一种基于探地雷达的地下网格管道连接点检测方法和系统

本发明涉及地下网格管道检测领域，尤其涉及一种基于探地雷达的地下网格管道连接点检测方法。

背景技术：

1、随着社会经济的发展，地下管道的使用量越来越多，利用地下管道可以输送石油、天然气等各种人类需要的物质。当输送物质的管道发生破裂或者有微小裂痕的时候，这就需要用探地雷达对破损管道的位置进行精确定位。城市地下管线是城市居民生活的生命线，为城市发展稳定作出了巨大贡献。随着城市化进程加速，城市地下管线错综复杂。这些地下管道扮演着关键的基础设施角色，然而，由于长期的使用、自然因素以及施工质量等原因，这些管道系统经常遭受到各种损害和问题，如漏水、泄漏、堵塞以及老化等。

2、为了确保地下管道网络的安全和可持续运行，管道连接点的有效管理和监测至关重要。连接点是管道系统中的关键部分，通常包括阀门、接头、支架等，它们不仅用于控制和调节流体的流动，还用于连接不同类型的管道或更换管道部件。连接点的失效或损坏可能导致严重的事故、环境污染和服务中断，因此需要进行定期的检查、维护和修复。然而由于地下管道的类型种类繁多，探测者们要通过非破坏性方法找出地下管道的分布情况具有较高的技术难度。城市地下管道数目种类繁多，结构错综复杂。研究地下管道相应的物理信息与雷达响应特征，实现地下管道准确识别与定位是亟待解决的难题。

3、传统的地下管道连接点检测方法通常需要挖掘地面，这不仅昂贵且繁琐，还会对周围环境造成不必要的干扰。现有cn211698233u公开了一种管道载体雷达损伤检测系统，用于对埋于地下的金属管道进行损伤检测，金属管道包括金属层和包覆于金属层外的防腐层，检测系统包括用于向金属管道发出雷达波信号的雷达站、用于接收金属管道上雷达波信号的分布式雷达接收机、用于接收雷达接收机发送的数据并分析找到管道外防腐层损伤位置的处理器、用于对防腐层损伤位置的金属管道进行探测扫描、并确定金属管道的金属层的损伤位置、类型及损伤的程度的管道损伤检测仪。然而，这种方式进行探测的误差大，也无法准确探测管道内连接点信息。

技术实现思路

1、本发明针对现有雷达探测管道信息误差较大，也无法准确探测管道内连接点信息的问题，提出一种基于探地雷达的地下网格管道连接点检测方法，所述方法包括：

2、预处理测量区域，清理测量区域的异物；

3、探地雷达系统通过发射天线发射高速脉冲信号至测量区域，并通过接收天线接收测量区域发射的回波信号；

4、将所述回波信号传输至信号处理单元，提取回波信号中的特征信息对地下结构进行识别；

5、将识别结果通过ascan、bscan、cscan图像进行呈现；

6、根据ascan、bscan、cscan图像分析管道连接处与非连接处的区别，获取节点的位置。

7、进一步的，还提供一种优选方式，所述预处理测量区域，清理测量区域的异物，包括：

8、获取测量区域的地面信息，包括地质条件、地形、土壤类型和障碍物；

9、清理测量区域的障碍物，并在测量区域标记参考点或测量线。

10、进一步的，还提供一种优选方式，所述探地雷达系统通过发射天线发射高速脉冲信号至测量区域，并通过接收天线接收测量区域发射的回波信号，还包括：

11、根据不同管道类型确定高速脉冲信号的频率、功率、分辨率和深度；

12、选择与发射天线相同类型的接收天线。

13、进一步的，还提供一种优选方式，所述将所述回波信号传输至信号处理单元，提取回波信号中的特征信息对地下结构进行识别，包括：

14、采用fft分析地下目标反射的雷达波信号，获取目标深度和特性信息：

15、

16、其中，x[k]是频域中的复数频谱表示，x[n]是时域信号的采样值，n是采样点数，k是频率分量的索引；

17、采用小波变换识别地下目标的特征信息。

18、进一步的，还提供一种优选方式，所述采用小波变换识别地下目标的特征信息，包括：

19、对采集的gpr数据进行预处理；

20、根据连续小波变换cwt对预处理后的gpr数据进行分解，获取不同尺度和频率的小波系数；

21、根据所述小波系数进行分析，识别地下目标的深度、反射强度、形状信息。

22、进一步的，还提供一种优选方式，所述对采集的gpr数据进行预处理包括：去除噪声、时移校正、基线校正和纵向剖面与横向剖面分离。

23、进一步的，还提供一种优选方式，所述根据连续小波变换cwt对预处理后的gpr数据进行分解，获取不同尺度和频率的小波系数，包括：

24、

25、其中，c(a,b)是小波系数，a表示尺度参数，b表示位置参数，ψ*(a,t)是复共轭的小波函数，f(t)是被分析的数据，t是时间。

26、基于同一发明构思，本发明还提出一种基于探地雷达的地下网格管道连接点检测系统，所述系统包括：

27、预处理单元，用于预处理测量区域，清理测量区域的异物；

28、探测单元，用于探地雷达系统通过发射天线发射高速脉冲信号至测量区域，并通过接收天线接收测量区域发射的回波信号；

29、识别单元，用于将所述回波信号传输至信号处理单元，提取回波信号中的特征信息对地下结构进行识别；

30、成像单元，用于图像将识别结果通过ascan、bscan、cscan图像进行呈现；

31、节点获取单元，用于根据ascan、bscan、cscan图像分析管道连接处与非连接处的区别，获取节点的位置。

32、基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于储存计算机程序，所述计算机程序执行上述任一项所述的一种基于探地雷达的地下网格管道连接点检测方法。

33、基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据上述中任一项中所述的一种基于探地雷达的地下网格管道连接点检测方法。

34、本发明的有益之处在于：

35、本发明解决了现有雷达探测管道信息误差较大，也无法准确探测管道内连接点信息的问题。

36、传统的管道检测会受到地下杂散物体和土壤条件的影响，导致误差较大。本发明所述的方法通过预处理和信号处理提高了准确性，减小了误差。传统方法无法准确检测管道内连接点，导致探测精度受到影响，而本发明通过分析回波信号的特征信息准确确定连接点的位置。进一步的，本发明所述的方法还允许在不破坏地下结构的情况下进行检测，可用于管道的维护和维修，以及避免不必要的地下挖掘。通过可视化工具如ascan、bscan、cscan图像，操作员能够更容易地分析地下结构，提高了效率。本实施方式所述的方法的目的是提高管道连接点的检测准确性，减小误差，同时保持非破坏性，这对于地下管道系统的管理和维护非常重要。

37、本发明一优选方式中，通过采用fft分析和小波变换，从回波信号中提取关键特征信息，如目标深度和特性。这可以更准确地识别地下结构，包括管道的位置、类型和状态，从而提高检测的精度。目标深度和特性信息对于地下结构的准确识别至关重要。通过应用fft和小波变换，可以更准确地分析回波信号，以获得关于目标的更详细信息，如深度和特性。快速傅里叶变换(fft)用于将时域信号转换为频域信号。在这种情况下，回波信号经过fft分析，将其从时域转换为频域，得到频域中的复数频谱表示。通过分析频谱，可以确定信号中存在的不同频率成分，这些成分与地下目标的深度和特性相关。因此，通过fft，可以获得关于目标深度的信息。小波变换是一种多尺度分析方法，用于检测信号中的不同特征。在这里，小波变换用于识别地下目标的特征信息。它可以帮助确定目标的构造、形状和其他细节特征，从而提供更多关于目标的信息。

38、本发明应用于无损检测领域。