[实用新型]一种基于扫描交汇的地下电缆三维定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电磁探测，尤其涉及一种基于磁场扫描探测和空间交汇算法的地下电缆三位定位装置。

背景技术

文献《Detection and Location of Underground Cables Using Magnetic Field Measurements》中阐述了一种基于多线圈的电缆周围磁场分布测量模型和最小二乘拟合方法，该方法具有较高的磁场分辨率，但复杂磁场或多电缆条件下的拟合结果会存在较大偏差。国内的电缆探测仪通常由发射器和接收器构成，其中发射器在待探测电缆的接入点上输入特定频率的激励信号，在待探测电缆周围激励出磁场，磁力线透过管道和大地传到地面之上，在地面上用接收器检测磁场信号并进行选频放大，根据磁场而探测出地下电缆的位置。

电缆定位方法：(1)电磁线圈极值法，在磁场中移动线圈或转动线圈，根据磁场分布与感应输出之间的对应关系来进行电缆定位，一般采用极大值和极小值相结合的方法实现，应用过程中需反复移动探测线圈，参见文献：赵长亮，王宇.供电生产管理中地下电缆探测技术的运用.《中国电力教育》,2012(30):149-150。(2)矢量磁场探测法，通过3轴磁强计获得电缆周围任意两点的磁场矢量，构建垂直于矢量方向的平面，求解两平面的空间交叉线作为电缆定位结果；为了克服磁强计在各轴上的灵敏度差异，在实际应用中需手动调校传感器；当所取两点相对于电缆的周向分布角较小时，会产生较大的埋深误差；此外该方法的定位结果相对于装置本身，时效性较差，参见专利CN201310406924.7。(3)标记芯片定位，通过在电缆上预先布置若干具有标记功能的芯片，施工后再通过特定的设备识别芯片信息，同时通过GPS获取相关位置信息进行定位，该方法成本较高，不适用于早期埋入的电缆，缺少埋深信息，参见专利CN201220625640.8及CN201420187928.0。

综上所述，目前现有的地下电缆探测和定位技术均存在结构复杂、操作困难、适应性差等问题，因此随着传感技术和自动化技术的进步，开发新型地下电缆定位装置具有重要的研究意义。

发明内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种基于磁场扫描探测实现地下电缆三维定位的装置。

技术方案：本实用新型所述的一种基于扫描交汇的地下电缆三维定位装置，包括两个磁场探测模块、GPS定位模块、气压测量模块、双轴倾角测量模块、电子罗盘和控制模块，各模块安装于探测平台上；其中，两个磁场探测模块通过电机模块可旋转地安装于探测平台的等高位置；所述电机模块包括电机驱动器和步进电机；所述探测平台包括轮式或者履带式的移动机构。

所述两个磁场探测模块设于探测平台等高位置，GPS定位模块和气压测量模块位于两个磁场探测模块回转中心连线的垂直平分线位置，且GPS定位模块和气压测量模块到磁场探测模块回转中心的距离小于等于2cm。

所述磁场探测模块回转中心的连线与双轴倾角测量模块的横轴平行，磁场探测模块回转中心的连线与电子罗盘指北方向垂直。

所述步进电机两侧设有起始角限位开关和终止角限位开关，该起始角限位开关和终止角限位开关分别与电机驱动器相连。

工作原理：本实用新型通过探测平台支撑可旋转的两个磁场探测模块，对地下电缆周边的空间磁场进行扫描定向，获得两个磁场探测模块相对于地下电缆的定向角，由空间交汇算法计算出地下电缆相对于探测平台的相对坐标；通过GPS定位模块、气压测量模块、双轴倾角测量模块和电子罗盘测量出探测平台的经纬度坐标、海拔高度、空间姿态和方位角，通过坐标转换，解算当前探测点地下电缆的经纬坐标和相对海拔，保存数据和三维显示。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点为：1、通过气压测量模块进行海拔高度的测量，克服了GPS在海拔高度方向上定位精度低的缺陷；2、在电缆的有效磁场范围内，根据电缆的大致走向放置探测平台，即可自动扫描探测出当前探测点的电缆经纬坐标和相对海拔，测量效率高；3、根据磁场探测模块对电缆磁场的扫描定向角可知探测平台相对于地下电缆的相对偏移方向和偏移量，预测下一探测点的方位，可对磁场范围进行有效预测；4、长期时效性，用相对海拔来表征地下电缆的埋深数据，克服地貌变化所致的影响。

附图说明

图1为本实用新型的定位装置结构示意图；

图2为扫描交汇模型示意图；

图3为本实用新型的三维定位流程框图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。