[发明专利]面向地下空间开发的地下管线层析成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下管线层析成像系统，尤其是指一种应用于不同深度的地下空间开发的地下管线层析成像系统，属于地下管线精细探测领域。

背景技术

随着我国经济发展，城市化进程的加快，大城市的土地资源变得紧缺，地下空间的开发则成为必然趋势。但城市地下空间开发利用是一项极为复杂的工作，城市地下空间结构繁杂，地下管线分布密如蜘网，需要多学科、多门类的技术服务。有效合理的利用城市地下空间资源的最基础最重要的工作，就是探明城市地下空间的结构属性及地下管线分布，然后才能准确有效的规划地下空间的开发和利用。因此，精确探明城市复杂的地下管线的空间分布位置就显得尤为重要。

现有工程中，通常采用电磁管线定位仪和探地雷达等仪器对地下管线的分布位置进行探测。从原理上来说，这些常规的测量方法存在以下缺陷：第一，可探测的地下管线埋设的深度较浅，通常不超过5米；第二，探测精度易受电磁场和铁磁物体的干扰，因为在城市中存在强电磁干扰源，包括高压线、钢筋混凝土路面、通讯基站等，故探测效果较差；第三，对于地下管线的探测往往只能定性，而难以做到准确定量的精确探测；第四，利用每一种探测仪器进行探测的方法都只适用于某一类材质的管线测量，比如金属管道，因此缺乏通用性。

鉴于以上所描述的在现有技术中存在的缺点和限制，在对城市地下空间进行开发时，亟需一种自主、抗干扰的地下管线三维探测技术，精确提供地下管线分布的三维图像信息，并且该技术能够适用于各种材质和埋设深度的地下管线的探测。

因此，可以借鉴医学上的CT扫描理论，使用地下层析成像技术来详细探测调查地下空间的物性参数。目前，所述的地下层析成像技术在干扰环境小、探测目标大的石油勘探、煤田勘探、矿产勘探中已经得到广泛的推广和运用，并取得了良好的效果。

但是，将该地下层析成像技术应用于对城市地下管线进行探测成像时，尚有两个核心技术问题仍需解决：第一，需要大幅度的降低城市环境干扰（例如电磁干扰、噪声干扰等）对成像仪器的影响；第二，如何实现高分辨率的地下层析成像。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向地下空间开发的地下管线层析成像系统，抗干扰能力强，探测深度广，精确提供地下管线分布的高分辨率的三维图像信息，并且适用于各种材质和埋设深度的地下管线的探测。

为实现上述目的，本发明提供一种面向地下空间开发的地下管线层析成像系统，包含：地面可控震源，其通过释放能量形成向地下传播的弹性波；弹性波检波器阵列，包含若干分别设置在地面或埋设在地下的弹性波检波器，采集经由地下管线反射后的弹性波反射信息；以及多道地震仪，其分别和每个弹性波检波器通过电缆连接，接收由弹性波检波器阵列所采集的弹性波反射信息，并经过数据处理后形成地下管线分布的三维图像信息。

所述地面可控震源为能提供不同频率的多分量高频可控震源。

所述埋设在地下的若干弹性波检波器，是埋设在地下约0.5米深处的孔洞内。

所述弹性波检波器为多分量弹性波检波器，包含多级相互连接的多分量检波器单元；每个所述多分量检波器单元包含设置在壳体内的检波器组件和气囊组件；所述气囊组件包含气囊和包裹在该气囊外部的多层收缩套，且每个多分量检波器单元的气囊与相邻多分量检波器单元的气囊之间通过气管连接。

所述每个弹性波检波器与多道地震仪之间采用多通道信号采集线连接。

所述多道地震仪包含依次连接的数据转换模块、数据滤波模块、微控制器和数据显示模块；所述数据转换模块为A/D转换器，接收各个弹性波检波器采集到的弹性波反射信号，进行模数转换形成弹性波反射数字信号，并对弹性波反射数字信号进行数据叠加；所述数据滤波模块滤除弹性波反射数字信号中的噪音干扰；所述微控制器对滤波后的弹性波反射数字信号进行数据分析和处理，计算得到地下管线分布位置的三维信息；所述数据显示模块为液晶显示器，显示由微控制器计算得到的地下管线分布位置的三维图像信息。

所述数据滤波模块包含依次连接的高压线陷波模块，低切滤波模块和高截滤波模块。

所述多道地震仪还包含数据存储模块，其与所述微控制器连接，存储探测到的地下管线的三维信息数据。

所述多道地震仪还包含长距离通讯模块，其与所述微控制器连接，向远程计算机传输探测到的地下管线的三维信息数据。

所述地下管线层析成像系统还包含与所述多道地震仪连接的GPS设备，获得地下管线的相对于地理坐标的绝对三维信息。