一种地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统的制作方法

本申请涉及地下管线技术领域，尤其涉及一种地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统。

背景技术：

随着社会经济的发展进步和人们对城市环境要求的进一步提高，大部分城市为了树立一个具有地域特色的城市形象，需要对城市整修进行再规划和建设。然而由于历史等原因，我国大多数城市或地区的地下管网资料仅靠图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式进行管理，但这种保存方式过于陈旧、地下管线管理手段过于落后，造成地下管线资料残缺不齐。

且在建设施工过程中，埋藏在地下的很多管线，包括供水管线、燃气管线、电缆管线等的埋藏深度大都较浅，保存期长又会不定期的改换，原有的标识也早被破坏，地下管线的相关资料也难以找到，因此经常会因误判而引发停水、断电、停气、停暖、通讯中断、污水四溢、爆炸、火灾、触电伤亡等事故发生，造成巨大的损失，严重影响了市民的日常生活秩序以及社会经济的发展，威胁了广大市民的生命财产安全，阻碍了现今城市再规划、建设与管理工作。

目前，为避免上述状况的发生，通过管线探测来判定地下管线分布情况。然而，目前现有的管线探测过程中探测方法的选择和仪器参数的设置等诸多因素的影响，会造成地下管线探测结果的错、漏和误差较大等与实际不符的情况出现。因此，鉴于城市地下管网的重要地位与现状之间的矛盾日益突出，城市地下管线探测越来越受到城市有关部门的高度重视，亟需研究出一种有效的地下管网探测方法和技术，探测管网的空间分布及识别管线的管径材质，为城市再规划、建设和发展提供必要的技术支持。

技术实现要素：

本申请提供了一种地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统，用于探测管网的空间分布及识别管线的管径材质，为城市再规划、建设和发展提供必要的技术支持。

本申请提供了一种地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统，所述系统包括：外壳、主机、收发天线、电源和电磁脉冲发生器；其中，

所述主机、电源和电磁脉冲发生器设置在所述外壳内，所述收发天线镶嵌在所述外壳上；

所述主机控制连接所述收发天线和电磁脉冲发生器；

所述电源分别为主机、收发天线和电磁脉冲发生器供电。

可选的，上述地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统中，所述外壳的底部设置旋转轴，所述旋转轴的两端分别设置转轮，所述主机驱动连接所述旋转轴。

可选的，上述地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统中，所述外壳上设置摄像头，所述摄像头连接所述主机。

可选的，上述地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统中，所述外壳上设置显示屏，所述显示屏连接所述主机。

可选的，上述地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统中，所述系统还包括差分GPS模块，所述差分GPS模块固定设置在所述外壳的内部，所述差分GPS模块连接所述主机。

本申请提供的一种地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统，包括：外壳、主机、收发天线、电源和电磁脉冲发生器；其中，所述主机、电源和电磁脉冲发生器设置在所述外壳内，所述收发天线镶嵌在所述外壳上；所述主机控制连接所述收发天线和电磁脉冲发生器；所述电源分别为主机、收发天线和电磁脉冲发生器供电。本申请提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统，主机控制电磁脉冲发生器发生电磁脉冲，收发天线发送电磁脉冲并接收电磁脉冲遇到地下管线反射回的回波信号，并将接收到的回波信号传输至主机，主机进行回波信号处理，实现对地下管线的水平垂直坐标、管线半径、管线材质以及地下土壤介质的反演，实现对地下管网空间分布的探测及识别，为城市再规划、建设和发展提供必要的技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统的内部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统的外部结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

附图1为本申请实施例提供的一种地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统的内部结构图，如附图1所示，本申请实施例提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统包括：外壳1、主机2、收发天线3、电源4和电磁脉冲发生器5；其中，所述主机2、电源4和电磁脉冲发生器5设置在所述外壳1内，所述收发天线3镶嵌在所述外壳1上；所述主机2控制连接所述收发天线3和电磁脉冲发生器5；所述电源4分别为主机2、收发天线3和电磁脉冲发生器5供电。

外壳1用于固定安装以及保护主机2、收发天线3、电源4和电磁脉冲发生器5。在本申请具体实施方式中，外壳1可选用不锈钢或塑料外壳。

收发天线3包括发射天线与接收天线，收发天线3由主机2控制，接收电磁脉冲发生器产生的电磁脉冲，向地下发射电磁波脉冲以及接收地下管线反射回的回波信号，并将接收到的回波信号传输至主机2。

电源4用于地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统内所有需要供电组件的供电，可选用锂电池，质量轻。

电磁脉冲发生器5为脉冲类型、频率和振幅可调的电磁脉冲发生器。电磁脉冲发生器5受主机2控制产生相应类型、频率和振幅的电磁脉冲。

主机2用于控制收发天线3和电磁脉冲发生器5，用于处理收发天线3传输的回波信号，可实现地下管线水平与垂直坐标、管线半径、管线材质以及地下土壤介质的反演。

具体的：

在进行地下管线探测的时候，电磁脉冲发生器通过发射天线乡底下发射电磁波脉冲，电磁波脉冲遇到地下管线反射电磁波脉冲，通过接收天线接收经过地下管线反射的电磁波脉冲，通常将地下管线反射的电磁波脉冲称为回波信号。

接收到的回波信号实际含有大量噪声以及能量较强的淹没目标反射信号的直耦波和直达波，故接收到的回波实际上是一种弱信噪比、波形畸变的信号，必须经过一定的预处理过程。回波信号预处理包括滤波、放大等处理。

在本申请具体实施方式中，采用一种非线性滤波器进行的中值滤波法。中值滤波法是指把数字图像或数字序列中的一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近真实值，从而消除孤立的噪声点。其方法是用某种结构的二维滑动模版，将版内像素按照像素值的大小进行排序，生成单调上升或下降的二维数据序列。通常，将窗口中心处的样值定义为中值滤波的输出值。

通过阈值化图像分割方法提取双曲线信号关心区。利用平均加权自适应阈值法所取的阈值在每个像素点都有差异的特点，通过计算像素点周围b×b区域的加权平均，然后减去一个常数来得到自适应阈值，其中b×b区域大小以及常数通过设置指定。通过阈值图像分割方法提取预处理后的回波信号的双曲线。

利用双曲线顶点两端左右对称的特性，寻到曲线的中心点，实现顶点的提取。其具体方法为：

其中，I(x,y)为特征像素点，k为一维回波图像的列数，y∈[k+1,ysize-k]，xsize是图像的总行数，ysize是图像的总列数。由上式公式得到的最小S(x)即为双曲线顶点。

回波信号的双曲线的数学模型为：

上式说明该模型的渐近线斜率为v/2，说明波速影响双曲线开口大小。故选定介电常数的范围和计算步长，根据最小均方误差的评价准则，找到与图像拟合最好的双曲线，从而确定电磁波地下传播速度。在本申请具体实施方式中，利用最小二乘法对特征点进行双曲线拟合。

利用上述双曲线，得以下半径值关系：

通过垂直坐标为v t0和水平坐标为x0计算地下目标体的定位坐标。

通过据神经网络结合支持向量回归方法，计算地下管线的介电常数，进而判断地下管线的材质，获取底线管线更多的信息。

本申请提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统，本申请提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统，主机控制电磁脉冲发生器发生电磁脉冲，收发天线发送电磁脉冲并接收电磁脉冲遇到地下管线反射回的回波信号，并将接收到的回波信号传输至主机，主机进行回波信号处理，实现对地下管线的水平垂直坐标、管线半径、管线材质以及地下土壤介质的反演，实现对地下管网空间分布的探测及识别，为城市再规划、建设和发展提供必要的技术支持。

参见附图2，本申请实施例提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统还包括旋转轴6，旋转轴6设置在外壳1的底部，旋转轴6的两端分别设置转轮7，主机2驱动连接所述旋转轴6。主机2通过控制旋转轴6的转动调节所述转轮7的前行方向。如此，实现地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统移动控制。通常，设置两根相互平行的旋转轴6，每根旋转轴6的两端分别设置转轮7。

本申请实施例提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统还包括摄像头8，所述摄像头8设置外壳1上，摄像头8连接所述主机2。摄像头8负责拍摄周围环境，将图像传输给主机2。主机2内的数据处理器通过识别图像内的障碍物，自动调整前进方向。摄像头8通常设置在外壳1的顶端。

本申请实施例提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统还包括显示屏9，显示屏9设置在外壳1上，显示屏9连接所述主机2。显示屏9用于显示主机检测结果以及数据传输结果。

本申请实施例提供的地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统还包括差分GPS模块，差分GPS模块固定设置在外壳1的内部，差分GPS模块连接所述主机2。差分GPS模块用于确定地下管线多信息反演的透地电磁波检测系统的位置，并将所述位置信息传输给主机2，用于确定地下管线的定位提供水平坐标位置。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未实用新型的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。