[发明专利]一种基于矢量磁场探测的地下电缆定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电磁探测领域，具体来说，是一种基于矢量磁场探测的地下电缆定位方法，可以在海洋工程、光缆探测、磁道导航等领域得到一定的应用和延伸。 

背景技术

国外的电缆定位项目比较多。文献《Detection and location of underground cables using magnetic field measurements》，Goddard,K.F.,Wang,P.,Lewin,P.L.and Swingler,S.G.,2012.4中记载一种建立一个数值模型的测量系统，使用一组探测线圈去测量工频磁场域的分布。通过比较调整模型的参数，以最小二乘的方法，使总均方误差最小化。噪声水平的估计值表明，该系统测量50HZ工频磁场的分辨率优于1nT。但其不足之处在于：在七个线圈组的测量条件下不能同时对多条电缆进行定位。进一步的改进可分为两个方向：一是继续MTU视觉的多传感器系统的研究工作，二是解决地下环境的复杂性问题。 

目前国内市面上的电缆探测仪的基本原理是由振荡器产生一个音频信号电流，流经被测电缆（金属管线）通过大地构成回路。此电流在被测系统周围产生磁场，磁力线透过大地传到地面，在地面上用一探测线圈拾取磁场信号，经电缆探测仪选频放大以后用耳机监听，因此检验这一磁场的变化就可以判断地下金属管线的位置。同样原理可以在电缆铅皮外检验内部芯线的障碍部位。也就是主要通过LC振荡电路，利用线圈附近有金属可以改变电感的原理来进行探测的。 

在进行电缆定位时，主要通过电磁感应类管线仪进行定位，通常情况下，所用到的方法主要有两种：一种是极小值法，一种是极大值法。在实际应用的过程中，主要是将这两种办法进行综合应用，通过分析对比，从而将管线的位置进行准确的定位。参考：《供电生产管理中地下电缆探测技术的运用》，赵长亮,王宇,2012.10。 

在市区探测时，需先对工区及附近的场地进行勘查，看是否有军用通信电缆的维护井。如有维护井，可使用夹钳法。该方法是利用夹钳内的环形磁芯，把管线夹在中间，信号发生器输出的交流信号通过磁芯的一次侧、绕组使磁环形成 磁场，并有效地耦合到管线上，在管线中产生感生电流。该方法对地下管线众多、需进行逐条分辨时，效果明显。参考：《城市军用通信电缆探测方法和工程实例》杨振涛,2010.6。 

综上所述，现有的电缆探测装置普遍存在着有功率损耗、操作复杂、设计繁琐等问题。随着电磁探测、磁力导航、磁传感系统研究更加深入，开发新型探测技术有着重要的指导意义。 

发明内容

基于矢量磁场探测的地下电缆定位方法，其特征在于：通过下述步骤实现： 

步骤1：在交流电缆产生的磁场范围内选取一测量点a，并以测量点a点为原点建立空间直角坐标系O_a(x_a,y_a,z_a)，作为基坐标系；并测量得到测量点a处三个方向x_a、y_a、z_a的磁感应强度B_ax、B_ay、B_az。 

步骤2：对各测量点a进行下述步骤： 

Ⅰ、得到测量点a处的磁场矢量

Ⅱ、过测量点a做垂直于测量点a的磁感应强度的平面S_a，得到S_a的平面方程。 

步骤3：在交流电缆产生的磁场范围内选取测量点b，则测量点b在测量点a的空间直角坐标系O_a(x_a,y_a,z_a)中三轴坐标为x_b、y_b、z_b；返回进行步骤1得到测量点b处三个方向x_b、y_b、z_b的磁感应强度B_bx、B_by、B_bz；随后通过步骤2得到平面方程S_b。 

步骤4：联立平面方程S_a、S_b，得到直线方程。 

本发明的优点在于： 

1、本发明基于矢量磁场探测的地下电缆定位方法，通过电磁感应原理，实现了将磁信息转化为电信息，通过数据采样与计算，解决了快速对电缆进行定位的问题；