способ определения трассы прокладки кабеля

Формула изобретения

Способ определения трассы прокладки кабеля, заключающийся в том, что по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал, над кабелем размещают датчики магнитного поля, которые ориентируют для приема компонент напряженности магнитного поля, перемещают датчики магнитного поля над кабелем перпендикулярно трассе его прокладки, измеряют соответствующие компоненты магнитного поля, отличающийся тем, что над кабелем на фиксированном расстоянии друг от друга одну над другой размещают две идентичные одинаково ориентированные системы датчиков магнитного поля, в каждой из которых один из датчиков ориентируют для приема вертикальной компоненты напряженности магнитного поля, а два других для приема взаимоперпендикулярных горизонтальных компонент напряженности магнитного поля, причем в верхней и нижней системе датчики магнитного поля для приема горизонтальных компонент напряженности магнитного поля ориентируют одинаково, измеряют уровни результирующей горизонтальной компоненты напряженности магнитного поля, принимаемые датчиками нижней и верхней системы, рассчитывают разность между этими уровнями, рассчитывают разность между уровнями напряженности магнитного поля вертикальной компоненты, измеренными датчиками нижней и верхней систем, а место прокладки кабеля определяют в точке, где указанные разности уровней для горизонтальной и вертикальной компонент напряженности магнитного поля совпадают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения трассы прокладки подземных или подводных кабелей и других протяженных коммуникаций.

Известен способ [1] определения трассы прокладки кабелей по максимуму принимаемого сигнала, заключающийся в том, что по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал, датчик магнитного поля ориентируют для приема горизонтальной компоненты напряженности магнитного поля, перпендикулярной оси кабеля, перемещают датчик магнитного поля над кабелем перпендикулярно трассе его прокладки и определяют место прокладки кабеля в точке с максимальным уровнем напряженности магнитного поля. Поскольку в области максимума напряженность магнитного поля при перемещении датчика изменяется незначительно, погрешность локализации кабеля достаточно велика. Причем она растет с увеличением глубины прокладки кабеля. Кроме того, при наличии рядом расположенных протяженных металлических объектов возникают дополнительные локальные максимумы функции изменения напряженности магнитного поля при перемещении датчика, что приводит к ошибкам.

Известен способ [1] определения трассы прокладки кабелей по минимуму принимаемого сигнала, заключающийся в том, что по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал, датчик магнитного поля ориентируют для приема вертикальной компоненты напряженности магнитного поля, перемещают датчик магнитного поля над кабелем перпендикулярно трассе его прокладки и определяют место прокладки кабеля в точке с максимальным уровнем напряженности магнитного поля, расположенной посередине между двумя точками, в которых напряженность магнитного поля максимальна. Здесь также имеет место погрешность локализации кабеля из-за слабых изменений напряженности магнитного поля при перемещении магнитного датчика над кабелем в областях максимумов и минимума. И здесь также эта погрешность растет с увеличением глубины прокладки кабеля. И также имеют место ошибки при наличии рядом расположенных протяженных металлических объектов из-за дополнительных локальных максимумов функции изменения напряженности магнитного поля при перемещении датчика. Хотя за счет локализации и минимума и двух максимумов указанные погрешности по сравнению с предыдущим способом существенно ниже.

Известен способ [2] определения трассы прокладки кабелей, заключающийся в том, что по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал, над кабелем размещают два датчика магнитного поля, один из которых ориентируют для приема вертикальной компоненты напряженности магнитного поля, а другой - для приема горизонтальной компоненты напряженности магнитного поля, перпендикулярной оси кабеля, перемещают оба датчика магнитного поля над кабелем перпендикулярно трассе его прокладки, измеряют соответствующие вертикальную и горизонтальную компоненты магнитного поля, запоминают их распределения над поверхностью грунта над кабелем и по этим распределениям определяют место прокладки кабеля. Анализ распределений отдельно горизонтальной и вертикальной компонент напряженности магнитного поля позволяет в значительной мере снизить вероятность ошибки, обусловленной наличием проложенных рядом кабелей, трубопроводов и т.п. Однако погрешности за счет слабых изменений напряженности магнитного поля при перемещении датчиков в прилегающих к экстремумам областях не снижаются. Основные проблемы применения данного способа связаны с тем, что достаточно сложно перемещать датчики с постоянной скоростью, поскольку изменения скорости приводят к существенным искажениям результатов измерений искомых распределений, ошибкам их интерпретации и соответственно локализации кабеля. Кроме того, изменения направления трассы прокладки кабеля, строго говоря, не позволяют в чистом виде измерять искомую горизонтальную компоненту магнитного поля, перпендикулярную оси кабеля. При этом направление трассы кабеля известно только ориентировочно, что не позволяет строго ориентировать датчик для измерений указанной горизонтальной компоненты. Это приводит к погрешности измерения ее распределения, ошибкам его интерпретации и, как следствие, дополнительным погрешностям локализации кабеля.

Сущностью предлагаемого изобретения является повышение точности определения трассы прокладки кабеля.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу определения трассы прокладки кабеля по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал, над кабелем размещают датчики магнитного поля, которые ориентируют для приема компонент напряженности магнитного поля, перемещают датчики магнитного поля над кабелем перпендикулярно трассе его прокладки, измеряют соответствующие компоненты магнитного поля, при этом над кабелем на фиксированном расстоянии друг от друга одну над другой размещают две идентичные системы датчиков магнитного поля, в каждой из которых один из датчиков ориентируют для приема вертикальной компоненты напряженности магнитного поля, а два других - для приема взаимоперперпендикулярных горизонтальных компонент напряженности магнитного поля, причем в верхней и нижней системе датчики для приема горизонтальных компонент ориентируют одинаково, измеряют уровни результирующей горизонтальной компоненты магнитного поля, принимаемые датчиками нижней и верхней системы, рассчитывают разность между этими уровнями, рассчитывают разность между уровнями напряженности вертикальной компоненты, измеренными датчиками нижней и верхней систем, а место прокладки кабеля определяют в точке, где указанные разности уровней для горизонтальной и вертикальной компонент магнитного поля совпадают.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит размещенные над кабелем 1 и над поверхностью грунта 2 расположенные одна над другой на фиксированном расстоянии друг от друга две идентичные одинаково ориентированные системы магнитных датчиков - нижнюю 3 и верхнюю 4, причем каждая система включает датчик вертикальной компоненты магнитного поля - 5 и 6 соответственно и по два ориентированных датчика взаимоперпендикулярных горизонтальных компонент магнитного поля - 7 и 8, причем датчики 7 нижней 3 и датчики 8 верхней 4 систем ориентированы одинаково.

Способ осуществляется следующим образом.

По кабелю 1 передают низкочастотный электромагнитный сигнал. Магнитными датчиками нижней 3 и верхней 4 систем принимают вертикальную и горизонтальные компоненты напряженности магнитного поля, измеряют уровни вертикальной и горизонтальной компоненты, измеренные датчиками нижней и верхней систем соответственно, рассчитывают разности уровней горизонтальной компоненты, измеренные датчиками нижней и верхней систем соответственно, и определяют место прокладки кабеля в точке, где эти разности уровней совпадают.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает более высокую точность определения трассы прокладки кабеля.

Место прокладки кабеля определяется в точке положения систем магнитных датчиков, где разности уровней напряженностей поля, измеренных верхней и нижней системами, для горизонтальной и вертикальной компонент магнитного поля совпадают. Это не требует измерения распределений напряженностей магнитного поля над кабелем, что исключает погрешность, обусловленную изменениями скорости перемещения систем датчиков магнитного поля и направления трассы прокладки.

Как для горизонтальной, так и для вертикальной компоненты степень изменения разностей уровней компонент магнитного поля, измеряемых датчиками нижней и верхней систем, превышает степень изменений уровней отдельных компонент в областях экстремумов их распределений. При этом в еще большей степени в области местоположения кабеля изменяется расхождение между указанными разностями уровней для горизонтальной и вертикальной компонент. Как следствие, погрешности за счет слабых изменений напряженности магнитного поля при перемещении датчиков в прилегающих к экстремумам областях существенно снижаются.

Измерение всех компонент напряженности магнитного поля в двух точках над кабелем за счет применения нижней и верхней систем датчиков магнитного поля и определение местоположения кабеля по их разностям позволяет значительно снизить вероятность ошибки локализации из-за дополнительных локальных максимумов функции изменения напряженности магнитного поля при перемещении датчика, вызванных наличием рядом расположенных протяженных металлических объектов.

Источники информации

1. Трассопоисковая система Radiodetection RD4000. Руководство пользователя. Версия 03.10.2002.

2. Патент US 2006/0036376 A1.