本發(fā)明型屬于地下探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種地下金屬管道探測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

地下金屬管道探測(cè)廣泛應(yīng)用于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和化工工業(yè)建設(shè)中，了解地下管線的分布狀況是城市、工廠規(guī)劃的重要步驟以及施工前的必要準(zhǔn)備。近年來，地下管線受損事故不斷出現(xiàn)。

現(xiàn)有的地下管道探測(cè)方式主要是使用電磁傳播法，利用鋪設(shè)的金屬管道與其周圍的介質(zhì)在電磁性質(zhì)上存在物理差異，這種方法將地下管道作為信號(hào)發(fā)射天線，通過發(fā)射機(jī)向地下管道發(fā)送特定的電磁波信號(hào)，作為天線的地下管道形成電磁波穿過地表，在管道正上方的電磁波信號(hào)最強(qiáng)，隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)和管線距離的增大，信號(hào)逐漸減弱。這種探測(cè)儀能夠較為有效的獲得地下管線分布情況，但是缺點(diǎn)如下：

1、需要使用無線電調(diào)制解調(diào)技術(shù)，發(fā)射機(jī)、接收機(jī)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高，可靠性相對(duì)較差；

2、電磁波穿透能力有限，普通的潮濕地表對(duì)無線電波能量的吸收能力較強(qiáng)，可探測(cè)深度有限；

3、操作復(fù)雜，探測(cè)前需要專門培訓(xùn)，對(duì)操作者的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)要求很高；

4、電磁波輻射強(qiáng)度受很多因素的影響，導(dǎo)致探測(cè)精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種地下金屬管道探測(cè)系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有電磁傳播法探測(cè)地下管道時(shí)系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性較差、探測(cè)深度有限以及探測(cè)精度低等缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種地下金屬管道探測(cè)系統(tǒng)，包括高壓信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)接收器和主控制器，所述高壓信號(hào)發(fā)生器包括依次連接的升壓電路、負(fù)高壓發(fā)生器、組合電容器和放電開關(guān)，所述升壓電路的輸入端接輸入電壓，放電開關(guān)的輸出端經(jīng)電纜與地下金屬管道相連，升壓電路、組合電容器和放電開關(guān)分別與主控制器相連，所述信號(hào)接收器包括若干探針、多路選擇器和信號(hào)調(diào)理電路，將所有探針插入地表，每個(gè)探針的輸出端分別與多路選擇器的某路輸入端相連，多路選擇器的輸出端經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路與主控制器相連；高壓發(fā)生器向地下金屬管道輸送高壓電，從而在地下形成電勢(shì)場(chǎng)，多路選擇器循環(huán)掃描各探針與地下金屬管道之間的電勢(shì)差，并通過信號(hào)調(diào)理電路的濾波處理后傳送給主控制器，主控制器根據(jù)接收到的信號(hào)得到探測(cè)結(jié)果，并調(diào)整升壓電路、組合電容器和放電開關(guān)的工作狀態(tài)。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所有探針的長(zhǎng)度相同，所有探針插入地表的深度相同，且探針與探針之間的間距相等。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所有探針插入地表的深度為20-30厘米。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，探針與探針之間的間距為預(yù)測(cè)的地下金屬管道所埋深度的2-3倍。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述多路選擇器和信號(hào)調(diào)理電路置于外殼內(nèi)，該外殼的材質(zhì)采用陶瓷或塑料，而探針的尖端采用導(dǎo)電金屬。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述升壓電路包括自耦調(diào)節(jié)器和多檔變壓器，自耦調(diào)節(jié)器的輸入端接輸入電壓，自耦調(diào)節(jié)器的輸出端連接多檔變壓器的輸入端，多檔變壓器的輸出端連接負(fù)高壓發(fā)生器。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述高壓信號(hào)發(fā)生器還包括接地檢測(cè)單元和輸入開關(guān)，所述輸入開關(guān)的兩端分別接輸入電壓和升壓電路，輸入開關(guān)的控制端連接接地檢測(cè)單元，當(dāng)接地檢測(cè)單元檢測(cè)到高壓信號(hào)發(fā)生器發(fā)生接地故障時(shí)，輸入開關(guān)斷開。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述組合電容器包括若干電容，這些電容之間通過若干開關(guān)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)，這些開關(guān)的通斷由主控制器控制。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述主控制器采用C8051F347芯片。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明通過高壓信號(hào)發(fā)生器向地下金屬管道供電，將地下管道作為高壓電極，使管道與大地之間形成電勢(shì)差，通過信號(hào)接收器對(duì)該電場(chǎng)等電位分布情況進(jìn)行測(cè)量，并據(jù)此計(jì)算出所在金屬管線在地下的位置。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、本發(fā)明不需要使用無線電調(diào)制解調(diào)技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高；

2、本發(fā)明通過控制高壓信號(hào)發(fā)生器提高電勢(shì)差，可方便調(diào)節(jié)探測(cè)深度，支持對(duì)深埋管線的探測(cè)；

3、本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，探測(cè)前不需要專門培訓(xùn)，對(duì)操作者的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)要求相對(duì)較低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體示意圖；

圖2是本發(fā)明中信號(hào)接收器的示意圖；

圖3是本發(fā)明中高壓信號(hào)發(fā)生器的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種地下金屬管道探測(cè)系統(tǒng)，包括高壓信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)接收器和主控制器，通過高壓信號(hào)發(fā)生器向地下金屬管道供電，將地下管道作為高壓電極，使管道與大地之間形成電勢(shì)差，通過信號(hào)接收器對(duì)該電場(chǎng)等電位分布情況進(jìn)行測(cè)量，并據(jù)此計(jì)算出所在金屬管線在地下的位置。

如圖2所示，信號(hào)接收器包括若干探針、多路選擇器和信號(hào)調(diào)理電路，將所有探針插入地表，每個(gè)探針的輸出端分別與多路選擇器的某路輸入端相連，多路選擇器的輸出端經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路與主控制器相連。

所有探針的長(zhǎng)度相同，且插入地表的深度相同，深度一般在20-30厘米之間，特別干燥的土地應(yīng)適度增加探針深度。各探針之間相隔距離應(yīng)相等，探針之間距離隨著埋藏管道的預(yù)測(cè)深度加深而增大，且探針間距應(yīng)為預(yù)測(cè)的埋管深度的2-3倍。通過接入高壓電場(chǎng)，管道與探針之間產(chǎn)生電場(chǎng)，多路選擇器循環(huán)掃描每一個(gè)探針與管道之間的電勢(shì)差(U1>U2>U3>U4)，通過信號(hào)調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)濾波，把收集信息中的特征信號(hào)放大，同時(shí)抑制其他信號(hào)對(duì)有用信號(hào)的干擾，主控制器根據(jù)管道與不同探針之間電導(dǎo)率的差異來計(jì)算探針與管道之間的距離。電勢(shì)差、電導(dǎo)率與管道距離的關(guān)系為其中U為探針與管道之間的電勢(shì)差，d為探針與管道之間的距離，e為管道周圍土壤的電導(dǎo)系數(shù)，調(diào)節(jié)系數(shù)α可根據(jù)土壤潮濕程度與離子數(shù)量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在一定的范圍內(nèi)選擇，如0.03-0.77之間。在管道正上方的探針(即與管道距離最短的探針)與管道的電勢(shì)差最小，隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)和管道距離的增大，電勢(shì)逐漸增大。

在本實(shí)施例中，多路選擇器和信號(hào)調(diào)理電路置于外殼內(nèi)，該外殼的材質(zhì)采用高電阻材質(zhì)，例如陶瓷或塑料，而探針的尖端采用導(dǎo)電金屬。

如圖3所示，高壓信號(hào)發(fā)生器包括依次連接的升壓電路、負(fù)高壓發(fā)生器、組合電容器和放電開關(guān)，所述升壓電路的輸入端接輸入電壓，放電開關(guān)的輸出端經(jīng)電纜與地下金屬管道相連，升壓電路、組合電容器和放電開關(guān)分別與主控制器相連。

在本實(shí)施例中，升壓電路包括自耦調(diào)節(jié)器和多檔變壓器，自耦調(diào)節(jié)器的輸入端接輸入電壓，自耦調(diào)節(jié)器的輸出端連接多檔變壓器的輸入端，多檔變壓器的輸出端連接負(fù)高壓發(fā)生器。

在本實(shí)施例中，高壓信號(hào)發(fā)生器還包括接地檢測(cè)單元和輸入開關(guān)，所述輸入開關(guān)的兩端分別接輸入電壓和升壓電路，輸入開關(guān)的控制端連接接地檢測(cè)單元，當(dāng)接地檢測(cè)單元檢測(cè)到高壓信號(hào)發(fā)生器發(fā)生接地故障時(shí)，輸入開關(guān)斷開。

在本實(shí)施例中，組合電容器包括若干電容，這些電容之間通過若干開關(guān)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)，這些開關(guān)的通斷由主控制器控制。

當(dāng)主控制器檢測(cè)到信號(hào)接收器采集的信號(hào)微弱或不穩(wěn)，難以進(jìn)行定位時(shí)，主控制器控制多檔變壓器升壓檔位、組合電容器的容量以及放電開關(guān)的通關(guān)狀態(tài)，從而使高壓信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生特定幅度和波形的輸出信號(hào)，有利于精確探測(cè)金屬管道。

以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。