一種地下管線標識與實時測深系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，屬于管線標識與深度測量領(lǐng)域，提供一種能夠?qū)崟r測量地下管線深度及其周圍環(huán)境狀況的標識與測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管線、鋪設(shè)在管線上方的標識帶，以及探測儀，所述標識帶內(nèi)部封裝一層鋁箔，標識帶上方設(shè)有電子標識器，電子標識器內(nèi)部設(shè)有RFID電子標簽，所述探測儀包括射頻模塊、雷達探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊；射頻模塊和雷達探測模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接，射頻模塊與雷達探測模塊獨立運行；探測儀上設(shè)有射頻模塊和雷達探測模塊切換開關(guān)。能夠?qū)崿F(xiàn)對地下管線進行標識及其當前埋深的實時測量與顯示，測量過程更加簡便、可行，節(jié)省測量的人力和物力投入，減少檢測成本。
【專利說明】一種地下管線標識與實時測深系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地下管線標識與深度測量領(lǐng)域，具體地說，基于射頻與雷達技術(shù)的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的高速發(fā)展，地下管線的類型和數(shù)量呈增多趨勢，后續(xù)施工時，急需獲得地下已埋設(shè)的管線的基本信息及其當前埋深，雖然管線在埋設(shè)之初就設(shè)定了埋深并將信息記錄歸檔，但是隨著時間推移，人員切換頻繁，信息交接不全面，導致早期管線信息丟失，再加上由于自然原因如雨水沖刷，或人為原因如施工等的影響，管道的埋深也會發(fā)生變化，后期施工過程中如無法及時得知管線當前的深度，施工過程中難免會對管線造成破壞，帶來不必要的麻煩；而且由于地下環(huán)境復雜，特別是管線鋪設(shè)過程中對管線周圍的土層結(jié)構(gòu)也會造成影響，管線埋設(shè)后，由于土層的塌陷或是管道泄漏導致管線周圍土層流失形成地下空洞，給地面上的人以及其它設(shè)施帶來潛在的威脅。
[0003]現(xiàn)階段常用的地下管線標識方式主要有兩種:一是在地面設(shè)置警示標志；二是在地下埋設(shè)警示物，如行蹤標識帶或電子標識器。無論選用哪種方式都無法實時反映管線信息以及管線周圍環(huán)境情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崟r測量地下管線深度及其周圍環(huán)境狀況的標識與測量系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所述的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，包括管線、鋪設(shè)在管線上方的標識帶，以及探測儀，所述標識帶內(nèi)部封裝一層鋁箔，標識帶上方設(shè)有電子標識器，電子標識器內(nèi)部設(shè)有RFID電子標簽，所述探測儀包括射頻模塊、雷達探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊；射頻模塊和雷達探測模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接，射頻模塊與雷達探測模塊獨立運行；探測儀上設(shè)有射頻模塊和雷達探測模塊切換開關(guān)；
[0006]所述射頻模塊，發(fā)射射頻信號和接收經(jīng)標識帶反射回來的應答信號；并將讀取到的電子標識器返回的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊；
[0007]所述雷達探測模塊，發(fā)射雷達波和接收經(jīng)標識帶上鋁箔二次輻射返回的雷達波；
[0008]數(shù)據(jù)處理模塊，包括射頻模式和雷達模式；處于射頻模式時，數(shù)據(jù)處理模塊接收射頻模塊傳輸來的數(shù)據(jù)信息進行解碼，解讀出電子標識器內(nèi)置管線信息；數(shù)據(jù)處理模塊調(diào)用ROM中預先寫入的電磁波波速、電子標識器深度、管線深度計算程序，結(jié)合系統(tǒng)日志記錄的射頻信號發(fā)射時間tl和接收到應答信號時間t2，分別計算得到電磁波平均速度Vt和電子標識器深度hi = (t2-tl)Vt/2、管線深度h = hl+d，其中d為電子標識器到管線的距離，在解碼的電子標識器返回的信息中；處于雷達模式時，數(shù)據(jù)處理模塊調(diào)取日志記錄的雷達波發(fā)射時間t3和雷達波返回的時間t4，并調(diào)用ROM中的雷達波波速、標識帶深度計算程序，分別計算得到雷達波平均速度Vs，以及標識帶深度h2 = (t4-t3)Vs/2。
[0009]顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊解碼的RFID電子標簽上的信息、數(shù)據(jù)處理模塊計算得到的電子標識器深度hl、h2和管線深度h。
[0010]進一步的，所述RFID電子標簽上預設(shè)有管線信息。
[0011]進一步的，所述射頻模塊與雷達探測模塊分別、獨立進行探測，其工作步驟是:
[0012](I)開啟射頻模塊，根據(jù)預置的電子標識器信息進行粗略定位，然后通過與電子標識器進行射頻匹配進達到確定位，通過射頻方式對電子標識器埋深hi進行測算并讀取電子標識器內(nèi)預置的管線信息，通過顯示模塊可以實時讀?。?br> [0013](2)切換到雷達模塊，沿標識帶進行探測，通過顯示模塊可以觀察標識帶實時埋深h2的變化情況，間接推斷管線周圍土層結(jié)構(gòu)是否發(fā)生過重大變化。進一步的，根據(jù)需要標識的位置，電子標識器在標識帶上間隔設(shè)置。
[0014]優(yōu)選的，所述薄層鋁箔的寬度為10?20cm，更為優(yōu)選的薄層鋁箔的寬度為15cm。
[0015]射頻信號與雷達信號都是電磁波，只是使用的頻率波段不同，若射頻讀寫、探深操作與雷達探深操作同時進行的話相互之間可能會發(fā)生干擾，所以兩種探測方式獨立進行，先使用射頻模式，通過預置的位置信息對電子標識器進行大體上定位，然后使用射頻信號對電子標識器進行精確的搜尋定位并讀取電子標識器當前的深度數(shù)據(jù)以及預置信息，切換到雷達模塊，通過探測標識帶上鋁箔的深度得到標識帶的埋深，估測地下土層的狀態(tài)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:能夠?qū)崿F(xiàn)對地下管線進行標識及其當前埋深的實時測量與顯示，測量過程更加簡便、可行，節(jié)省測量的人力和物力投入，減少檢測成本；測量精度高；射頻測量與雷達測量兩種測量方式結(jié)合，不僅可以獲知當前電子標識器內(nèi)預置的管線信息，還可以測算出管線的實時埋深，對非開挖式的管線普查管理與施工挖掘有重要的輔助和指導作用；結(jié)合附有鋁箔的行蹤標識帶，可以實現(xiàn)對地下土層結(jié)構(gòu)的估測，防止災害性事故的發(fā)生，對保障人們的生命財產(chǎn)安全具有很高的實用意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明工作原理圖。
[0018]其中，1-探測儀；2_電子標識器；3_標識帶；4_管線。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步解釋。
[0020]一種地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，包括管線、鋪設(shè)在管線上方30?70cm的標識帶，以及探測儀，所述標識帶內(nèi)部封裝一層鋁箔，鋁箔的寬度為10?20cm，優(yōu)選15cm，標識帶3上方固定電子標識器2，電子標識器2內(nèi)部設(shè)有RFID電子標簽，所述RFID電子標簽為無源電子標簽，并預設(shè)有管線信息，所預設(shè)的管線信息包括管線的鋪設(shè)時間、埋深、管線到標識帶的距離。所述探測儀包括射頻模塊、雷達探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊；射頻模塊和雷達探測模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接，射頻模塊與雷達探測模塊獨立運行；探測儀上設(shè)有射頻模塊和雷達探測模塊切換開關(guān)；
[0021]所述射頻模塊，包括射頻信號發(fā)射與接收兩部分，分別用于發(fā)射電磁波信號和接收電子標識器返回的應答信號，并將讀取到的電子標識器返回的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊；
[0022]所述雷達探測模塊，包括發(fā)射單元和接收單元，分別用于發(fā)射雷達波和接收經(jīng)標識帶上鋁箔二次輻射返回的雷達波信號；
[0023]所述數(shù)據(jù)處理模塊，包括射頻模式和雷達探測模式，探測儀工作于射頻模式時，數(shù)據(jù)處理模塊接收到射頻模塊傳輸來的數(shù)據(jù)信息進行解碼，并將解讀出的電子標識器內(nèi)置管線信息等數(shù)據(jù)，同時調(diào)用ROM中預先寫入的電磁波波速、電子標識器、管線深度計算程序，結(jié)合日志記錄的射頻信號發(fā)射時間^和接收到應答信號時間t2，分別計算得到電磁波平均速度Vt，和電子標識器深度Ill =管線深度h = h+d，其中d為電子標識器到管線的距離，包含在電子標識器預置管線信息中，通過射頻模塊讀取、數(shù)據(jù)處理模塊解碼得到；
[0024]同理，探測儀工作在雷達模式時，數(shù)據(jù)處理模塊調(diào)取日志記錄的雷達波發(fā)射時間t3和雷達波返回的時間t4，并調(diào)用ROM中的雷達波波速、標識帶深度計算程序，分別計算得到雷達波平均速度Vs，以及標識帶深度h2 = (t4-t3) Vs/2。
[0025]其中電磁波波速可以通過介電常數(shù)法，反射系數(shù)法來求取，也可以利用已知深度來反求平均速度，這些計算方法在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)詳細的介紹。
【權(quán)利要求】
1.一種地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，包括管線、鋪設(shè)在管線上方的標識帶，以及探測儀，其特征在于，所述標識帶內(nèi)部封裝一層鋁箔，標識帶上方設(shè)有電子標識器，電子標識器內(nèi)部設(shè)有RFID電子標簽，所述探測儀包括射頻模塊、雷達探測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊；射頻模塊和雷達探測模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接，射頻模塊與雷達探測模塊獨立運行；探測儀上設(shè)有射頻模塊和雷達探測模塊切換開關(guān)； 所述射頻模塊，發(fā)射射頻信號和接收經(jīng)標識帶反射回來的應答信號；并將讀取到的電子標識器返回的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊； 所述雷達探測模塊，發(fā)射雷達波和接收經(jīng)標識帶上鋁箔二次輻射返回的雷達波； 數(shù)據(jù)處理模塊，包括射頻模式和雷達模式；處于射頻模式時，數(shù)據(jù)處理模塊接收射頻模塊傳輸來的數(shù)據(jù)信息進行解碼，解讀出電子標識器內(nèi)置管線信息；數(shù)據(jù)處理模塊調(diào)用ROM中預先寫入的電磁波波速、電子標識器深度、管線深度計算程序，結(jié)合系統(tǒng)日志記錄的射頻信號發(fā)射時間A和接收到應答信號時間t2，分別計算得到電磁波平均速度Vt和電子標識器深度h = (Vt1)Vt/^管線深度h = Vd，其中d為電子標識器到管線的距離，在解碼的電子標識器返回的信息中；處于雷達模式時，數(shù)據(jù)處理模塊調(diào)取日志記錄的雷達波發(fā)射時間t3和雷達波返回的時間t4，并調(diào)用ROM中的雷達波波速、標識帶深度計算程序，分別計算得到雷達波平均速度Vs，以及標識帶深度h2 = (t4-t3) Vs/2。 顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊解碼的RFID電子標簽上的信息、數(shù)據(jù)處理模塊計算得到的電子標識器深度h1、h2和管線深度h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，其特征在于，所述RFID電子標簽上預設(shè)有管線信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻模塊與雷達探測模塊分別、獨立進行探測。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，其特征在于，所述管線實時測深系統(tǒng)的工作步驟是: (1)開啟射頻模塊，根據(jù)預置的電子標識器信息進行粗略定位，然后通過與電子標識器進行射頻匹配進達到確定位，通過射頻方式對電子標識器埋深h進行測算并讀取電子標識器內(nèi)預置的管線信息，通過顯示模塊可以實時讀取； (2)切換到雷達模塊，沿標識帶進行探測，通過顯示模塊可以觀察標識帶實時埋深匕的變化情況，間接推斷管線周圍土層結(jié)構(gòu)是否發(fā)生過重大變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，其特征在于，電子標識器在標識帶上間隔設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，其特征在于，所述薄層鋁箔的寬度為10?20cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下管線標識與實時測深系統(tǒng)，其特征在于，所述薄層鋁箔的寬度為15cm。
【文檔編號】G01S13/08GK104239921SQ201410507737
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】解思亮, 趙洪波, 羊飛 申請人:青島厚科信息工程有限公司