电子标识系统在非金属材质管线的探测应用与研究

2019-06-13 版权声明 举报文章

电子标识系统在非金属材质管线的探测应用与研究

摘 要:电子标识器已经被西气东输、北京燃气、上海燃气、天津燃气、南京港华等国内知名用户采用,其应用性逐步在推广。杭州湾新区埋设的管线材质均为非金属管线,如生活用水,工业用水,天然气等等重要管线均为PVC管、PE管,杭州湾华润燃气有限公司埋设的燃气管线约2公里/每月,仅覆土前管线上方铺设了一条警示带,其作用用于警示开挖,管线覆土后地上设警示桩,没有埋设示踪线,平面、高程精度无法达到探测要求,给新区管线探测的工作开展带来了很大障碍,为了更好的开展管线的探测探查工作,对电子标识器在非金属材质管线中的探测试验进行研究总结。

关键词:电子标识器;非金属材质管线;探测

中图分类号:TB32文献标识码:A

1 概述

1.1项目背景

据了解3M地下管网电子标识系统发明于上世纪70年代,已在全球应用了30余年。国内在西气东输和兰成渝输油管道等项目上的应用至今也已有6年的历史,性能稳定可靠,得到用户认可,南京港华已经使用了5000余只标识器,反映良好,未见质量问题;为了更好的开展管线的探测探查工作,解决好已埋管线难探测的难题,建议埋设具有存储功能的电子标识器来解决存在的困难,为了研究标识器的可行性、探测性、可靠性等,在2011年9月完成了这个项目试验。

1.2电子标识器的功能介绍

(1)精确定位管线路径;

(2)精确定位管件位置;

(3)50年使用寿命;

(4)定位仪操作简单易学;

(5)利用定位仪和图纸就可精确定位;

(6)埋于柏油路面下;

(7)有10位唯一编码;

(8)多种电子标识供选择;

(9)定位仪记录探测时间;

(10)定位仪具有探管功能;

(11)记录管线信息。

1.3各种标识器的优越性

1.3.1 ScotchMark™ 1425-XR/ID 球型标识器

球形标识器的发射点在球中心,其专利设计的自平衡系统确保无论何种敷设方式下,感应线圈总保持水平位置。高强度塑料壳体确保免受外力及天气的破坏。密封于壳体里的感应线圈漂浮在防冻液表面。内置了可存储设施相关信息的RFID 芯片。每个标识器预先写入了一个10位的唯一序列号。壳体外部有已记录了序列的条码标签。①外径100mm;②探测深度1.5 m;③与被标识物最小间距10 cm(从球心起)。

(1)杭州湾新区的燃气及其它管线埋深基本在1-1.5米范围,试验数据表明在1米以上探测是误差很大的,不过我们也可以埋于警示带上方(图1)。覆土前,用探测仪往标识器里输入管线与标识器的距离和管线的材质等信息,这样我们就可以起到球形标识器的作用(距离小于1米)。

图1

(2)对于一些管线难探测的非井内的拐弯处(图2),使用球形电子信息标识器存储管道的弯头信息。

图2

( 3 ) 所有地下管道与其它地下设施的交越处(图3)。

图3

(4)非开挖技术敷设的地下管线的两端(图4)。

图4

- 要在穿越位置的起始和终止处,分别安装球形电子信息标识器。

- 在穿越点,安装球形电子信息标识器。

- 存储穿越位置的起始信息。

1.3.2ScotchMark™ 1436 钉形标识器

近地电子标识器允许用户非常方便地标识出已建好的沥青、水泥等路面下的设施(图5)。该标识器竖直安装于钻孔内。标识那些采用非开掘技术(HDD)安装及已存在的设施。

①直径20mm;②长度76mm;③探测深度0.6m;④与被标识物最小垂直间距5cm;⑤与被标识物最小水平间距2.5cm。

图5

1.3.3盾形标识器

盾形标识器用于标识深埋的地下设施,从探测的数据来看,2米以下的探测都是可以保证数据的误差范围内,其直径38cm埋于地下既可以起到警示的作用,用可以很好的探测管线的埋深,其应用价值很广。

2案例

2.1国内案例

2.1.1 国内案例1 2006年7月,在新发工程(固定资产属集团公司)、集团技术改造、基建工程和切、接线工程、补测工程、抢修工程的管线上进行电子标识器的全面推广使用工作。(图1-1)

图1-1 球形标识器埋设及信息输入

2.1.2国内案例2 北京市燃气集团的使用。(图2-1)

图2-1 钉型标识器埋设及信息输入

2.1.3国内案例3 港华EMS工程的使用。(图3-1、3-2)

图3-1钉型标识器安装

图3-2 标识器的探测

2.2国外案例

2.2.1国外案例1

(1)英国石油使用电子标识标记过路管两端。(图4-1)

图4-1 标识器的安装

3项目的开展

3.1项目来源

2011年3月宁波市测绘设计研究院(以下简称我院)下达了实施自主项目“电子标识系统在非金属材质管线探测的应用与研究”,慈溪分院2011年9月完成该课题的研究。

3.2项目目的和内容

目的:通过设置试验,完成探测数据的采集、对比和检核,作业指导书的编写,系统误差的分析和研究等工作。

内容:首先学会使用探测仪,请仪器销售商过来指导,熟悉并讲解操作规范;选择要埋的燃气管线,施工单位在埋设过程中,与我们配合每隔50米放置一个球形标识器,用细绳系在管子上,三通点,预留口等等,数目约20个,然后测量其管线三维坐标,覆土后分别对其进行探测,地面做好标志,分别记录其埋深,再用GPS-RTK测量地面标志。

3.3 标识器的安装

3.4试验的概述

3.4.1试验时间地点

2011年9月05日,讯腾数码科技(北京)有限公司技术工程师邓海兵随带2个球形标识器和2个盾形标识器过来,项目组人员与其一起来到了杭州湾大道北的施工现场,共同完成了这次探测试验。

3.4.2试验场景

3.4.3试验数据

实际测量(cm) 探测测量(cm) 备注 标识器类型 探测仪

70 70 自来水的PE管 球形标识器 M系列

77.5 77 水泥块介质 球形标识器 M系列

83.8 84 空气介质 球形标识器 M系列

88 86 纸板 球形标识器 M系列

98 100 水泥块介质 球形标识器 M系列

117 123 水泥块介质 球形标识器 M系列

130 148 水泥块介质 球形标识器 M系列

139 158 水泥块介质 球形标识器 M系列

140 170 空气介质 球形标识器 M系列

150 无 空气介质 球形标识器 M系列

162 无 空气介质 球形标识器 M系列

100 102 空气介质 盾形标识器 M系列

150 155 空气介质 盾形标识器 M系列

180 183 空气介质 盾形标识器 M系列

200 221 空气介质 盾形标识器 M系列

240 278 空气介质 盾形标识器 M系列

3.5结果分析

从以上2组数据可以看出,标识器的探测是分2阶段变化的,理论探测深度为1.5米的球形标识器的探测误差在1.0米以下较小,而当实际深度超过1米时,其探测误差变化较快;理论探测深度为2.5米的盾形标识器在2.0米以下其误差较小,而当实际深度超过2米时,其探测误差呈较大变化;在探测过程中,不同的介质如:PE材质、空气介质和水泥块等都不会影响其探测误差,而铁等一些金属介质则无法探测。

4应用价值

现提供以下三个解决方案的性价比。

假设1km的燃气管线埋设。

方案一、埋设示踪线

这是目前常采用的方法,它不能满足日益发展的管网维护需求。示踪线按2元/米计算,共需投资2000元。

方案二、使用普通标识器,在重点部位埋设电子信息标识器

在埋设普通标识器的同时,在二个对接口,四个弯头,四个三通和五个预留接口处分别埋设ID电子标识,约15只(每只按350元计算),需投资5250元,其余埋设普通标识器,直线段60-70米埋设一个,约10个,需投资约几百元。

方案三、仅使用电子信息电子标识

除设15只ID电子标识用于标明重点部位外,若按每50米设一个路径标识计算:1000米/ 50米=20个*350元=7000元(以三通为起点向两端延伸还可少于27个球),共需投资5250+7000=12250元,这是全部使用电子信息标识器的最多投入。

综上所述,我们倾向于选择方案二,原因有四:

(一)投资适中,效果也满足要求;

(二)2种标识器配合使用,可实现平稳过渡;

(三)可以点线结合和GIS和配合使用查找管线,更加方便快捷;

(四)可扩展性强。即使普通标识器没了,也不会造成多大资产丢失,也可通

过补埋标识器来确定路径。

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