本發(fā)明涉及一種地下管線及其泄漏物的監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地下管道和管周泄漏污染土的地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

地質(zhì)雷達是基于電磁波傳遞的檢測技術(shù)，通過發(fā)射高頻脈沖電磁波(40MHz-2GHz)，并接收反射回來的電磁波，根據(jù)接收到的反射電磁波的頻譜特征判斷地下介質(zhì)分布狀況，具有實時連續(xù)、快速、精度高等特點。由于其在地表進行探測，對地下探測目標沒有損耗，已在眾多工程監(jiān)測領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

近年來，城市地下管線問題頻發(fā)，包括地質(zhì)雷達在內(nèi)的各種探測工具與技術(shù)被運用于地下管線的檢測?，F(xiàn)階段地質(zhì)雷達現(xiàn)階段應(yīng)用于地下管線檢測存在的問題主要有：1)地質(zhì)雷達與土壤的相互作用難以控制，往往只能識別有強烈發(fā)射信號處的大直徑管線，難以識別在豎直方向分層疊加的管線；2)對地下管線僅能進行有無判斷，無法提供精確的管道位置、大小、材質(zhì)等特征信息；3)對管道泄漏的污染土的遷移分布規(guī)律沒有深入的研究。所以針對這些檢測對象，目前還缺乏一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的特種監(jiān)測裝置，以解決地質(zhì)雷達不能很好探測復雜管線及污染土分布的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種地下管道和管周泄漏污染土的地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，可用于科研試驗和工程施工中探測較為復雜管線的特征及污染土的分布。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的地下管道和管周泄漏污染土的地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置，包括管道大小監(jiān)測單元、管道材質(zhì)監(jiān)測單元、污染土監(jiān)測單元和監(jiān)測識別單元，所述管道大小監(jiān)測單元、管道材質(zhì)監(jiān)測單元、污染土分布觀測單元分別對應(yīng)裝置模型槽中從左到右的三個區(qū)域，所述監(jiān)測識別單元包括地質(zhì)雷達部分和透明模型槽部分。

具體地，所述管道大小監(jiān)測單元包括同種材質(zhì)、不同尺徑大小的管道，監(jiān)測區(qū)域為模型槽中左側(cè)區(qū)域。

具體地，所述管道是通過在卡在模型槽內(nèi)壁的凹口中來固定。

具體地，所述管道材質(zhì)監(jiān)測單元包括相同尺徑大小、不同材質(zhì)的管道，監(jiān)測區(qū)域為模型槽中中間區(qū)域。

具體地，所述污染土監(jiān)測單元包括土壤、開口管道、L型開關(guān)、擋板及油污，監(jiān)測區(qū)域為模型槽中右側(cè)區(qū)域。

具體地，所述開口管道是使用切割機在垂直于管道軸線方向開出一個方形口，用于L型開關(guān)的打開與閉合。

具體地，所述L型開關(guān)是通過遙控控制L型桿的上升下降，從而控制油污的泄漏。

具體地，所述擋板是放置于開口兩側(cè)，使油污存儲在兩塊擋板之間。

具體地，所述地質(zhì)雷達部分包括雷達天線、雷達主機和電腦端，天線掃描的數(shù)據(jù)由地質(zhì)雷達接收，地質(zhì)雷達反饋的數(shù)據(jù)由電腦端進行預處理，提取特征信息。

具體地，所述透明模型槽用于透過槽壁直接觀測內(nèi)部管線特征及污染土的分布，與地質(zhì)雷達部分探測結(jié)果進行對比。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種上述地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

①管道大小監(jiān)測

(1)固定管道，在透明模型槽左側(cè)區(qū)域的內(nèi)壁根據(jù)管道大小開出凹口，將相同材質(zhì)，外徑不同且相差相同數(shù)值的三個管道緩慢下放，接合在凹口中；

(2)填土，將質(zhì)地較為均勻的風干土填充入模型槽中，掩埋過管道；

(3)探測，使用雷達天線在模型槽左側(cè)區(qū)域上表面，沿平行于管道軸線方向，在管道正上方、左上方及右上方掃描，之后沿垂直于管道軸線的方向掃描；

(4)識別，對雷達原始數(shù)據(jù)經(jīng)過傅里葉變換、去直達波、去除背景、帶通濾波、希伯爾特變換處理，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的預處理，之后從經(jīng)過預處理后的數(shù)據(jù)中提取出瞬時振幅、瞬時相位以及瞬時頻率信息，對各參數(shù)分別在Matlab中成圖，實現(xiàn)對管線的模擬，結(jié)合從透明模型槽中觀察到的現(xiàn)象，分析得到管道大小特征信息。

②管道材質(zhì)監(jiān)測

(1)固定管道，在透明模型槽中部區(qū)域的內(nèi)壁根據(jù)管道大小開出凹口，將相同尺徑，不同材質(zhì)的三個管道緩慢下放，接合在凹口中；

(2)填土，將質(zhì)地較為均勻的風干土填充入模型槽中，掩埋過管道；

(3)探測，使用雷達天線在模型槽中部區(qū)域上表面，沿平行于管道軸線方向，在管道正上方、左上方及右上方掃描，之后沿垂直于管道軸線的方向掃描；

(4)識別，對雷達原始數(shù)據(jù)經(jīng)過傅里葉變換、去直達波、去除背景、帶通濾波、希伯爾特變換處理，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的預處理，之后從經(jīng)過預處理后的數(shù)據(jù)中提取出瞬時振幅、瞬時相位以及瞬時頻率信息，對各參數(shù)分別在Matlab中成圖，實現(xiàn)對管線的模擬，結(jié)合從透明模型槽中觀察到的現(xiàn)象，分析得到管道材質(zhì)特征信息。

③污染土分布監(jiān)測

(1)切口，在管道內(nèi)壁用切割機切割出方形缺口；

(2)設(shè)置開關(guān)，將L型開關(guān)粘貼在缺口旁的管道內(nèi)壁上，在L型桿的一端緊密填補方形缺口后，在擋板之間放置適量潤滑油；

(3)固定管道，在透明模型槽右側(cè)區(qū)域的內(nèi)壁根據(jù)管道大小開出凹口，將相同尺徑，不同材質(zhì)的管道緩慢下放，接合在凹口中；

(4)填土，將質(zhì)地較為均勻的風干土填充入模型槽中，掩埋過管道，遙控L型開關(guān)，使L型桿上移，從而使油污泄漏；

(5)探測，使用雷達天線在模型槽右側(cè)區(qū)域上表面，沿平行于管道軸線方向，在管道正上方、左上方及右上方掃描，之后沿垂直于管道軸線的方向掃描；

(6)識別，對雷達原始數(shù)據(jù)經(jīng)過傅里葉變換、去直達波、去除背景、帶通濾波、希伯爾特變換處理，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的預處理，之后從經(jīng)過預處理后的數(shù)據(jù)中提取出瞬時振幅、瞬時相位以及瞬時頻率信息，對各參數(shù)分別在Matlab中成圖，建立污染土介電常數(shù)模型，結(jié)合從透明模型槽中觀察到的現(xiàn)象，分析得到污染土分布信息。

有益效果：地下管線的人工探測經(jīng)驗表明，雷達監(jiān)測結(jié)合實際觀察的理念可以提高監(jiān)測的準確性。本發(fā)明的地下管道和管周泄漏污染土的監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法，通過配套軟件設(shè)置相關(guān)參數(shù)，對地質(zhì)雷達接收的信息進行預處理和建模，可以排除土壤中雜物的干擾。監(jiān)測過程中，通過在模型槽壁上開口，使管道固定在預定位置，在管道內(nèi)施加油漬后，向模型槽內(nèi)放入土壤，使用L型開關(guān)控制油污的泄漏，在用雷達探測的同時透過透明模型槽進行監(jiān)測，避免雷達探測的誤差，較為準確地監(jiān)測管線的大小、材質(zhì)特征及污染土的分布。

除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點外，本發(fā)明的地下管道和污染土監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖做出進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的橫向剖面圖；

圖2為圖1中L型開關(guān)的示意圖；

圖3為采用監(jiān)測裝置進行大小監(jiān)測的流程圖；

圖4為采用監(jiān)測裝置進行材質(zhì)監(jiān)測的流程圖；

圖5為采用監(jiān)測裝置進行污染土監(jiān)測的流程圖

圖中：1管道，2擋板，3 L型開關(guān)，4雷達天線，5雷達主機，6電腦端，7土壤，8透明模型槽，9油污。

具體實施方式

實施例：

本實施例的地下管道和污染土地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置如圖1所示，包括：管道1，擋板2，L型開關(guān)3，雷達天線4，雷達主機5，電腦端6，土壤7，透明模型槽8，油污9。雷達主機5與電腦端6之間由雷達配套的網(wǎng)線相連，可使地質(zhì)雷達接收的數(shù)據(jù)導入電腦端進行處理。

其中，L型開關(guān)的示意圖如圖2所示，用切割機在管道上切好切口后，將L型開關(guān)固定在開口旁，使L型桿能貼合在切口處打開與閉合，從而能使油污在管道下放后泄漏。

使用本實施例的的地下管道和管周泄漏污染土地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置進行監(jiān)測時，如圖3、圖4和圖5所示，包括以下步驟：

(1)在距模型槽內(nèi)壁同一高度根據(jù)管道尺徑切出凹口，分別將外徑為90mm、100mm與110mm的PVC管道下放，固定在管道大小監(jiān)測單元的凹口上；

(2)在距模型槽內(nèi)壁同一高度根據(jù)管道尺徑切出凹口，分別將外徑為100mm的PVC管道、鐵管道和混凝土管道下放，固定在管道材質(zhì)監(jiān)測單元的凹口上；

(3)在距模型槽內(nèi)壁同一高度根據(jù)管道尺徑切出凹口，在外徑為100mm的PVC管道上設(shè)置好L型開關(guān)，將管道下放下放，固定在污染土分布觀測單元的凹口上；

(4)向模型槽三個單元中填充風干含水率為2.03％的風干土40kg，使土壤能沒過管道；

(5)啟動地質(zhì)雷達和電腦端，打開配套軟件，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，用天線在模型槽上表面分別沿平行與管道軸線、垂直于管道軸線的不同路線進行掃描，采集管道信息，對采集到的數(shù)據(jù)進行預處理和數(shù)值分析，結(jié)合透過模型槽觀察的結(jié)果，得出管道的特征信息以及污染土的分布情況。

如上，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上做出各種變化。