一种地下金属管道探测系统的制作方法

本发明型属于地下探测技术领域，特别涉及了一种地下金属管道探测系统。

背景技术：

地下金属管道探测广泛应用于城市基础设施建设和化工工业建设中，了解地下管线的分布状况是城市、工厂规划的重要步骤以及施工前的必要准备。近年来，地下管线受损事故不断出现。

现有的地下管道探测方式主要是使用电磁传播法，利用铺设的金属管道与其周围的介质在电磁性质上存在物理差异，这种方法将地下管道作为信号发射天线，通过发射机向地下管道发送特定的电磁波信号，作为天线的地下管道形成电磁波穿过地表，在管道正上方的电磁波信号最强，随着监测点和管线距离的增大，信号逐渐减弱。这种探测仪能够较为有效的获得地下管线分布情况，但是缺点如下：

1、需要使用无线电调制解调技术，发射机、接收机设计复杂，成本高，可靠性相对较差；

2、电磁波穿透能力有限，普通的潮湿地表对无线电波能量的吸收能力较强，可探测深度有限；

3、操作复杂，探测前需要专门培训，对操作者的素质和经验要求很高；

4、电磁波辐射强度受很多因素的影响，导致探测精度较低。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种地下金属管道探测系统，克服了现有电磁传播法探测地下管道时系统复杂、可靠性较差、探测深度有限以及探测精度低等缺陷。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种地下金属管道探测系统，包括高压信号发生器、信号接收器和主控制器，所述高压信号发生器包括依次连接的升压电路、负高压发生器、组合电容器和放电开关，所述升压电路的输入端接输入电压，放电开关的输出端经电缆与地下金属管道相连，升压电路、组合电容器和放电开关分别与主控制器相连，所述信号接收器包括若干探针、多路选择器和信号调理电路，将所有探针插入地表，每个探针的输出端分别与多路选择器的某路输入端相连，多路选择器的输出端经信号调理电路与主控制器相连；高压发生器向地下金属管道输送高压电，从而在地下形成电势场，多路选择器循环扫描各探针与地下金属管道之间的电势差，并通过信号调理电路的滤波处理后传送给主控制器，主控制器根据接收到的信号得到探测结果，并调整升压电路、组合电容器和放电开关的工作状态。

基于上述技术方案的优选方案，所有探针的长度相同，所有探针插入地表的深度相同，且探针与探针之间的间距相等。

基于上述技术方案的优选方案，所有探针插入地表的深度为20-30厘米。

基于上述技术方案的优选方案，探针与探针之间的间距为预测的地下金属管道所埋深度的2-3倍。

基于上述技术方案的优选方案，所述多路选择器和信号调理电路置于外壳内，该外壳的材质采用陶瓷或塑料，而探针的尖端采用导电金属。

基于上述技术方案的优选方案，所述升压电路包括自耦调节器和多档变压器，自耦调节器的输入端接输入电压，自耦调节器的输出端连接多档变压器的输入端，多档变压器的输出端连接负高压发生器。

基于上述技术方案的优选方案，所述高压信号发生器还包括接地检测单元和输入开关，所述输入开关的两端分别接输入电压和升压电路，输入开关的控制端连接接地检测单元，当接地检测单元检测到高压信号发生器发生接地故障时，输入开关断开。

基于上述技术方案的优选方案，所述组合电容器包括若干电容，这些电容之间通过若干开关实现串联或并联，这些开关的通断由主控制器控制。

基于上述技术方案的优选方案，所述主控制器采用C8051F347芯片。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明通过高压信号发生器向地下金属管道供电，将地下管道作为高压电极，使管道与大地之间形成电势差，通过信号接收器对该电场等电位分布情况进行测量，并据此计算出所在金属管线在地下的位置。

本发明的优点如下：

1、本发明不需要使用无线电调制解调技术，系统结构简单，成本低，可靠性高；

2、本发明通过控制高压信号发生器提高电势差，可方便调节探测深度，支持对深埋管线的探测；

3、本发明操作简单，探测前不需要专门培训，对操作者的素质和经验要求相对较低。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是本发明中信号接收器的示意图；

图3是本发明中高压信号发生器的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，一种地下金属管道探测系统，包括高压信号发生器、信号接收器和主控制器，通过高压信号发生器向地下金属管道供电，将地下管道作为高压电极，使管道与大地之间形成电势差，通过信号接收器对该电场等电位分布情况进行测量，并据此计算出所在金属管线在地下的位置。

如图2所示，信号接收器包括若干探针、多路选择器和信号调理电路，将所有探针插入地表，每个探针的输出端分别与多路选择器的某路输入端相连，多路选择器的输出端经信号调理电路与主控制器相连。

所有探针的长度相同，且插入地表的深度相同，深度一般在20-30厘米之间，特别干燥的土地应适度增加探针深度。各探针之间相隔距离应相等，探针之间距离随着埋藏管道的预测深度加深而增大，且探针间距应为预测的埋管深度的2-3倍。通过接入高压电场，管道与探针之间产生电场，多路选择器循环扫描每一个探针与管道之间的电势差(U1>U2>U3>U4)，通过信号调理电路实现信号滤波，把收集信息中的特征信号放大，同时抑制其他信号对有用信号的干扰，主控制器根据管道与不同探针之间电导率的差异来计算探针与管道之间的距离。电势差、电导率与管道距离的关系为其中U为探针与管道之间的电势差，d为探针与管道之间的距离，e为管道周围土壤的电导系数，调节系数α可根据土壤潮湿程度与离子数量，根据经验在一定的范围内选择，如0.03-0.77之间。在管道正上方的探针(即与管道距离最短的探针)与管道的电势差最小，随着监测点和管道距离的增大，电势逐渐增大。

在本实施例中，多路选择器和信号调理电路置于外壳内，该外壳的材质采用高电阻材质，例如陶瓷或塑料，而探针的尖端采用导电金属。

如图3所示，高压信号发生器包括依次连接的升压电路、负高压发生器、组合电容器和放电开关，所述升压电路的输入端接输入电压，放电开关的输出端经电缆与地下金属管道相连，升压电路、组合电容器和放电开关分别与主控制器相连。

在本实施例中，升压电路包括自耦调节器和多档变压器，自耦调节器的输入端接输入电压，自耦调节器的输出端连接多档变压器的输入端，多档变压器的输出端连接负高压发生器。

在本实施例中，高压信号发生器还包括接地检测单元和输入开关，所述输入开关的两端分别接输入电压和升压电路，输入开关的控制端连接接地检测单元，当接地检测单元检测到高压信号发生器发生接地故障时，输入开关断开。

在本实施例中，组合电容器包括若干电容，这些电容之间通过若干开关实现串联或并联，这些开关的通断由主控制器控制。

当主控制器检测到信号接收器采集的信号微弱或不稳，难以进行定位时，主控制器控制多档变压器升压档位、组合电容器的容量以及放电开关的通关状态，从而使高压信号发生器产生特定幅度和波形的输出信号，有利于精确探测金属管道。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。