CN109696209A - 地下管道的识别与监测***及使用方法 - Google Patents
地下管道的识别与监测***及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109696209A CN109696209A CN201910053011.9A CN201910053011A CN109696209A CN 109696209 A CN109696209 A CN 109696209A CN 201910053011 A CN201910053011 A CN 201910053011A CN 109696209 A CN109696209 A CN 109696209A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- fiber
- underground piping
- optical fiber
- identification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种地下管道的识别与监测***及使用方法，***包括管线仪及地质雷达、应变传感光纤、温度补偿光纤、光纤数据采集与传输***、光纤数据处理与分析***和监测结果显示***、管道CCTV(Closed Circuit Television Inspection)检测***。通过管线仪及地质雷达识别管道，通过在管道外的分布式传感光纤，以及光纤数据采集与传输***进行光纤实时采集与传输并通过光纤数据处理***获得管道受力、温度和变形；再利用管道CCTV检测***对管道锈层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹探测和摄像。本发明定位快速准确、监测距离长、采集数据全面、灵敏度和准确度高，实现了对地下管道快速准确的识别及监测。
Description
技术领域
本发明涉及地下管网监测技术领域，尤其涉及一种地下管道的识别与监测***及使用方法。
背景技术
城市地下管道是城市基础设施的重要组成部分，地下管道是城市的“血管”和“神经”，也是城市的生命线。随着城市建设的高速发展，我国近几年加大了对地下空间的开发利用，城市铺设的地下管道越来越多，但地下管道由于涉及产权单位多，缺乏统一的规范管理，有些地下管道档案资料不齐，导致地下管道的情况不明，加上地下管道的隐蔽性，无法确定管道的实际位置和埋设深度，在施工过程中损坏地下管道的情况时有发生，给城市建设管理和旧城改造带来了隐患。如果不及时对管道进行监测、维修和清理就可能发生事故，造成不必要的损失。对于管道识别和监测方法的研究和应用已有很长的历史，但是由于管道不同材料、管道输送介质、环境等导致管道识别和监测变得极为复杂，目前还没有一种通用的方法能够完全满足各种不同管道识别和监测的要求。因此，如何准确有效地对地下管道进行识别和监测成为工程界研究的热点。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种地下管道的识别和监测***及使用方法，以快速、准确的对管道进行定位并且实时、长期、准确监测管道的变形。
技术方案：本发明地下管道的识别和监测***，包括在地表工作的管线仪及地质雷达、对称布置在管道外部的应变传感光纤和温度补偿光纤，以及与光纤相连的光纤数据采集与传输***、光纤数据处理与分析***和监测结果显示***、管道CCTV(ClosedCircuit Television Inspection)检测***；管线仪及地质雷达共同确定地下管道的位置和形态；管道外部的光纤与光纤数据采集与传输***连接；光纤数据处理与分析***输入端与光纤数据采集与传输***连接；输出端与监测结果显示***连接；管道CCTV检测***包括带摄像镜头的机器人爬行器、操纵线缆架和主控器，通过主控制器控制带摄像镜头的机器人爬行器进入管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。
本发明适用于新建或已建成的多种地下管道，本发明地下管道的识别和监测***的使用方法包括以下步骤：
a.对于已建成的地下管道：
(a1)在地表利用管线仪(1)和地质雷达(2)识别地下管道，确定地下管道的位置和形态；
(a2)沿着检查井(12)进行开挖使地下管道露出地表，开挖过程要防止破环管道；
(a3)将应变传感光纤(5)和温度补偿光纤(6)对称布设在地下管道的外部；
(a4)将光纤与光纤数据采集与传输***连接(7)，进行数据采集，并将数据导入光纤数据处理与分析***(8)，由监测结果显示***(9)显示应变数据；
(a5)利用高压喷水装置清洗地下管道，移除淤泥油污和碎片沉积；
(a6)利用管道CCTV检测***的主控器(11)控制带摄像镜头的机器人爬行器(10)进入管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。
b.对于新建的地下管道：
(b1)在管道铺设完毕后将应变传感光纤(5)和温度补偿光纤(6)对称布设在地下管道的内部或外部；
(b2)将光纤与光纤数据采集与传输***连接(7)，进行数据采集，并将数据导入光纤数据处理与分析***(8)，由监测结果显示***(9)显示应变数据；
(b3)利用管道CCTV检测***的主控器(11)控制带摄像镜头的机器人爬行器(10)进入管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。
步骤(a1)和(b1)中，管线仪和地质雷达要配合使用，相互协作。
步骤(a3)和(b1)中，将应变传感光纤绷直。
步骤(a6)和(b3)中，带摄像镜头的机器人爬行器在管道内部任意面爬行，其所带的摄像镜头转动角度范围为0～180°。
工作原理：本发明通过管线仪及地质雷达识别地下管道，确定地下管道的位置和形态；再通过在管道外部对称布设分布式传感光纤，并使用基于OFDR光纤数据采集技术的光纤数据采集与传输***进行光纤数据的实时采集与传输并通过光纤数据处理***获得管道的受力、温度和变形信息；再利用管道CCTV检测***对管道内的绣层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像。
本发明将管线仪和地质雷达配合使用，快速准确的确定地下管道的位置和形态。管线仪能够快速有效的在现场对管线进行定位，但对于非金属管线无效且探测深度较浅。地质雷达能对多种材料进行探测，但是资料需要进行处理分析，耗时较长。通过两种方法结合，能进行优势互补，快速准确完成任务。
本发明将OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometer)光纤数据采集技术应用到地下管道变形监测中，并设计了相应的数据处理***，可以准确地监测管道应变，从而得出管道的变形规律。其中OFDR光纤传感技术是分布式光纤传感技术的一种，其具有灵敏度高、空间分辨率高、测量精度大、抗电磁干扰和辐射、长距离、分布式，以及与被测物易协调等优点，能在极为苛刻的环境下正常工作。沿整个光纤的空间分辨率为10mm，能够同时监测应变、温度、挠度和3D形状，相比于OTDR基于瑞利散射的光时域反射技术和BOTDR基于布里渊散射的布里渊光时域反射技术，OFDR光纤数据采集技术在土木工程监测领域中具有更广阔的应用前景。
本发明利用管道CCTV检测技术，用主控器控制带摄像镜头的机器人爬行器人进入管道，并控制摄像头对管道内的绣层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像并将视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。带摄像镜头的机器人爬行器可以在管道内部任意面爬行，其所带的摄像镜头可以任意角度转动实现对地下管道内部各细节进行全方位的监测。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有定位快速准确、监测距离长、采集数据全面、灵敏度和准确度高等优点，实现了对地下管道快速准确的识别及全面的监测。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为地下管道纵断面光纤布设示意图；
图3为地下管道横断面光纤布设示意图；
图4为管道CCTV检测***中机器人爬行器爬行轨迹示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明识别与监测***包括管线仪1、地质雷达2、应变传感光纤5、温度补偿光纤6、光纤数据采集与传输***7、光纤数据处理与分析***8、监测结果显示***9、管道CCTV检测***中的带摄像镜头的机器人爬行器10和操纵线缆架和主控器11。如图1所示，管线仪1和地质雷达2配合使用，共同工作，地质雷达2输出端与计算机显示***3相连。
如图2、图3所示，应变传感光纤5和温度补偿光纤6对称布设在管道外部，布设的光纤一端接入光纤数据采集与传输***7；光纤数据处理与分析***8输入端与光纤数据采集与传输***7连接，输出端与监测结果显示***9连接。
如图4所示，主控器控制带摄像镜头的机器人爬行器10进入地下管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。带摄像镜头的机器人爬行器10可以在管道内部任意面爬行，其所带的摄像镜头可以任意角度转动实现对地下管道内部各细节进行全方位的监测。
其中管线仪1及地质雷达2共同工作确定地下管道4的位置和形态；应变传感光纤5和温度补偿光纤6均为PE光纤；裸露在外的光纤需加上保护套13进行保护；光纤数据采集与传输***7采用一台基于OFDR技术的光纤数据采集仪，与计算机相连以实现数据的及时传输；光纤数据处理与分析***8根据光纤数据的特点自动判断监测对象的所在位置并提取出相关数据进行平滑、去噪等处理；监测结果显示***9将处理后的光纤数据以图表等直观的形式显示出来；管道CCTV检测***中的主控器11控制带摄像镜头的机器人爬行器10进入管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。
本发明识别与监测***使用方法的具体步骤如下：
(1)在指定的范围内使用管线仪1从管道金属端开始探测，管线仪1能直接确定地下管道平面位置、走向，每探测10～20m在地面上留标，每50m布置地质雷达横测线，用于与管线仪器校对。在管线仪信号弱或者管线变为非金属时，在垂直管线方向用雷达进行布线探测，每20m布置一条测线，测线长度视实际情况定为20～50m，直至测区边界。
(2)确定了地下管道的位置和形态后，沿着检查井12进行开挖使地下管道露出地表，开挖过程中要防止对管道造成破坏；
(3)将应变传感光纤5和温度补偿光纤6分别相邻对称布设在地下管道外部，两种光纤平行串联布设。光纤传感器要被粘贴在管道表面，确保光纤与管道之间不发生移动，能在管道发生加压摩擦和拉伸等情况下，还能稳定、准确地工作。为保证传感光纤的应变与被测管道的应变一致，根据实验环境，所使用的光纤粘贴剂要有足够大的粘贴强度，保证变形达到预定极限前，光纤与管道发生一致的变形。应变传感光纤5要适当绷直，温度补偿光纤6要处于松弛状态，没有任何作用力。另外，在布设前将温度补偿光纤套上具有刚度的空心圆管，以保证圆管中的光纤不受力，并在光纤底部用AB胶粘结空心圆管与光纤，防止空心圆管沿光纤滑动。
(4)待光纤布设完毕后将管道一端的应变传感光纤和温度补偿光纤分别与跳线进行熔接，熔接后接入数据采集仪的两个通道中，测试线路的连通性，设置好相关参数，进行数据的试采集，以确定数据的有效性。
(5)将数据导入光纤数据处理与分析***8，***对光纤数据进行自动化处理，并显示在监测结果显示***9中，得到管道应变数据之后，可以根据公式转化成侧摩阻力和轴力等相关信息，以便分析管道变形特征。
(6)用管道CCTV检测***中的主控器11控制带摄像镜头的机器人爬行器10进入地下管道，并控制摄像头对管道内的锈层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，并且将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上以供监测人员进行研究。
Claims (8)
1.一种地下管道的识别与监测***，其特征在于：包括在地表工作的管线仪(1)和地质雷达(2)、与地质雷达相连的监测结果显示***(3)、对称布置在地下管道(4)外部的应变传感光纤(5)和温度补偿光纤(6)，以及与光纤相连的光纤数据采集与传输***(7)、光纤数据处理与分析***(8)和监测结果显示***(9)、管道CCTV检测***中的带摄像镜头的机器人爬行器(10)和主控器(11)；所述光纤数据处理与分析***(8)输入端与光纤数据采集与传输***(7)连接，输出端与监测结果显示***(9)连接。
2.根据权利要求1所述的地下管道的识别与监测***，其特征在于：所述的管道CCTV检测***包括带摄像镜头的机器人爬行器(10)、操纵线缆架和主控器(11)三部分；通过主控器控制带摄像镜头的机器人爬行器进入管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。
3.根据权利要求1所述的地下管道的识别与监测***，其特征在于：所述管线仪(1)及地址雷达(2)共同确定地下管道(4)的位置和形态。
4.根据权利要求1所述的地下管道的识别与监测***，其特征在于：所述应变传感光纤(5)和温度补偿光纤(6)均为PE光纤。
5.一种采用如权利要求1所述的地下管道的识别与监测***的使用方法，其特征在于：通过管线仪及地质雷达识别地下管道，确定地下管道的位置和形态；再通过在管道外部布设分布式传感光纤，并使用光纤数据采集与传输***进行光纤数据的实时采集与传输，并通过光纤数据处理***获得管道的受力、温度和变形信息；再利用管道CCTV检测***对管道内的锈层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹进行探测和摄像。
6.根据权利要求5所述的地下管道的识别与监测***的使用方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
a.对于已建成的地下管道：
(a1)在地表利用管线仪(1)和地质雷达(2)识别地下管道，确定地下管道的位置和形态；
(a2)沿着检查井(12)进行开挖使地下管道露出地表；
(a3)将应变传感光纤(5)和温度补偿光纤(6)对称布设在地下管道(4)的外部；
(a4)将光纤与光纤数据采集与传输***(7)连接，进行数据采集，并将数据导入光纤数据处理与分析***(8)，由监测结果显示***(9)显示应变数据；
(a5)利用高压喷水装置清洗地下管道；
(a6)利用管道CCTV检测***的主控器(11)控制带摄像镜头的机器人爬行器人(10)进入管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上；
b.对于新建的地下管道：
(b1)在管道铺设完毕后将应变传感光纤(5)和温度补偿光纤(6)对称布设在地下管道的内部或外部；
(b2)将光纤与光纤数据采集与传输***连接(7)，进行数据采集，并将数据导入光纤数据处理与分析***(8)，由监测结果显示***(9)显示应变数据；
(b3)利用管道CCTV检测***的主控器(11)控制带摄像镜头的机器人爬行器(10)进入管道，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上。
7.根据权利要求6所述的地下管道的识别与监测***的使用方法，其特征在于：步骤(a3)和(b1)中，将所述应变传感光纤绷直。
8.根据权利要求6所述的地下管道的识别与监测***的使用方法，其特征在于：步骤(a6)和(b3)中，所述带摄像镜头的机器人爬行器(10)在管道内部爬行，其所带的摄像镜头转动角度范围为0～180°。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910053011.9A CN109696209A (zh) | 2019-01-21 | 2019-01-21 | 地下管道的识别与监测***及使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910053011.9A CN109696209A (zh) | 2019-01-21 | 2019-01-21 | 地下管道的识别与监测***及使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109696209A true CN109696209A (zh) | 2019-04-30 |
Family
ID=66234201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910053011.9A Pending CN109696209A (zh) | 2019-01-21 | 2019-01-21 | 地下管道的识别与监测***及使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109696209A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111810768A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-23 | 武汉理工光科股份有限公司 | 基于分布式光纤传感的清管器行进状态监测方法及装置 |
| WO2020238204A1 (zh) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 国网浙江宁波市鄞州区供电有限公司 | 管道变形检测装置 |
| CN113487048A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 中建三局绿色产业投资有限公司 | 一种排水隧道运营安全监测与维护***及方法 |
| CN116026419A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-04-28 | 中建安装集团有限公司 | 一种基于分布式光纤的埋地管线挠度和受力方向预测方法 |
| CN117109407A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-11-24 | 深圳市绿奥环境建设有限公司 | 一种排水管污泥沉积可视化监测装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102128352A (zh) * | 2010-01-14 | 2011-07-20 | 管丽环境技术(上海)有限公司 | 一种管道结构状况的电视检测方法 |
| CN104568983A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-29 | 浙江工业大学 | 基于主动式全景视觉的管道内部功缺陷检测装置及方法 |
| CN206504111U (zh) * | 2017-01-11 | 2017-09-19 | 昆山巴城路地管业科技有限公司 | 一种用于地下管道位置监测的在线监测*** |
| CN108445484A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-24 | 广州市天驰测绘技术有限公司 | 一种地下管线集成反演探测一体机 |
| CN108917635A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-30 | 河海大学 | 基于ofdr技术的管道变形监测***及使用方法 |
-
2019
- 2019-01-21 CN CN201910053011.9A patent/CN109696209A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102128352A (zh) * | 2010-01-14 | 2011-07-20 | 管丽环境技术(上海)有限公司 | 一种管道结构状况的电视检测方法 |
| CN104568983A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-29 | 浙江工业大学 | 基于主动式全景视觉的管道内部功缺陷检测装置及方法 |
| CN206504111U (zh) * | 2017-01-11 | 2017-09-19 | 昆山巴城路地管业科技有限公司 | 一种用于地下管道位置监测的在线监测*** |
| CN108445484A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-24 | 广州市天驰测绘技术有限公司 | 一种地下管线集成反演探测一体机 |
| CN108917635A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-30 | 河海大学 | 基于ofdr技术的管道变形监测***及使用方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020238204A1 (zh) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 国网浙江宁波市鄞州区供电有限公司 | 管道变形检测装置 |
| CN111810768A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-23 | 武汉理工光科股份有限公司 | 基于分布式光纤传感的清管器行进状态监测方法及装置 |
| CN113487048A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 中建三局绿色产业投资有限公司 | 一种排水隧道运营安全监测与维护***及方法 |
| CN116026419A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-04-28 | 中建安装集团有限公司 | 一种基于分布式光纤的埋地管线挠度和受力方向预测方法 |
| CN117109407A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-11-24 | 深圳市绿奥环境建设有限公司 | 一种排水管污泥沉积可视化监测装置及方法 |
| CN117109407B (zh) * | 2023-10-24 | 2024-01-30 | 深圳市绿奥环境建设有限公司 | 一种排水管污泥沉积可视化监测装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109696209A (zh) | 地下管道的识别与监测***及使用方法 | |
| US20120229623A1 (en) | Pendulum-type landslide monitoring system | |
| CN103733040B (zh) | 管道的监测 | |
| CN105547364B (zh) | 路基内部监测的拼接型分布式光纤传感*** | |
| CN106091975A (zh) | 盾构隧道管片接缝定点感测光缆二维变形监测方法 | |
| CN201191221Y (zh) | 分布式光纤振动传感***扰动信号判别模块 | |
| CN108917635A (zh) | 基于ofdr技术的管道变形监测***及使用方法 | |
| CN110360945A (zh) | 基于botdr的管道变形监测和掌上预警***及方法 | |
| CN108252288A (zh) | 一种基于ofdr技术的深基坑变形分布式监测*** | |
| CN105741278A (zh) | 一种基于计算机视觉的拉索分布应力在线监测方法 | |
| CN100337094C (zh) | 用于长途管线安全监测的光纤干涉型自动监测方法及*** | |
| Feng et al. | A network theory for BOTDA measurement of deformations of geotechnical structures and error analysis | |
| CN102997060A (zh) | 一种光纤传感天然气管道泄漏监测***的泄漏点定位*** | |
| CN106015947A (zh) | 基于互联网的管道原位监测*** | |
| CN101299635B (zh) | 宽域全光纤扰动信号前-后判别装置及方法 | |
| Chang et al. | Non-contact measurement of inter-story drift in three-layer RC structure under seismic vibration using digital image correlation | |
| CN104100842A (zh) | 一种基于分布式光纤传感器和声波的管道监测装置及*** | |
| CN108072330A (zh) | 动荷载作用下桩基变形分布式测试***及测试方法 | |
| CN104501732B (zh) | 一种水工结构变形分布式光纤监测装置及方法 | |
| CN104501772B (zh) | 水工结构土石结合区域不均匀沉降组合监测装置及方法 | |
| CN206635738U (zh) | 一种基坑实时监测*** | |
| CN107830890A (zh) | 一种基于光纤传感器的隧道安全监测*** | |
| CN102997055A (zh) | 一种光纤传感天然气管道泄漏监测***的泄漏点定位方法和*** | |
| CN102155628A (zh) | 地下排水管道渗漏检测方法及装置 | |
| CN112066270B (zh) | 一种分布式光纤内置的输水管道泄漏监测方法及设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190430 |