一种基于数字显示的埋深管道定位方法技术

本申请提供一种基于数字显示的埋深管道定位方法，包括：采用多种探测方法初步获取管道位置；根据所述探测方法的差异性确定复杂管道位置区域；基于垂直分量观测法探测金属管道；基于BP神经网络搭建管道误差置信度模型；基于数字显示确定埋深管道的位置和深度，所述基于数字显示确定埋深管道的位置和深度，具体包括：基于垂直分量观察法建立管道埋深探测系统，根据管道埋深探测系统确定埋深管道位置和深度；对复杂管道确定各管道走向。对复杂管道确定各管道走向。对复杂管道确定各管道走向。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字显示的埋深管道定位方法


[0001]本专利技术涉及信息
，尤其涉及一种基于数字显示的埋深管道定位方法。

技术介绍

[0002]埋深管道定位、定深是一个传统而常新的工作，随着城市地下管道的不断铺设，新的情况新的场景不断出现。尤其是当城市地下管道一层层叠加，呈现多管道错综复杂的情形，埋得深埋得多，变得越来越难探测。管道特征也不尽相同，有金属的、非金属的，大口径、小口径，平行排列分布、交错分布等等。当多个管道在类似位置的时候，会给管道的探测带来困难。传统管道探测方法包括直接探测法、感应测试法、夹钳法、示踪电磁法等，但只对地下埋深5m以内的管线能够有效定位和定深。随着非开挖管道施工技术的广泛应用，地下管道埋设愈来愈深，超过10m甚至数10m埋深的长距离穿越管道越来越多。测量误差不仅会因为测量方法的差异性而改变，也会因为地质下的管道量、地质结构、管道位移情况不同而不同，从而对未知的管道测量还需要判断结果是否可信。因此存在一个如何更精准确定复杂管道的位置、深度，并使测量结果更加可信亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于数字显示的埋深管道定位方法，主要包括：
[0004]采用电磁法和探地雷达法探测和初步获取管道位置；根据两种探测方法的差异性确定复杂管道位置区域；基于垂直分量观测法探测金属管道；基于BP神经网络搭建管道误差置信度模型；基于数字显示确定埋深管道的位置和深度，所述基于数字显示确定埋深管道的位置和深度，具体包括：基于垂直分量观察法建立管道埋深探测系统，根据管道埋深探测系统确定埋深管道位置和深度；对复杂管道确定各管道走向。
[0005]进一步可选地，所述采用电磁法和探地雷达法探测和初步获取管道位置包括：
[0006]通过现场调查判断管道材质和探测区域；在所述探测区域对已知管道进行试验，充分了解仪器设备和技术方法的有效性、精度及实验数据参数设定的合理性；采用电磁法检测金属管道并进行初步定位、定深，计算误差，初步获取所述金属管道位置；采用探地雷达法检测非金属管道并进行初步定位、定深，计算误差，初步获取所述非金属管道位置。
[0007]进一步可选地，所述根据两种探测方法的差异性确定复杂管道位置区域包括：
[0008]根据电磁法探测的水平磁场强度异常曲线和探地雷达法探测的地下介质反射电磁波探测复杂管道；对相邻平行的管道，采用直接探测法或低频电磁感应法探测管道，确定相邻管道的位置区域；对均为金属材质且上下重叠的管道，通过电磁法定位追索上下重叠管道寻找分开的地方，利用电磁法在分开处分别定深并推测重叠处的埋深，得到所述均为金属材质且上下重叠的管道的位置区域；对均为非金属材质且上下重叠的管道，通过探地雷达法定位追索上下重叠管道寻找分开的地方，利用探地雷达法在分开处分别定深并推测重叠处的埋深，得到所述均为非金属材质且上下重叠的管道的位置区域；对非金属材质与金属材质的上下重叠管道，通过电磁法首先确定金属管道的定位、定深，然后通过探地雷达
法确定非金属管道的定位、定深，得到所述非金属材质与金属材质的上下重叠管道的位置区域。
[0009]进一步可选地，所述基于垂直分量观测法探测金属管道包括：
[0010]记电磁法所获取目标管道的初步位置为S0、初步深度为H0，在距所述金属管道中心0.2H0位置设置钻孔，所述钻孔深度为1.2H0－1.3H0；利用探头通过所述钻孔采集经发射机调制沿所述金属管道传递的电磁信号，连续检测竖直磁场垂直分量，所述探头检测磁场强度的峰值位置即所述金属管道的中心埋深H；计算公式：Hz＝Ki*L/((y
‑
H)2+L2),式中y为探头深度，Ki电流稳定时为常量；根据所述探头获取所述金属管道磁场的垂直分量Hz和计算公式可计算出钻孔位置与所述金属管道的水平距离L，即可推断出所述所述金属管道位置S。
[0011]进一步可选地，所述基于BP神经网络搭建管道误差置信度模型包括：
[0012]对已知位置、深度、管道量、管道位移及所处地质结构的目标管道，利用垂直分量观测法探测，得到误差幅度；调整钻孔位置与所述目标管道的水平距离，得到一组样本集，包含管道量、管道位移、所处地质结构、钻孔位置与所述目标管道的水平距离、误差幅度5个维度的信息；基于k
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means算法对样本集中的误差幅度进行分类，类别个数为K；将样本数据的误差幅度作为标签，其他维度按照真实数据进行编码，生成向量集；对所述向量集按照7：3的比例分成训练集和测试集，基于BP神经网络添加softmax层搭建管道误差置信度模型并进行训练，输出误差幅度类别的概率分布；根据训练结果调整参数，优化所述模型。
[0013]进一步可选地，所述基于数字显示确定埋深管道的位置和深度包括：
[0014]基于垂直分量观测法建立管道埋深探测系统，包括采集模块、计算模块及显示模块；利用管道埋深探测系统探测目标管道，数字显示钻孔位置与目标管道的水平距离、目标管道的中心埋深及误差幅度置信度；根据管道埋深探测系统所显示的误差幅度置信度判断目标管道的精准位置及中心埋深是否可信，确定目标管道的位置和深度包括：基于垂直分量观察法建立管道埋深探测系统；根据管道埋深探测系统确定埋深管道位置和深度；
[0015]所述基于垂直分量观察法建立管道埋深探测系统，具体包括：
[0016]所述管道埋深探测系统包括三个模块：采集模块、计算模块及显示模块。所述采集模块包括发射机、探头、高精度带计米器的挠性线缆及输入终端，所述探头采集经发射机沿目标管道传递低频电磁信号使之产生的电磁场垂直分量，所述线缆采集所述探头深度，所述输入终端采集管道量、管道位移、所处地质结构；所述计算模块包括：根据垂直分量观测法探测目标管道得到钻孔位置与目标管线的水平距离、目标管道的中心埋深，根据管道误差置信度模型计算误差幅度的置信度；所述显示模块包括显示终端，将所述计算模块计算的所述钻孔位置与目标管线的水平距离、所述目标管道的中心埋深及所述误差幅度置信度用数字显示出来。
[0017]所述根据管道埋深探测系统确定埋深管道位置和深度，具体包括：
[0018]根据管道埋深探测系统所显示的误差幅度置信度判断目标管道的精准位置及中心埋深是否可信。若所述误差幅度置信度超过预设阈值，确定目标管道位置为所述误差幅度置信度对应的位置，深度为对应的中心埋深；若所述误差幅度置信度未超过预设阈值，沿直线调整钻孔位置继续探测，直到误差幅度置信度超过预设阈值时，所对应的目标管道位置及中心埋深确定为目标管道的位置和深度。
[0019]进一步可选地，所述对复杂管道确定各管道走向，包括:
[0020]在所述复杂管道位置区域确定一个原点，在所述复杂管道两侧确定多个钻孔位置，对所述金属管道，利用管道埋深探测系统探测所述金属管道，并确定位置及深度，记所述金属管道在所述钻孔位置的中心坐标为(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),...,(xn,yn,zn),n为钻孔个数；基于最小二乘法拟合(x1,y1,z1),(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字显示的埋深管道定位方法，其特征在于，所述方法包括：采用电磁法和探地雷达法探测和初步获取管道位置；根据两种探测方法的差异性确定复杂管道位置区域；基于垂直分量观测法探测金属管道；基于BP神经网络搭建管道误差置信度模型；基于数字显示确定埋深管道的位置和深度，所述基于数字显示确定埋深管道的位置和深度，具体包括：基于垂直分量观察法建立管道埋深探测系统，根据管道埋深探测系统确定埋深管道位置和深度；对复杂管道确定各管道走向。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述采用电磁法和探地雷达法探测和初步获取管道位置，包括:采用电磁法检测金属管道并进行初步定位、定深，计算误差，初步获取所述金属管道位置；采用探地雷达法检测非金属管道并进行初步定位、定深，计算误差，初步获取所述非金属管道位置。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据两种探测方法的差异性确定复杂管道位置区域，包括:根据电磁法探测的水平磁场强度异常曲线和探地雷达法探测的地下介质反射电磁波探测复杂管道；对相邻平行的管道，采用直接探测法或低频电磁感应法探测管道，确定相邻管道的位置区域；对均为金属材质且上下重叠的管道，通过电磁法定位追索上下重叠管道寻找分开的地方，利用电磁法在分开处分别定深并推测重叠处的埋深，得到所述均为金属材质且上下重叠的管道的位置区域；对均为非金属材质且上下重叠的管道，通过探地雷达法定位追索上下重叠管道寻找分开的地方，利用探地雷达法在分开处分别定深并推测重叠处的埋深，得到所述均为非金属材质且上下重叠的管道的位置区域；对非金属材质与金属材质的上下重叠管道，通过电磁法首先确定金属管道的定位、定深，然后通过探地雷达法确定非金属管道的定位、定深，得到所述非金属材质与金属材质的上下重叠管道的位置区域。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于垂直分量观测法探测金属管道，包括:记电磁法所获取目标管道的初步位置为S0、初步深度为H0，在距所述金属管道中心0.2H0位置设置钻孔，所述钻孔深度为1.2H0－1.3H0；利用探头通过所述钻孔采集经发射机调制沿所述金属管道传递的电磁信号，连续检测竖直磁场垂直分量，所述探头检测磁场强度的峰值位置即所述金属管道的中心埋深H；计算公式：Hz＝Ki*L/((y
‑
H)2+L2),式中y为探头深度，Ki电流稳定时为常量；根据所述探头获取所述金属管道磁场的垂直分量Hz和计算公式可计算出钻孔位置与所述金属管道的水平距离L，即可推断出所述所述金属管道位置S。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于BP神经网络搭建管道误差置信度模型，包括:对已知位置、深度、管道量、管道位移及所处地质结构的目标管道，利用垂直分量观测法探测，得到误差幅度；调整钻孔位置与所述目标管道的水平距离，得到一组样本集，包含管道量、管道位移、所处地质结构、钻孔位置与所述目标管道的水平距离、误差幅度5个维度的信息；基于k
‑
means算法对样本集中的误差幅度进行分类，类别个数为K；将样本数据的误差幅度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，黄进超，贾晓刚，刘子伟，
申请(专利权)人：广州迪升探测工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：