本發(fā)明涉及一種地下管線及其泄漏物的監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地下管道和管周泄漏污染土的地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

地質(zhì)雷達是基于電磁波傳遞的檢測技術(shù)，通過發(fā)射高頻脈沖電磁波(40MHz-2GHz)，并接收反射回來的電磁波，根據(jù)接收到的反射電磁波的頻譜特征判斷地下介質(zhì)分布狀況，具有實時連續(xù)、快速、精度高等特點。由于其在地表進行探測，對地下探測目標沒有損耗，已在眾多工程監(jiān)測領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

近年來，城市地下管線問題頻發(fā)，包括地質(zhì)雷達在內(nèi)的各種探測工具與技術(shù)被運用于地下管線的檢測。現(xiàn)階段地質(zhì)雷達現(xiàn)階段應(yīng)用于地下管線檢測存在的問題主要有：1)地質(zhì)雷達與土壤的相互作用難以控制，往往只能識別有強烈發(fā)射信號處的大直徑管線，難以識別在豎直方向分層疊加的管線；2)對地下管線僅能進行有無判斷，無法提供精確的管道位置、大小、材質(zhì)等特征信息；3)對管道泄漏的污染土的遷移分布規(guī)律沒有深入的研究。所以針對這些檢測對象，目前還缺乏一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的特種監(jiān)測裝置，以解決地質(zhì)雷達不能很好探測復(fù)雜管線及污染土分布的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種地下管道和管周泄漏污染土的地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，可用于科研試驗和工程施工中探測較為復(fù)雜管線的特征及污染土的分布。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的地下管道和管周泄漏污染土的地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置，包括管道大小監(jiān)測單元、管道材質(zhì)監(jiān)測單元、污染土監(jiān)測單元和監(jiān)測識別單元，所述管道大小監(jiān)測單元、管道材質(zhì)監(jiān)測單元、污染土分布觀測單元分別對應(yīng)裝置模型槽中從左到右的三個區(qū)域，所述監(jiān)測識別單元包括地質(zhì)雷達部分和透明模型槽部分。

具體地，所述管道大小監(jiān)測單元包括同種材質(zhì)、不同尺徑大小的管道，監(jiān)測區(qū)域為模型槽中左側(cè)區(qū)域。

具體地，所述管道是通過在卡在模型槽內(nèi)壁的凹口中來固定。

具體地，所述管道材質(zhì)監(jiān)測單元包括相同尺徑大小、不同材質(zhì)的管道，監(jiān)測區(qū)域為模型槽中中間區(qū)域。

具體地，所述污染土監(jiān)測單元包括土壤、開口管道、L型開關(guān)、擋板及油污，監(jiān)測區(qū)域為模型槽中右側(cè)區(qū)域。

具體地，所述開口管道是使用切割機在垂直于管道軸線方向開出一個方形口，用于L型開關(guān)的打開與閉合。

具體地，所述L型開關(guān)是通過遙控控制L型桿的上升下降，從而控制油污的泄漏。

具體地，所述擋板是放置于開口兩側(cè)，使油污存儲在兩塊擋板之間。

具體地，所述地質(zhì)雷達部分包括雷達天線、雷達主機和電腦端，天線掃描的數(shù)據(jù)由地質(zhì)雷達接收，地質(zhì)雷達反饋的數(shù)據(jù)由電腦端進行預(yù)處理，提取特征信息。

具體地，所述透明模型槽用于透過槽壁直接觀測內(nèi)部管線特征及污染土的分布，與地質(zhì)雷達部分探測結(jié)果進行對比。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種上述地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

①管道大小監(jiān)測

(1)固定管道，在透明模型槽左側(cè)區(qū)域的內(nèi)壁根據(jù)管道大小開出凹口，將相同材質(zhì)，外徑不同且相差相同數(shù)值的三個管道緩慢下放，接合在凹口中；

(2)填土，將質(zhì)地較為均勻的風干土填充入模型槽中，掩埋過管道；

(3)探測，使用雷達天線在模型槽左側(cè)區(qū)域上表面，沿平行于管道軸線方向，在管道正上方、左上方及右上方掃描，之后沿垂直于管道軸線的方向掃描；

(4)識別，對雷達原始數(shù)據(jù)經(jīng)過傅里葉變換、去直達波、去除背景、帶通濾波、希伯爾特變換處理，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理，之后從經(jīng)過預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取出瞬時振幅、瞬時相位以及瞬時頻率信息，對各參數(shù)分別在Matlab中成圖，實現(xiàn)對管線的模擬，結(jié)合從透明模型槽中觀察到的現(xiàn)象，分析得到管道大小特征信息。

②管道材質(zhì)監(jiān)測

(1)固定管道，在透明模型槽中部區(qū)域的內(nèi)壁根據(jù)管道大小開出凹口，將相同尺徑，不同材質(zhì)的三個管道緩慢下放，接合在凹口中；

(2)填土，將質(zhì)地較為均勻的風干土填充入模型槽中，掩埋過管道；

(3)探測，使用雷達天線在模型槽中部區(qū)域上表面，沿平行于管道軸線方向，在管道正上方、左上方及右上方掃描，之后沿垂直于管道軸線的方向掃描；

(4)識別，對雷達原始數(shù)據(jù)經(jīng)過傅里葉變換、去直達波、去除背景、帶通濾波、希伯爾特變換處理，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理，之后從經(jīng)過預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取出瞬時振幅、瞬時相位以及瞬時頻率信息，對各參數(shù)分別在Matlab中成圖，實現(xiàn)對管線的模擬，結(jié)合從透明模型槽中觀察到的現(xiàn)象，分析得到管道材質(zhì)特征信息。

③污染土分布監(jiān)測

(1)切口，在管道內(nèi)壁用切割機切割出方形缺口；

(2)設(shè)置開關(guān)，將L型開關(guān)粘貼在缺口旁的管道內(nèi)壁上，在L型桿的一端緊密填補方形缺口后，在擋板之間放置適量潤滑油；

(3)固定管道，在透明模型槽右側(cè)區(qū)域的內(nèi)壁根據(jù)管道大小開出凹口，將相同尺徑，不同材質(zhì)的管道緩慢下放，接合在凹口中；

(4)填土，將質(zhì)地較為均勻的風干土填充入模型槽中，掩埋過管道，遙控L型開關(guān)，使L型桿上移，從而使油污泄漏；

(5)探測，使用雷達天線在模型槽右側(cè)區(qū)域上表面，沿平行于管道軸線方向，在管道正上方、左上方及右上方掃描，之后沿垂直于管道軸線的方向掃描；

(6)識別，對雷達原始數(shù)據(jù)經(jīng)過傅里葉變換、去直達波、去除背景、帶通濾波、希伯爾特變換處理，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理，之后從經(jīng)過預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取出瞬時振幅、瞬時相位以及瞬時頻率信息，對各參數(shù)分別在Matlab中成圖，建立污染土介電常數(shù)模型，結(jié)合從透明模型槽中觀察到的現(xiàn)象，分析得到污染土分布信息。

有益效果：地下管線的人工探測經(jīng)驗表明，雷達監(jiān)測結(jié)合實際觀察的理念可以提高監(jiān)測的準確性。本發(fā)明的地下管道和管周泄漏污染土的監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法，通過配套軟件設(shè)置相關(guān)參數(shù)，對地質(zhì)雷達接收的信息進行預(yù)處理和建模，可以排除土壤中雜物的干擾。監(jiān)測過程中，通過在模型槽壁上開口，使管道固定在預(yù)定位置，在管道內(nèi)施加油漬后，向模型槽內(nèi)放入土壤，使用L型開關(guān)控制油污的泄漏，在用雷達探測的同時透過透明模型槽進行監(jiān)測，避免雷達探測的誤差，較為準確地監(jiān)測管線的大小、材質(zhì)特征及污染土的分布。

除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點外，本發(fā)明的地下管道和污染土監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖做出進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的橫向剖面圖；

圖2為圖1中L型開關(guān)的示意圖；

圖3為采用監(jiān)測裝置進行大小監(jiān)測的流程圖；

圖4為采用監(jiān)測裝置進行材質(zhì)監(jiān)測的流程圖；

圖5為采用監(jiān)測裝置進行污染土監(jiān)測的流程圖

圖中：1管道，2擋板，3 L型開關(guān)，4雷達天線，5雷達主機，6電腦端，7土壤，8透明模型槽，9油污。

具體實施方式

實施例：

本實施例的地下管道和污染土地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置如圖1所示，包括：管道1，擋板2，L型開關(guān)3，雷達天線4，雷達主機5，電腦端6，土壤7，透明模型槽8，油污9。雷達主機5與電腦端6之間由雷達配套的網(wǎng)線相連，可使地質(zhì)雷達接收的數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦端進行處理。

其中，L型開關(guān)的示意圖如圖2所示，用切割機在管道上切好切口后，將L型開關(guān)固定在開口旁，使L型桿能貼合在切口處打開與閉合，從而能使油污在管道下放后泄漏。

使用本實施例的的地下管道和管周泄漏污染土地質(zhì)雷達監(jiān)測裝置進行監(jiān)測時，如圖3、圖4和圖5所示，包括以下步驟：

(1)在距模型槽內(nèi)壁同一高度根據(jù)管道尺徑切出凹口，分別將外徑為90mm、100mm與110mm的PVC管道下放，固定在管道大小監(jiān)測單元的凹口上；

(2)在距模型槽內(nèi)壁同一高度根據(jù)管道尺徑切出凹口，分別將外徑為100mm的PVC管道、鐵管道和混凝土管道下放，固定在管道材質(zhì)監(jiān)測單元的凹口上；

(3)在距模型槽內(nèi)壁同一高度根據(jù)管道尺徑切出凹口，在外徑為100mm的PVC管道上設(shè)置好L型開關(guān)，將管道下放下放，固定在污染土分布觀測單元的凹口上；

(4)向模型槽三個單元中填充風干含水率為2.03％的風干土40kg，使土壤能沒過管道；

(5)啟動地質(zhì)雷達和電腦端，打開配套軟件，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，用天線在模型槽上表面分別沿平行與管道軸線、垂直于管道軸線的不同路線進行掃描，采集管道信息，對采集到的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和數(shù)值分析，結(jié)合透過模型槽觀察的結(jié)果，得出管道的特征信息以及污染土的分布情況。

如上，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上做出各種變化。