地下管线探地雷达模型试验及信号特征识别研究
发布时间：2021-07-03 22:58
地下管线作为城市的生命线担负着整个城市运作的多个重要职能,但其管道老化,建设信息不全等因素已经造成多次地下土建工程事故,因此在进行地下工程建设前的地下管线探测工作必不可少。探地雷达由于其探测范围大,精度高,操作简单,分辨力较强的特点在地下管线的探测中得到广泛应用。探地雷达探测对地下管道的定位及走向均可作出较为准确和可靠的判断,但现阶段地下管线的雷达回波信号处理技术并不成熟,管道直径的识别方法也较为片面,基于此本文使用探地雷达对地下管线进行探测,并对目标图像进行信号处理和特征识别研究。文章通过仿真的地下管线雷达回波图来研究信号处理方法及管道识别技术,再加以模型试验和工程实测进行验证,从而系统深入地研究探地雷达在地下管线探测中的实用价值。本文主要的研究内容及结果为:（1）仿真地下管道雷达回波图和管道试验探测图均表明了地下管线的回波信号特征具有双曲线特性。通过MATLAB语言实现了对回波信号多种滤波和边缘提取方式的处理。滤波可对图像中的杂波起到较好的抑制作用,边缘检测也能有效对目标边缘信号进行提取。（2）通过对仿真和试验的雷达回波图像分析表明了管道材质、埋深、走向等特征均可从图像中直接辨识。...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自来水管线被挖断Fig.1.1Waterlineswerecut
西华大学硕士学位论文11绪论1.1课题研究背景及意义近年来随着我们国家城市化基础设施的不断发展，地下城市管线已经像人们的血管一样牢牢的扎进祖国的大地中，它已经成为了人们正常生活必不可少的基础设施之一，同时也是城市运作，规划管理的重要基础资料之一[1~6]。地下城市管线分为地下管网和地下电缆两部分，地下管网主要包括给水管网、燃气管网、热力管网、排水管网、工业管网等，地下电缆主要包括电力管线和通信管线等，按管线的材质可分为金属和非金属两大类。它们肩负着为整个城市供水、排水、供暖、供气的责任，其已经被视为人们生活的“生命线”。随着人们物质生活水平的不断提高和城市基础设施的不断发展，城市地下管网建设规模越来越大，管道埋设和检修导致的频繁道路开挖现象已经普遍存在于城市道路建设施工中。同时，地下管线还存在管线老化，管道交错埋设，分布杂乱，管理混乱等问题。因此，现有的地下管线普查技术与管线城市建设发现之间的矛盾日益激化。由于管理不当，现有地下管网资料过于陈旧，同时存在对管线探测的误差较大或与实际状况出入较大等情况，其都会造成对地下管线存在和分布的误判。因此在城市建设施工过程中，仪器的探测精度存在误差从而导致施工事故频发，影响城市正常运转和人民的正常生活，人民和政府财产损失惨重，严重影响了居民的起居生活以及社会经济的发展。图1.1是哈尔滨市一工地在施工时将自来水管线挖断，图1.2是沈阳市的某地下管线发生爆裂，图1.3为青岛东黄输油管道发生泄漏从而产生爆炸，图1.4则是北海市金海岸大道地下管道发生爆炸。图1.1自来水管线被挖断图1.2地下管线爆裂Fig.1.1WaterlineswerecutFig.1.2Undergroundpipelineburst
地下管线探地雷达模型试验及信号特征识别研究2图1.3输油管道泄漏爆炸图1.4地下管道发生爆炸Fig.1.3PipelineleakageexplosionFig.1.4Explosionofundergroundpipeline据统计，2009年-2013年直接因城市地下管线事故而产生死伤的事故案例共27起，死亡人数达117人。就最近而言，2018年7月5号到7月7号三天期间，深圳地铁在施工时挖断7根电缆，从而导致大范围受影响区域停电。然而，时隔仅仅3天，7月10号晚上8时许，10号线李朗站附属工程C出入口在施工时又不慎挖破地下供水主管道，裂口直径约800mm。各类地下管线事故发生后，虽然相关单位立即启动应急预案，但仍造成了恶劣的社会和经济影响。单针对已致死伤的地下管线事故而论，呈逐年增多趋势。75起典型管线事故发生后，展开追查问责并将之处理公布出来的仅有一成左右，至于从机制、法律等层面根治管线事故的寥若晨星。到目前为止，尚有逾60%的城市未进行地下管线普查，根据不完全统计，由于地下管线发生的事故平均每天有5、6起，国家每年损失约2000亿人民币。因此现在对地下管线的普查工作亟待展开，本论文的写作目的也应运而生。目前，地下管线探测技术在国外已应用多年，多方发展并研究了电磁感应法[7,8]、高密度电法[9~11]、探地雷达法[12~15]、磁梯度法[16]、高精度磁测法[17,18]等多种物探方法。1.2地下管线探测方法对比分析1.2.1电磁感应法电磁感应法是探测地下管线的主要方法之一，其是以目标体与周围其他介质存在导电性和导磁性的差异为基础，根据电磁感应原理观察研究电磁场随着空间和时间变化的规律，从而达到探测到地下目标体的一种物探方法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]探地雷达对地下管线探测的应用研究[J]. 胡启华,王红根,桂磊峰. 江西测绘. 2019(03)
[2]基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法[J]. 张军伟,刘秉峰,李雪,祝全兵,任跃勤. 物探与化探. 2019(02)
[3]地下管线探测方法综述[J]. 韩沙沙,王照天,郭凯. 测绘通报. 2016(S1)
[4]城市地下管线探测及其信息管理系统应用分析[J]. 卢石坤,吴献文. 测绘通报. 2016(S1)
[5]城市地下管网探测技术的发展探讨[J]. 王洪林,曾范航. 中国新技术新产品. 2015(19)
[6]基于探地雷达的地下管线管径探测与判识方法[J]. 张鹏,董韬,马彬,王旭东. 地下空间与工程学报. 2015(04)
[7]基于GPR的地下管线图谱特征的正演研究[J]. 张鹏,王旭东,王晓文,马彬,张桂芝. 地下空间与工程学报. 2014(02)
[8]城市地下管线探测技术方法及其应用[J]. 赵洪涛. 科技创新与应用. 2014(09)
[9]基于GprMax正演模拟的探地雷达根系探测敏感因素分析[J]. 郭立,崔喜红,陈晋. 地球物理学进展. 2012(04)
[10]综合物探方法在非开挖工艺敷设地下管线探测中的应用[J]. 王勇,王永. 测绘通报. 2011(04)
博士论文
[1]城市天然气输配管网水力模拟研究与实践[D]. 王兴畏.重庆大学 2013
[2]浅埋地层探地雷达信号处理与目标识别研究[D]. 高翔.中国海洋大学 2011
[3]隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D]. 舒志乐.重庆大学 2010
[4]浅地层探地雷达信号处理算法的研究[D]. 孔令讲.电子科技大学 2003
硕士论文
[1]基于探地雷达系统的地下管线自动识别技术[D]. 涂碧君.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于三维探地雷达的道路无损检测技术应用研究[D]. 罗传熙.华南理工大学 2018
[3]基于探地雷达的地下管网信号处理技术研究[D]. 杨德梅.河南工业大学 2017
[4]探地雷达图像处理及其在探测地下空洞中的应用[D]. 芦晴晴.河南科技大学 2015
[5]地质雷达探测求取目标体体积的研究[D]. 牛振峰.湖南大学 2014
[6]超宽带探地雷达浅层目标探测技术研究[D]. 梁可尊.华南理工大学 2013
[7]一种浅层探地雷达的管线定位与材质识别研究[D]. 易祺兵.电子科技大学 2013
[8]混凝土结构中杆管状物的雷达探测研究[D]. 詹晓欢.湖南大学 2012
[9]探地雷达在道路检测中的应用研究[D]. 张彦杰.吉林大学 2007
[10]地质雷达应用于公路隧道衬砌无损检测的实验研究[D]. 刘胜峰.长沙理工大学 2007
本文编号：3263517
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自来水管线被挖断Fig.1.1Waterlineswerecut
西华大学硕士学位论文11绪论1.1课题研究背景及意义近年来随着我们国家城市化基础设施的不断发展，地下城市管线已经像人们的血管一样牢牢的扎进祖国的大地中，它已经成为了人们正常生活必不可少的基础设施之一，同时也是城市运作，规划管理的重要基础资料之一[1~6]。地下城市管线分为地下管网和地下电缆两部分，地下管网主要包括给水管网、燃气管网、热力管网、排水管网、工业管网等，地下电缆主要包括电力管线和通信管线等，按管线的材质可分为金属和非金属两大类。它们肩负着为整个城市供水、排水、供暖、供气的责任，其已经被视为人们生活的“生命线”。随着人们物质生活水平的不断提高和城市基础设施的不断发展，城市地下管网建设规模越来越大，管道埋设和检修导致的频繁道路开挖现象已经普遍存在于城市道路建设施工中。同时，地下管线还存在管线老化，管道交错埋设，分布杂乱，管理混乱等问题。因此，现有的地下管线普查技术与管线城市建设发现之间的矛盾日益激化。由于管理不当，现有地下管网资料过于陈旧，同时存在对管线探测的误差较大或与实际状况出入较大等情况，其都会造成对地下管线存在和分布的误判。因此在城市建设施工过程中，仪器的探测精度存在误差从而导致施工事故频发，影响城市正常运转和人民的正常生活，人民和政府财产损失惨重，严重影响了居民的起居生活以及社会经济的发展。图1.1是哈尔滨市一工地在施工时将自来水管线挖断，图1.2是沈阳市的某地下管线发生爆裂，图1.3为青岛东黄输油管道发生泄漏从而产生爆炸，图1.4则是北海市金海岸大道地下管道发生爆炸。图1.1自来水管线被挖断图1.2地下管线爆裂Fig.1.1WaterlineswerecutFig.1.2Undergroundpipelineburst
地下管线探地雷达模型试验及信号特征识别研究2图1.3输油管道泄漏爆炸图1.4地下管道发生爆炸Fig.1.3PipelineleakageexplosionFig.1.4Explosionofundergroundpipeline据统计，2009年-2013年直接因城市地下管线事故而产生死伤的事故案例共27起，死亡人数达117人。就最近而言，2018年7月5号到7月7号三天期间，深圳地铁在施工时挖断7根电缆，从而导致大范围受影响区域停电。然而，时隔仅仅3天，7月10号晚上8时许，10号线李朗站附属工程C出入口在施工时又不慎挖破地下供水主管道，裂口直径约800mm。各类地下管线事故发生后，虽然相关单位立即启动应急预案，但仍造成了恶劣的社会和经济影响。单针对已致死伤的地下管线事故而论，呈逐年增多趋势。75起典型管线事故发生后，展开追查问责并将之处理公布出来的仅有一成左右，至于从机制、法律等层面根治管线事故的寥若晨星。到目前为止，尚有逾60%的城市未进行地下管线普查，根据不完全统计，由于地下管线发生的事故平均每天有5、6起，国家每年损失约2000亿人民币。因此现在对地下管线的普查工作亟待展开，本论文的写作目的也应运而生。目前，地下管线探测技术在国外已应用多年，多方发展并研究了电磁感应法[7,8]、高密度电法[9~11]、探地雷达法[12~15]、磁梯度法[16]、高精度磁测法[17,18]等多种物探方法。1.2地下管线探测方法对比分析1.2.1电磁感应法电磁感应法是探测地下管线的主要方法之一，其是以目标体与周围其他介质存在导电性和导磁性的差异为基础，根据电磁感应原理观察研究电磁场随着空间和时间变化的规律，从而达到探测到地下目标体的一种物探方法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]探地雷达对地下管线探测的应用研究[J]. 胡启华,王红根,桂磊峰. 江西测绘. 2019(03)
[2]基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法[J]. 张军伟,刘秉峰,李雪,祝全兵,任跃勤. 物探与化探. 2019(02)
[3]地下管线探测方法综述[J]. 韩沙沙,王照天,郭凯. 测绘通报. 2016(S1)
[4]城市地下管线探测及其信息管理系统应用分析[J]. 卢石坤,吴献文. 测绘通报. 2016(S1)
[5]城市地下管网探测技术的发展探讨[J]. 王洪林,曾范航. 中国新技术新产品. 2015(19)
[6]基于探地雷达的地下管线管径探测与判识方法[J]. 张鹏,董韬,马彬,王旭东. 地下空间与工程学报. 2015(04)
[7]基于GPR的地下管线图谱特征的正演研究[J]. 张鹏,王旭东,王晓文,马彬,张桂芝. 地下空间与工程学报. 2014(02)
[8]城市地下管线探测技术方法及其应用[J]. 赵洪涛. 科技创新与应用. 2014(09)
[9]基于GprMax正演模拟的探地雷达根系探测敏感因素分析[J]. 郭立,崔喜红,陈晋. 地球物理学进展. 2012(04)
[10]综合物探方法在非开挖工艺敷设地下管线探测中的应用[J]. 王勇,王永. 测绘通报. 2011(04)
博士论文
[1]城市天然气输配管网水力模拟研究与实践[D]. 王兴畏.重庆大学 2013
[2]浅埋地层探地雷达信号处理与目标识别研究[D]. 高翔.中国海洋大学 2011
[3]隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D]. 舒志乐.重庆大学 2010
[4]浅地层探地雷达信号处理算法的研究[D]. 孔令讲.电子科技大学 2003
硕士论文
[1]基于探地雷达系统的地下管线自动识别技术[D]. 涂碧君.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于三维探地雷达的道路无损检测技术应用研究[D]. 罗传熙.华南理工大学 2018
[3]基于探地雷达的地下管网信号处理技术研究[D]. 杨德梅.河南工业大学 2017
[4]探地雷达图像处理及其在探测地下空洞中的应用[D]. 芦晴晴.河南科技大学 2015
[5]地质雷达探测求取目标体体积的研究[D]. 牛振峰.湖南大学 2014
[6]超宽带探地雷达浅层目标探测技术研究[D]. 梁可尊.华南理工大学 2013
[7]一种浅层探地雷达的管线定位与材质识别研究[D]. 易祺兵.电子科技大学 2013
[8]混凝土结构中杆管状物的雷达探测研究[D]. 詹晓欢.湖南大学 2012
[9]探地雷达在道路检测中的应用研究[D]. 张彦杰.吉林大学 2007
[10]地质雷达应用于公路隧道衬砌无损检测的实验研究[D]. 刘胜峰.长沙理工大学 2007
本文编号：3263517
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