一种可探测地下管道电子标签的无线探测定位仪的制作方法

本发明涉及自动化智能仪表技术领域，尤其涉及一种可探测地下管道电子标签的无线探测定位仪。

背景技术：

地下管线是城市的生命线，水、油、煤气、电信、电缆等公共事业的地下管道都在地表面下纵横交错地铺设，造成地下管路网络的错综复杂化。在城市建设中，常常需要对旧的管线维护或改造，或者新铺一道管线或者新开挖建造一幢建筑物等等情况，这就需要对原有的地下管线重新探测，需要越精准才会破坏的危险性越小。以往对这些地下管线的资料通常以竣工图和管线的属性卡片、表册等来记录表示，但这种手工的、纸件方式的管理模式已远远跟不上时代的变化，纸质的管线图表信息本身存在着保管难、修改难等问题，而且图表中作为参照物的位置点，比如道路、桥梁、房屋、树木、电线杆、沟渠等，在日后实际中都有可能发生变动或灭失，从而失去原有坐标的参照意义，无法精准定位，从而加大了探测工作的难度，使得开挖面不断变大危险性也加大；如果参照电子地图，由于电子地图本身存有人为上的偏差，同样探测工作面要很大。因此，如果没有预先精准定位的管线地图，在后面施工过程中很容易造成挖断管路等重大事故。

国内目前地下管道电子标签无线探测器主要由美国3M公司提供产品和解决方案，3M公司的无线探测器主要可以实现地下管道电子标签定位的功能，但存在了定位深度误差大、定位信息不能联网、仪器体积大携带操作不方便等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可探测地下管道电子标签的无线探测定位仪，其采用GPS定位，在准确检测到地下管道电子标签后，将相关信息通过GPRS等公共网络传输至数据中心，并与地理信息系统相结合，实现地下管道图形化信息化管理；射频发射器采用天线与主机分离设计，仪器体积小，便于携带。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种可探测地下管道电子标签的无线探测定位仪，包括MCU处理器以及与MCU处理器相互连接的LCD显示屏、射频发射接收模块、北斗或GPS模块、GPRS模块、蜂鸣器、蓝牙模块、RS232通信接口、JATG接口、按键模块以及电源管理模块；所述射频发射接收模块可发射和接收与地下电子标识器对应的低频电磁波信号，所述MCU处理器根据接收到的反射信号的强弱来确定地下电子标识器的位置以及埋设深度，所述MCU处理器通过北斗或GPS模块可获取地下电子标识器所在的经纬度坐标，通过蓝牙模块、RS232通信接口或JATG接口对外围器件进行数据传送，通过GPRS模块与GIS服务器交互连接，用于反馈采集的目标位置信息，所述电源管理模块为整个无线探测定位仪提供电源。采用北斗或GPS模块定位，在准确检测到地下管道电子标签后，通过GPRS模块传输至数据中心，并与地理信息系统相结合，实现地下管道图形化信息化管理。

进一步优化的技术方案所述电源管理模块包括锂电池充电电路、一键开关机电路和稳压电路，所述锂电池充电电路通过EUP8057充电芯片给7.2V的锂电池充电，所述一键开关机电路与MCU处理器连接，并通过开机键、FDS9435MOS管及外围电路控制MCU处理器的通电，所述稳压电路通过稳压管AMS1117-5和AMS1117-3.3分别为无线探测定位仪提供5V和3.3V电压。

进一步优化的技术方案所述MCU处理器采用型号为STM32f103的单片机，通过按键模块和LCD显示屏可进行参数设置和数据显示实现与用户交互。

进一步优化的技术方案所述射频发射接收模块包括射频发射电路、射频接收电路和射频供电电路，所述射频发射电路将接收MCU处理器发送的驱动信号经芯片74HCT00和EL7212组成的逻辑电路整形后驱动由MOS管IRFR220和MOS管IRFR9220组成的推挽电路，并通过天线向外发送无线电信号；所述射频接收电路通过电容C519、C523和变压器T501组成接收电路，经三极管Q4、Q5、Q2、Q3组成的差分放大电路，将接收的信号放大，再通过运放放大器AD8602放大信号后传送至MCU处理器进行处理；所述射频供电电路主要通过变压器T201将5V电压升高到正负24V的电压，驱动射频发射电路的MOS管发射无线电信号。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明基于无线LC振荡电路及嵌入式系统技术开发的无线地下管道电子标签探测仪器，通过MCU处理器驱动射频发射电路(分离元件构成)发射一定频率的射频信号并根据接收回来的反射信号判断地下是否有地下电子标识器，当检测到有地下电子标识器时，LCD显示屏显示值最大同时蜂鸣器声音连续且高亢，MCU处理器读取此时的GPS坐标位置并通过GPRS传送回GIS服务器，GIS服务器根据目前的位置信息发送下一个地下电子标识器的GPS位置给探测仪，探测仪根据信息提示路由到目标位置探测。当需要探测已知地下电子标签的深度时，按下深度测试按键，MCU处理器启动深度测量程序，连续发送不同脉冲电磁波，根据反射回来的电磁波以及以往实验的修正值准确计算出深度值。本发明主要优点如下：

1、采用我国自主研发的北斗GPS定位系统，保障了公共设施的安全；

2、通过对燃气、水务、通信等不同应用的频率划分，使得管道交叉时地下电子标识器放置重叠时相互无干扰无影响；

3、通过探测器读取地下电子标识器深度的信息可以知道管道实际埋设的深度。

4、可以辅助生成管道走线图；

5、可以帮助管道维修，巡检人员快速路由查找整个管道，并可以通过GIS服务器获取该处管道信息的具体细节。

附图说明

图1是本发明原理框图；

图2是本发明电源管理模块的电路图；

图3是本发明MCU处理器控制电路图；

图4是本发明的射频发射电路图；

图5是本发明的射频接收电路图；

图6是本发明的射频供电电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明公开了一种可探测地下管道电子标签的无线探测定位仪，包括MCU处理器以及与MCU处理器相互连接的LCD显示屏、射频发射接收模块、北斗或GPS模块、GPRS模块、蜂鸣器、蓝牙模块、RS232通信接口、JATG接口、按键模块以及电源管理模块；所述射频发射接收模块可发射和接收与地下电子标识器对应的低频电磁波信号，所述MCU处理器根据接收到的反射信号的强弱来确定地下电子标识器的位置以及埋设深度，所述MCU处理器通过北斗或GPS模块可获取地下电子标识器所在的经纬度坐标，通过蓝牙模块、RS232通信接口或JATG接口对外围器件进行数据传送，通过GPRS模块与GIS服务器交互连接，用于反馈采集的目标位置信息，所述电源管理模块为整个无线探测定位仪提供电源。

如图2所示，进一步优化的实施例所述电源管理模块包括锂电池充电电路、一键开关机电路和稳压电路，所述锂电池充电电路通过EUP8057充电芯片给7.2V的锂电池充电，当探测仪没有外接电源，锂电池自动给探测仪供电，当有外接电源，通过EUP8057充电芯片给7.2V的锂电池充电；所述一键开关机电路与MCU处理器连接，并通过开机键、FDS9435MOS管及外围电路控制MCU处理器的通电，当探测仪不工作时，按下开机键，使得三极管Q2导通，导致MOS管FDS9435导通，电路上电工作，单片机得电后，驱动三极管Q3保持导通，探测仪开始工作；再次按下开机键，三极管Q4导通，导致单片机检测到低电压信号，关闭保持导通的三极管Q3信号，探测仪关机；所述稳压电路通过稳压管AMS1117-5和AMS1117-3.3分别为无线探测定位仪提供5V和3.3V电压。

如图3所示，进一步优化的实施例所述MCU处理器采用型号为STM32f103的单片机，通过按键模块和LCD显示屏可进行参数设置和数据显示实现与用户交互，蜂鸣器通过声音的改变提示用户探测的结果的变化情况，时钟电路使系统时钟和服务器保持同步。

如图4、图5及图6所示，进一步优化的实施例所述射频发射接收模块包括射频发射电路、射频接收电路和射频供电电路，所述射频发射电路将接收MCU处理器发送的驱动信号经芯片74HCT00和EL7212组成的逻辑电路整形后驱动由MOS管IRFR220和MOS管IRFR9220组成的推挽电路，并通过天线向外发送无线电信号；所述射频接收电路通过电容C519、C523和变压器T501组成接收电路，经三极管Q4、Q5、Q2、Q3组成的差分放大电路，将接收的信号放大，再通过运放放大器AD8602放大信号后传送至MCU处理器进行处理；所述射频供电电路主要通过变压器T201将5V电压升高到正负24V的电压，驱动射频发射电路的MOS管发射无线电信号。

本发明通过GPRS模块与GIS服务器实现数据交互，更进一步的方便使用者探测及绘制地下管道的排布情况，结合电子地图可绘制地下管道走线图和引导探测仪路由查找，有效解决了国内现有的地下管道无线探测器定位深度误差大、定位信息不能联网、仪器体积大携带操作不方便等问题。