【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下管道寻管，特别是一种地下管道寻管方法及装置。
技术介绍
1、城市建设和发展需要大量的水资源，地下供水管道系统的建设和完善为城市发展提供了基础设施支持，同时也是城市供水系统的重要组成部分，通过不同管道将水源输送到城市的不同位置，为居民、企业和公共设施提供清洁、安全的饮用水和生活用水，保障了居民的日常生活和工业生产的需求。
2、目前地下供水管道根据材质主要分为2类：金属和非金属。金属因其材料获取方便、承压能力强、抗冲击性能好、易于焊接和切割，因此在早期地下供水管道建设中主要使用金属管道。由于其材质特性，具有良好的导电性和导磁性，故采用电学、磁学、及电磁感应相关原理对金属管线探测的方法多样且有效，如金属探测仪、探地雷达法、电磁法等。而非金属材质具有不导电、不导磁的材料属性，因此上述方法并不适用非金属材质。非金属材质一般具有难氧化、耐腐蚀、抗老化、安装及维护成本低等优点，如聚乙烯（pe）、聚氯乙烯（pvc）、玻璃纤维增强塑料（frp）、混凝土等，已经在地下供水管道建设中获得了大量应用。目前常见的非金属管道探测主要为机器摄像探测法和声波法，两种方法都需要特定的管道口径以及清空供水管道，保证管道无水且通畅，才能一定程度上确保探测的精度，这些前置条件给管道寻管探测在便捷性、效率性和准确性带来了挑战。因此研究一种携带方便、安装拆卸便捷、即时探测、效率高效、准确度高、适用不同管径、通用管道材质的地下供水管道寻管探测方法十分重要。
3、目前地下供水管道根据材质主要分为2类：金属和非金属。不考虑两种材料特性而
4、机器摄像探测法主要依靠外设摄像机的机器狗探测管道，操作人员实时观察并记录管道内部走向情况，但需要管道开放、无水、通畅，并对管道的管径有一定的要求。
5、地理信息系统探测法主要使用gis技术，结合已知的管线数据和地理空间数据，进行地下管线的空间分析和模拟，以帮助确定管道的位置、走向。该方法需要一定范围内的准确管线图纸信息进行辅助，而地下供水管道建设过程中因管道规划计划更改、施工队伍负责人更换等因素，常常难以保证管线图纸信息准确，导致该方法的准确性极大降低，同时运用该法需要掌握一定的专业知识和相关技能操作，进一步使得该法的使用局限性更大。
6、声波探测法依靠声波发射器和声波接收器根据声波在不同介质中传播的特性来探测地下供水管道，但该法需要将声波发射器耦合至管道端口处，不同管道口径需配置不同的耦合接口，不能应对突发情况，同时该法在使用过程中要保证声波有效传播，需将管道内部流体排空以及疏通管道，才能确保该法的有效性和准确性，而这一条件也使得该法的应用上具有极大的局限性。
7、针对上述缺点，本专利技术主要提出了一种地下管道寻管方法及装置。通过磁吸式多元变频振源结合软性磁吸条的双重加固方式，使得多元变频振源适用于不同管道口径、不同管道材质、不同管道和消防栓外露表面等地下供水管道环境，防止多元变频振源在产生振动中脱落或松懈，确保多元变频振源产生的低频信号完全、精准的作用于管道，磁吸底座和软性磁吸条可实现多元变频振源的迅速安装和拆解，振源安装和拆卸简单高效，同时可适用于多种复杂环境，实现即时安装探测，应用范围广。本专利技术基于特定频段的低频信号设定合适的幅值引起管道微振，无需考虑管道内部是否有流体和是否通畅，采用低频信号的衰减幅度相对平滑且传播距离远，振动信号都可有效传播至地表，管道寻管的探测精度高。此外，本专利技术基于傅里叶变换和绕圆法进行管道寻管探测，通过计算低频振动传感器采集的振源信号的基波和相应谐波能量和，来确定不同绕圆半径中最大振源信号能量作为寻管探测位置的依据，可对数据进行横向和纵向的多维度分析，可进一步提高管道的寻管精度。
技术实现思路
1、针对上述问题，提供一种地下管道寻管方法及装置。通过磁吸式多元变频振源结合软性磁吸条的双重加固方式，使得多元变频振源适用于不同管道口径、不同管道材质、不同管道和消防栓外露表面等地下供水管道环境，防止多元变频振源在产生振动中脱落或松懈，确保振源安装和拆卸简单高效；同时基于特定频段的低频信号设定合适的幅值引起管道微振，无需考虑管道内部是否有流体和是否通畅，振动信号都可有效传播至地表，管道寻管的探测精度高。此外，本专利技术基于傅里叶变换和绕圆法进行管道寻管探测，通过计算低频振动传感器采集的振源信号的基波和相应谐波能量和，可对数据进行横向和纵向的多维度分析，可进一步提高管道的寻管精度。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是。
3、一种地下管道寻管方法，其特征在于：包括以下步骤：
4、步骤1：多元变频振源安装：采用带有磁吸底座的多元变频振源耦合式磁吸至消防栓、管道阀门底部或金属管道表面，并根据不同管道的材质、管型和管径情况，选择相应长度的可拆解软性磁吸条以绕圆式和、或交叉缠绕式对多元变频振源的磁吸底座和金属管道、非金属管道、消防栓、管道阀门底部进行二次加固，完成多元变频振源的安装；
5、步骤2：低频振动信号的确定与传输：
6、步骤s21：在以所述多元变频振源为圆心、半径为1米的圆上任意位置设置用于采集低频振动信号的低频振动传感器；
7、步骤s22：启动多元变频振源，通过信号发生器给多元变频振源施加幅值、频率从小到大的振动信号来驱动所述多元变频振源产生振动；
8、步骤s23：在所述低频振动传感器能稳定采集到所述多元变频振动信号时，确定多元变频振源的振幅和频率，此时振动信号的振幅和频率即为该特定管道材质、土壤及地表介质场景下低频振动信号的特定振幅和特定频率；
9、步骤s24：所述低频振动信号沿待测管道壁面两侧或管道内的流体两侧传播，同时衰减式的辐射至土壤、地表或管壁、土壤、地表；
10、步骤3：低频振动传感器信号的采集：依据不同地面介质，通过所述低频振动传感器结合绕圆法来采集距离所述多元变频振源不同半径、不同方位的振源信号；
11、步骤4：数据处理分析：将步骤3中的振源信号输出至管道走向计算模块，并通过所述管道走向计算模块中的管道走向计算法解调和计算出不同半径、不同方位的谐波能量和，依次连接同一半径下的两个最高谐波能量和即为该半径下的管道走向，最后通过连接不同半径下的两个最高谐波能量和综合并精确判定待测管道的实际地下走向。
12、优选的，所述步骤s22中的所述振动信号如下：
13、
14、其中， r为以多元变频振源为圆心下的不同半径； l是以多元变频振源为圆心下8个不同方位，分别为东(e)、西(w)、南(s)、北(n)、东南(es)、东北(en)、西南(ws)、西北(wn)； a为可调节的振源信号振幅，振幅越大，振源激振力越大，引起管道振动幅度越明显； f是可调节振源信号的频率。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地下管道寻管方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述步骤S22中的所述振动信号如下：
3.如权利要求1所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述相应长度的可拆解软性磁吸条采用磁力强度为200毫特斯拉、宽15mm、厚10mm，长度依据管道口径大小选取。
4.如权利要求3所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述软性磁吸条在二次加固消防栓、管道阀门底部或金属管道表面时，采用将相应长度的软性磁吸条穿过所述磁吸底座端口，并绕所述消防栓、管道阀门底部或金属管道表面的圆形金属管道3-5圈的绕圆式进行加固。
5.如权利要求4所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述软性磁吸条在二次加固非金属管道时，采用绕圆式和缠绕式进行加固；先将相应长度的软性磁吸条穿过所述磁吸底座端口，并采用绕所述非金属管道的圆形管径3-5圈的绕圆式进行初步加固；在绕圆式软性磁吸条的外侧，再采用偶数根相应长度的软性磁吸条分别对所述磁吸底座和非金属管道进行三次缠绕式的交叉缠绕加固。
6.如权利要求1所
7.如权利要求1所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述步骤3中的绕圆法的步骤如下：
8.如权利要求1所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述步骤4中的管道走向计算法采用以下步骤：
9.一种采用权利要求1-8任一所述地下管道寻管方法的装置，其特征在于：包括多元变频信号模块、绕圆式传感器接收模块和管道走向计算模块；所述多元变频信号模块包括信号发生器、多元变频振源、软性磁吸条和磁吸底座；所述绕圆式传感器接收模块包括低频振动传感器和、或听漏杆；通过磁吸底座磁吸，并结合绕圆式和、或交叉缠绕式将多元变频振源固定于不同管道的材质、管型和管径上；
10.如权利要求5或9所述的一种地下管道寻管装置，其特征在于：所述振源信号振幅的振幅为1-10mm；所述振源信号振幅的频率为1Hz-1000Hz；所述软性磁吸条的长度选取范围为300mm-1000mm。
...【技术特征摘要】
1.一种地下管道寻管方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述步骤s22中的所述振动信号如下：
3.如权利要求1所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述相应长度的可拆解软性磁吸条采用磁力强度为200毫特斯拉、宽15mm、厚10mm，长度依据管道口径大小选取。
4.如权利要求3所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述软性磁吸条在二次加固消防栓、管道阀门底部或金属管道表面时，采用将相应长度的软性磁吸条穿过所述磁吸底座端口，并绕所述消防栓、管道阀门底部或金属管道表面的圆形金属管道3-5圈的绕圆式进行加固。
5.如权利要求4所述的一种地下管道寻管方法，其特征在于：所述软性磁吸条在二次加固非金属管道时，采用绕圆式和缠绕式进行加固；先将相应长度的软性磁吸条穿过所述磁吸底座端口，并采用绕所述非金属管道的圆形管径3-5圈的绕圆式进行初步加固；在绕圆式软性磁吸条的外侧，再采用偶数根相应长度的软性磁吸条分别对所述磁吸底座和非金属管道进行三次缠绕式的交叉缠绕加固。
6.如权利要求1所述的一种地下管道寻管方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：万千，高梓健，罗恒，俞本立，
申请(专利权)人：安徽至博光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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