一种基于电子标识器的地下管道定位系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于电子标识器的地下管道定位系统及方法。所述系统包括可在地面移动的探测仪和按照一定间隔埋设在地下非金属管道周围的电子标识器；所述探测仪用于向地下发射电磁信号，接收电子标识器返回的应答信号，并从应答信号中解析出包含管道属性的特征信息数据，基于应答信号强度及由内置GPS模块获得的坐标数据实现对地下管道的定位，基于所述特征信息数据识别管道用途和属性。本发明专利技术通过设置探测仪和电子标识器，不仅能够以应答方式实现地下管道的探测与定位，还能识别管道属性；应答信号数据通过采用改进的相位编码，提高了探测距离；相对探地雷达，降低了设备成本和功耗。和功耗。和功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子标识器的地下管道定位系统及方法


[0001]本专利技术属于无线定位
，具体涉及一种基于电子标识器的地下管道定位系统及方法。

技术介绍

[0002]天然气与供水、排水、热力、电力、通信、广播电视、工业等众多地下管线，构成了保障城市运行的“生命线”。目前，大部分市政管道采用开挖管沟方式敷设，根据不同的路面情况，埋深不同。一般燃气管道埋深在1.5米以内；管道交汇的地方，埋深达2～3米。穿越(河流、湖泊、重要交通干线、重要建筑物)或埋深超过3米等情况下采用非开挖方式。非开挖方式成本较高，且在施工过程中容易误挖断，从而造成其他管线损坏。正是由于上述不足，非开挖工程日益减少，管道工程中大多还是采用开挖管沟方式。一些国际化超大城市，近年来城市处于快速建设发展阶段，各行业地下管线越来越多，由于施工影响地下管线交叉也越来越多，越来越复杂。地下管线敷设时为互相躲避，敷设深度会增加，因此埋深在1.5～3米埋深的管道会越来越多。
[0003]由于地下管线庞大复杂、纵横交错，由第三方施工破坏造成事故时有发生。因此，利用地下管道电子定位系统，实现管道的准确定位探测，以避免“挖爆管”和误开挖事故发生，降低第三方破坏风险，显得尤为重要。目前，现有技术多利用探地雷达实现地下管道定位。探地雷达又称透地雷达，地质雷达，是使用频率为106‑
109H
Z
的无线电波确定地下介质分布的一种无损探测方法。其技术原理是：通过发射天线向地下发射高频电磁波，接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。探地雷达能较好地应用于埋地管道定位探测，但这种方式有很大的局限性，从雷达图像上不能判明管道用途和属性。要判明是否为某种管线，还需结合图档资料进行分析。而且要有效探测埋设较深的地下管道，需要很强的雷达发射信号功率，耗电大，设备成本高。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种基于电子标识器的地下管道定位系统及方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于电子标识器的地下管道定位系统，可在地面移动的探测仪和按照一定间隔埋设在地下非金属管道周围的电子标识器；所述探测仪用于向地下发射电磁信号，接收电子标识器返回的应答信号，并从应答信号中解析出包含管道属性的特征信息数据，基于应答信号强度及由内置 GPS模块获得的坐标数据实现对地下管道的定位，基于所述特征信息数据识别管道用途和属性。
[0007]进一步地，应答信号数据采用改进的相位编码，电子标识器存储单元中的数据存
储方法为：1位二进制“0”存储为4位二进制“0000”，1位二进制“1”存储为4位二进制“1010”，一字节8bit数据存储为32bit数据；探测仪从应答信号中解析出32bit数据后经解码得到8bit数据。
[0008]进一步地，在地下管道的直线部分，每隔50米埋设一个电子标识器；在地下管道包括弯头、三通、T型结构和阀门的特殊位置分别埋设一个电子标识器。
[0009]进一步地，埋设在1.5米深度的电子标识器采用铁氧体磁芯柱型天线，埋设在2.4米、3米深度的电子标识器采用盘型天线。
[0010]更进一步地，埋设在2.4米、3米深度的电子标识器，安装在高度为3cm、直径为38cm的圆形外壳内，所述圆形外壳采用周边高、中间低的结构，所述电子标识器的天线设置在所述圆形外壳的周边位置。
[0011]进一步地，所述系统还包括保存管道参数数据库的云服务器，探测仪通过访问所述数据库实现管道信息的存储和维护。
[0012]更进一步地，所述探测仪包括：微处理器，与所述微处理器相连的发射单元、接收单元、GPS模块、GIS接口和无线通信模块，还包括与所述发射单元和接收单元相连的共用天线。
[0013]更进一步地，所述发射单元包括信号发生电路、滤波电路和信号放大电路。
[0014]更进一步地，所述接收单元包括信号提取电路、解调滤波电路和信号处理电路。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种应用所述系统进行地下管道定位的方法，包括以下步骤：
[0016]探测仪实时向地下发射电磁信号；
[0017]电子标识器接收所述电磁信号，并立即返回包含管道特征信息数据的应答信号；
[0018]探测仪接收所述应答信号，并从应答信号中解析出管道特征信息数据；
[0019]探测仪基于应答信号强度及由内置GPS模块获得的坐标数据实现对地下管道的定位，基于所述特征信息数据识别管道用途和属性。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果。
[0021]本专利技术通过设置可在地面移动的探测仪和按照一定间隔埋设在地下非金属管道周围的电子标识器；所述探测仪用于向地下发射电磁信号，接收电子标识器返回的应答信号，并从应答信号中解析出包含管道属性的特征信息数据，基于应答信号强度及由内置GPS模块获得的坐标数据实现对地下管道的定位，基于所述特征信息数据识别管道用途和属性。本专利技术通过设置探测仪和电子标识器，不仅能够以应答方式实现地下管道的探测与定位，还能识别管道属性；应答信号数据通过采用改进的相位编码，提高了探测距离；相对探地雷达，降低了设备成本和功耗。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例一种基于电子标识器的地下管道定位系统的架构示意图，图中：1
‑
探测仪，2
‑
电子标识器，3
‑
云服务器。
[0023]图2为电子标识器安装外壳的结构示意图。
[0024]图3为探测仪和电子标识器的结构示意图。
[0025]图4为信号提取电路的原理图。
[0026]图5为解调滤波电路的原理图。
[0027]图6为相位编码的波形示意图。
[0028]图7为数据为连续0和1、0交替时的相位编码波形示意图。
[0029]图8为本专利技术实施例一种应用所述系统进行地下管道定位的方法的流程图。
[0030]图9为探测仪发射单元电路原理图。
[0031]图10为探测仪发射单元三阶RC滤波电路原理图。
[0032]图11为探测仪发射单元串联谐振电路原理图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]图1为本专利技术实施例一种基于电子标识器2的地下管道定位系统的架构示意图，包括可在地面移动的探测仪1和按照一定间隔埋设在地下非金属管道周围的电子标识器2；所述探测仪1用于向地下发射电磁信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电子标识器的地下管道定位系统，其特征在于，包括可在地面移动的探测仪和按照一定间隔埋设在地下非金属管道周围的电子标识器；所述探测仪用于向地下发射电磁信号，接收电子标识器返回的应答信号，并从应答信号中解析出包含管道属性的特征信息数据，基于应答信号强度及由内置GPS模块获得的坐标数据实现对地下管道的定位，基于所述特征信息数据识别管道用途和属性。2.根据权利要求1所述的基于电子标识器的地下管道定位系统，其特征在于，应答信号数据采用改进的相位编码，电子标识器存储单元中的数据存储方法为：1位二进制“0”存储为4位二进制“0000”，1位二进制“1”存储为4位二进制“1010”，一字节8bit数据存储为32bit数据；探测仪从应答信号中解析出32bit数据后经解码得到8bit数据。3.根据权利要求1所述的基于电子标识器的地下管道定位系统，其特征在于，在地下管道的直线部分，每隔50米埋设一个电子标识器；在地下管道包括弯头、三通、T型结构和阀门的特殊位置分别埋设一个电子标识器。4.根据权利要求1所述的基于电子标识器的地下管道定位系统，其特征在于，埋设在1.5米深度的电子标识器采用铁氧体磁芯柱型天线，埋设在2.4米、3米深度的电子标识器采用盘型天线。5.根据权利要求4所述的基于电子标识器的地下管道定位系统，其特征在于，埋设在2.4米、3米深度的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：边海龙，黄冬红，张翰，柴家凤，董新利，王佩广，王倩微，王凡，
申请(专利权)人：北京市燃气集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：