多传感器地下管线探测研究与应用

发布时间：2021-12-16 10:19

　　地下管网是现代化城市运行与发展中必不可少的重要部分,作为重要的基础设施,地下管网不仅为城市中居民提供重要的生活物资,更承担着为城市的生产与发展提供基础资源和能量的责任。完善、发达的地下管网系统及其安全、稳健的运行是现代化城市运转的重要保障和基础。然而部分地下管线的铺设年限较久,且缺乏必要的管理与维护,管线资料缺失的情况较为严重。在城市建设或施工过程中,由于缺乏施工区域地下管线的实时管线图,且没有快速、精准的管线探测手段,所以可能无法获得实时的地下管线分布情况,导致施工过程中无法有效避开管线,进而导致管线被破坏,影响城市居民的正常生活与城市的健康运行,甚至造成一系列事故发生。如何准确、快速地探测地下管线并且获得探测区域地下管线的分布情况,是一个值得研究的课题。本论文在深入研究和分析了现有地下管线探测技术和相关成果的基础上,以高效、自动探测地下管道并绘制探测区域地下管道图为目标,在探测地下管道这一课题中的探地雷达图像分析、土壤中的绝缘管道探测,和根据带有噪音的管道数据和位置数据绘制探测区域地下管道图这三个方面展开了研究工作。首先,探地雷达作为一种非接触式的地下介质探测手段,由于其快速、准确... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１探地雷达Ｂ－ｓｃａｎ图像示意图??

?（ｂ）双曲线模型??图２．２探地雷达的使用与双曲线模型??图２．２展示了探地雷达探测管道的场景和双曲线的模型，图２．２（ａ）中黑色箭头??指示探地雷达探测方向，红色箭头指示管道方向。图２．２（ｂ）显示了探地雷达图像??中的双曲线模型，其中ｆ是电磁波发射接收双向行程的时间，Ｋ是管道半径，Ｘ??是水平位置，电磁波在介质中的传播速度由〃表示。和＾表示探地雷达位于??管道正上方时的位置和电磁波发射接收双向行程的时间。由勾股定理可得：??＋?Ｒ）２?－（Ｘ－?Ｘ０）２?＝?（￣?＋?？）２?（２－１）??式２．１两边同时除以（ｉｆ＋尺）２，可得：??（，＋竽）（Ｘ－Ｘ０）２??－—￣＾?＝?１?（２．２）??〇〇?＋?Ｔ）?｛ｔ?＋?Ｒ）??结合双曲线标准方程：??ｙ－凡??１?＾￣?＝?１?（２．３）??可得探地雷达探测管道时的图像特征为一个双曲线的下部，其中??２Ｒ??Ｇ?＝?／〇?＋??Ａ、Ｖ?（２‘４）??ｂ?＝?－｛ｔ，?＋?—）．??地下管道的深度即管道顶部到地表的距离和半径尺信息以及电磁波??的传播速度可以通过识别和拟合图中的双曲线来获得［２３］

?Ｚｇ??图２．３电容親合电场传感技术的电路示意图??（：２和＜＾之间电位差的变化趋势，为上升，下降，再次上升并再次下降，呈现出??“双峰”趋势。使用电容耦合电场传感技术的探测深度与使用插入式电极方法类??似，主要取决于发射极板之间的距离［４２］。在［６６］中，Ｎｉｕ等推导并测试了极板??与土壤之间不同距离（即极板高度）与测量误差之间的关系，并得出结论：在极??板与土壤间隙小于０．０２ｍ的情况下，电容耦合电场传感技术的测量效果不会受??到间隙效应的影响。这也验证了在平坦的土地上使用电容耦合电场传感技术的??有效性。??为了解释在探测管道时Ｃ２和Ｃ３之间电位差变化的趋势，图２．４显示了当四??块铜板垂直经过管道上方时候的五个位置（从１到５）。??ＡＣ???？???－■？－??＿?＿?斗－一地＾??＾?〇＝＞〇？＝＞〇＾〇＾〇??位置：１?２?３?４?５??图２．４铜板与管道的五个相对位置??当管道位于位置１和位置５时，它不进入电场，此时的电路图如图２．５（ａ）。??在土壤介质均匀且ｑ?￣?Ｃ４之间的距离保持相同的情况下，Ｚ，?＝?Ｚ２?＝?Ｚ３。随??着ｑ?￣?Ｃ４四块铜板的移动

【参考文献】：
期刊论文
[1]航空磁测飞行高度的初步研究[J]. 陈斌,熊盛青,赵百民.  地球物理学进展. 2010(03)
[2]埋地金属管道地面电磁检测技术研究[J]. 偶国富,朱祖超,杨健,王泽,吴洪福.  仪器仪表学报. 2007(02)
[3]探地雷达与管线探测仪的联合反演解释[J]. 赵永辉,吴健生,万明浩.  工程地球物理学报. 2005(01)
[4]磁阻传感器在“管道机器人”的地面标记器中的应用[J]. 吴刚,李一博,胡晓莉,靳世久.  仪器仪表学报. 2004(S2)



本文编号：3537968