、B
y
‑
B
、B
z
‑
B
；地下金属管线探测装置位于有金属管线的探测区域中时，A点磁场传感器获取的磁场竖直分量B
′
z
‑
A
，以及B点磁场传感器获取的磁场竖直分量B
′
z
‑
B
；地下金属管线探测装置位于磁场竖直分量差值为零的位置时，A点磁场传感器获取的磁场分量在x轴和y轴的投影分量B
′
x
‑
A
、B
′
y
‑
A
，以及B点磁场传感器获取的磁场分量在x轴和y轴的投影分量B
′
x
‑
B
、B
′
y
‑
B
。4.根据权利要求3所述的基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置，其特征在于，所述信号处理单元将获取的三维磁场信息进行分析处理的方法为：根据B
z
‑
A
、B
z
‑
B
、B
′
z
‑
A
、B
′
z
‑
B
，计算地下金属管线产生的磁场竖直分量B
″
z
‑
A
＝B
′
z
‑
A
‑
B
z
‑
A
、B
″
z
‑
B
＝B
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z
‑
B
‑
B
z
‑
B
；当磁场竖直分量差值B
″
z
‑
A
‑
B
″
z
‑
B
过零时，判定金属管线在地下金属管线探测装置位置的正下方；根据B
x
‑
A
、B
x
‑
B
、B
y
‑
A
、B
y
‑
B
、B
′
x
‑
A
、B
′
x
‑
B
、B
′
y
‑
A
、B
′
y
‑
B
，计算得到仅有地下金属管线时在A、B两点产生的磁场水平分量B
″
h
‑
A
、B
″
h
‑
B
；根据三轴磁场传感器中心点A、B距永磁体上表面的距离r1、r2，以及永磁体的厚度d和其下表面距地面的高度h1，以及B
″
h
‑
A
、B
″
h
‑
B
，利用磁场水平分量与管线埋深二次方成反比的关系，实现地下金属管线埋深的测量。5.根据权利要求4所述的基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置，其特征在于，所述仅有地下金属管线时在A、B两点产生的磁场水平分量B
″
h
‑
A
、B
″
h
‑
B
的计算方式如下：
其中，B
′
x
‑
A
、B
′
y
‑
A
分别为A点磁场传感器获取的磁场分量在x轴和y轴的投影分量；B
′
x
‑
B
、B
′
y
‑
B
分别为B点磁场传感器获取的磁场分量在x轴和y轴的投影分量；B
x
‑
A
、B
y
‑
A
分别为A点磁场传感器获取的三轴磁场分量；B
x
‑
B
、B
y
‑
B
分别为B点磁场传感器获取的三轴磁场分量。6.根据权利要求4所述的基于永磁磁化场的地下金属管线探测装置，其特征在于，所述地下金属管线埋深h计算方式如下：其中，r1、r2分别是A、B两个磁场传感器中心点距永磁体上表面的距离；d为永磁体的厚度；h1是永磁体下表面距地面的高度；B

【专利技术属性】
技术研发人员：王立，王海锋，张智鹏，李明书，乔玉超，白阳，曲毅，黄松岭，张敬华，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：