Lokalizacja podziemnych rurociągów i kabli

1. Lokalizacja podziemnych rurociągów i kabli

2. Agenda • Wprowadzenie • Lokalizacja zakopanej infrastruktury • Techniki & Technologie • Zalety lokalizacji elektromagnetycznej • Podstawy teorii pola elektromagnetycznego • Pytania i odpowiedzi

3. Lokalizowanie zakopanej infrastruktury • Techniki & Technologie • Istniejąca informacja • Radar do penetracji gruntu (GPR) • Lokalizacja akustyczna • Zdjęcia w podczerwieni • Różdżka • Lokalizacja elektromagnetyczna

4. Techniki & Technologie • Istniejąca informacja • Mapy i rysunki infrastruktury zawierają niesamowitą ilość informacji na temat pozycji zakopanych rur i kabli. • Uzyskanie wszlkich informacji powinno zawsze być pierwszym krokiem do lokalizacji. • Problemy towarzyszące • Informacja może być niedokładna, bądź niedokładna i zawsze powinna być potwierdzona, lub skompletowana poprzez lokalizowanie na miejscu.

5. Techniki & Technologie • GPR • Technikiradarowe były rozwijane aby zapewnić dokładną informację dotyczącą nawigacji i lokalizacji nad ziemią. • Lokalizowanie zakopanej infrastruktury, zwłaszcza rur plastikowych i przewodów światłowodowych wygląda na naturalne i użyteczne rozwinięcie technologii.

6. Techniki & Technologie • Problemy z GPR • Kompleksowość • Wymaga specjalistycznej interpretacji wyników • Są problemy z lokalizacją w warunkach gęstej gleby, np. mokra glina. • Nieporęczna • Kosztowna metoda

7. Techniki & Technologie • Lokalizacja akustyczna • Tradycyjna metoda znajdowania wycieków wody • Jeden z wariantów tej metody został zastosowany do śledzenia zakopanych rur wodociągowych i plastikowych rur gazowych. • Inny wariant tej technologii używany jest do wykrywania uszkodzeń kabli.

8. Techniki & Technologie • Zdjęcia w podczerwieni • Zakopane rury i kable mają inną temperaturę, niż otaczająca je gleba. • Ta technologia wyspecjalizowała się w zastosowaniach do wyszukiwania wycieków z kanalizacji, obejść i znajdywania wycieków z rur grzewczych.

9. Techniki & Technologie • Różdżka • Technika – tak, zdecydowanie najstarsza, ale nie technologia. • Gałązka i jej odmiany nadal są używane, z różnymi efektami przez niektórych przez różdżkarzy. Jest to dość prymitywna i tajemna sztuka. • Łatwość obsługi jest jedyną pewną cechą.

10. Techniki & Technologie • Lokalizacja elektromagnetyczna • Stałą się uniwersalną technologią lokalizacji i śledzenia zakopanej infrastruktury. • Ta technologia ma zaletę w postaci zapewnienia szerokiej gamy informacji spod ziemi; zaletę, której nie zapewnia żadna inna technologia.

11. Techniki & Technologie • Problemyz lokalizacją elektromagnetyczną • Główną wadą tej technologii jest to, że nie może lokalizować niemetalicznych linii takich, jak rury plastikowe, lub nie przewodzących włókien optycznych. • Niemniej, infrastruktura przy ułożeniu której zadano sobie mały trud, aby ułożyć ścieżki naprowadzające, lub taśmy przewodzące, nie są już przez tę wadę dotknięte.

12. Zalety lokalizacji elektromagnetycznej • Przeszukiwanie terenu z powierzchni • Śledzenie i identyfikowanie linii docelowej • Pomiar głębokości z powierzchni • Śledzenie i identyfikacja rur kanalizacyjnych i innej struktury nie metalicznej, gdzie nie ma do niej dostępu. • Lokalizacja uszkodzeń kabli i monitoring pokryć rurociągów. • Monitorowanie postępu narzędzi do sterowanych przewiertów horyzontalnych i dostarczenie informacji sterujących.

13. Zalety lokalizacji elektromagnetycznej • Sprzęt jest przenośny. • Sprzęt jest z łatwością obsługiwany i użytkowany skutecznie przez niewykształconych ludzi. • Sprzęt pracuje we wszystkich warunkach glebowych, nawet pod wodą. • Części i komponenty są kosztowne. Koszt ich zakupu jest na tyle niski, że mogą sobie na niego pozwolić małe firmy wykonawcze, organizacje regionalne, narodowe, lub inne.

14. Teoria lokalizacji elektromagnetycznej • Lokalizacja elektromagnetyczna opiera się na zasadach indukcji elektromagnetycznej. • Czym jest indukcja elektromagnetyczna?

15. Teoria lokalizacji elektromagnetycznej • Lekcja historii • Zjawisko indukcji elektromagnetycznej zostało odkryte przez Michaela Faradaya. • W 1831 roku zaprezentował dokumentyKrólewskiejInstytucji w Londynieopisujące zasady i charakterystykę. Michael Faraday 1791 - 1867

16. Podstawy teorii elektromagnetyzmu • Sygnał • Prąd zmienny (a.c.) Przepływający przez przewodnik wytwarza pole magnetyczne dokoła siebie. • Pole to zwiemy sygnałem. • W przeciwieństwie do elektryczności pole to nie jest ograniczone izolacją, ani glebą.

17. Podstawy teorii elektromagnetyzmu

18. Podstawy teorii elektromagnetyzmu • Fundamentalną zasadą, którą powyższy rysunek ilustruje, jest zasada indukcji elektromagnetycznej: Jakakolwiek zmiana w pola magnetycznego dokoła przewodnika spowoduje przepływ w nim prądu. • Zmienne pole magnetyczne zmienia się w sposób ciągły i w tn sposób indukuje on odpowiednie zmienne napięcie. Ta zasada może być wykorzystywana na dwa sposoby:

19. Podstawy teorii elektromagnetyzmu • A) Aby wymusić sygnał w zakopanym przewodniku, poprzez poddanie go oddziaływaniu pola elektromagnetycznego na zakopany przewodnik poprzez wystawienie go na działanie zmiennego pola magnetycznego ustanowionego przez przekaźnik sygnału zmiennego w cewce.

20. Podstawy teorii elektromagnetyzmu • B) Aby wykryć sygnał w zakopanym przewodniku poprzez wzmacnianie minimalnego napięcia indukowanego przez jego pole w antenach odbiornika.

21. Podstawy teorii elektromagnetyzmu • Skalą zmian zmiennego napięcia jest zmieniające się napięcie i częstotliwość, tzn. wskaźnikiem zmiany zmiennego napięcia jest jest jego częstotliwość, tj. ilość pozytywnych i negatywnych impulsów na sekundę. • Częstotliwość mierzy się w Hertzach (Hz). • Jeden Hz to częstotliwość jednego cyklu na sekundę. • Powolne cykle mają niską częstotliwość. • Szybkie cykle mają wysokie częstotliwości.

22. Sygnały prądu zmiennegoipojemność • Obwód prądu elektrycznego musi być zamknięty, aby przepływał przez niego prąd. • Jak więc słaby sygnał może stworzyć na powierzchni wykrywalny prąd w prawidłowo izolowanym i zakopanym przewodniku? Oczywiście napięcia dostępne nie są w stanie przebić się przez izolację.

23. Sygnały prądu zmiennegoipojemność • Odpowiedź znajduje się w efekcie pojemności obwodów prądu zmiennego. • Pojemność jest efektem, dzięki któremu sygnały mogą przeskakiwać poprzez izolację.

24. Sygnały prądu zmiennegoipojemność • Masa otaczającej gleby działa jak by była przewodząca warstwa wokół przewodnika (rury, lub kabla). • Zakopany przewodnik zachowyje się tak, jakby miał ciąg małych kondensatorów wzdłuż siebie.

25. Sygnały prądu zmiennegoipojemność • Częstotliwość sygnału: Podstawowe prawo odnośnie częstotliwości sygnału, może być tak podsumowane: • “im wyższa częstotliwość sygnału, tym wyższe napięcie prądu zmiennego i sygnał indukowany w przewodniku i tym większy przepływ prądu przez kondensator”. • Wyglądałoby więc, że sygnały o wyższej częstotliwości są efektywniejsze od sygnałów niskiej częstotliwości.

26. Sygnały prądu zmiennegoipojemność • Niemniej, z tego względu, że sygnał wysokiej częstotliwości ucieka do ziemi poprzez pojemność łatwiej, nie przeniesie on sygnału tak daleko, jak sygnał o niskiej częstotliwości. Prąd Prąd sygnału odległość

27. Niska częstotliwość: niższy przepływ prądu pojemnościowego, więc… Przenoszą dalej sygnał o tej samej mocy. Również nie mają tendencji do przebicia na sąsiednie linie. Wysoka częstotliwość: Wysoki prąd pojemnościowy, więc… Nie przenoszą sygnału tak daleko, jak niskie częstotliwości. Mają silniejszą tendencje do przeskoków na sąsiednie linie. Łatwy do wymuszenia, zwłaszcza przez indukcję. Sygnały prądu zmiennegoipojemność

28. Sygnały prądu zmiennegoipojemność • Istnieje sygnał optymalny, aby z sukcesem zlokalizować i śledzić każdy typ rury, lub kabla.

29. Sygnały aktywne i bierne • Sygnały bierne są obecne w sposób naturalny na wielu zakopanych rurach i kablach i są rezultatem: • 50/60Hz energii. • Energia fal radiowych o bardzo niskiej energii.

30. Sygnały bierne Electric Power Energy (50/60Hz)

31. Sygnały bierne VLF Long Wave Radio Energy

32. Sygnały aktywne i bierne • Aktywny sygnał wywtwarzany jest przez nadajnik pądu zmiennego i podany na zakopany przewodnik, tak, że można go zlokaliować i śledzić odbioenikiem. Istnieją trzy metody aplikacji sygnału aktywnego: • Połączenie bezpośrednie • Indukcja • Klamra sygnałowa

33. Sygnały aktywne Direct Connection

34. Sygnały aktywne Induction

35. Sygnały aktywne Signal Clamp

36. Wykrycie i lokalizacja sygnału • Cewka zawieszona w przestrzeni wytwarza napięcie prądu zmiennego proporcjonalne do do jakiegokolwiek zmiennego pola, lub sygnału przepływającego przez niego, ze względu na zasadę indukcji.

37. Wykrycie i lokalizacja sygnału • Żelazny pręt (ferryt) przeprowadzony przez środek solenoidu przeniesie więcej pola w okolicy cewki w środku, zamiast dokoła niej. • Anteny w instrumentach Radiodetection są skonstruowane w ten sposób.

38. Wykrycie i lokalizacja sygnału • Istnieją dwa typy anten: Anteny horyzontalne: taka orientacja powoduje najsilniejszą reakcję, gdy antena znajduje się najbliżej i jest pod kątem prostym do przewodnika.Anteny wertykalne: ta orientacja anteny powoduje kompletnie inny efekt, ponieważ strumień przepływający przez rdzeń spada gwałtownie do zera, gdy znajdzie się bezpośrednio nad przewodnikiem.

39. Wykrycie i lokalizacja sygnału • Ponieważ odpowiedź powiązana jest z orientacją rdzenia anteny względem kierunku pola, jest również powiązana z kierunkiem linii. • Ten typ anteny dostarcza informacji na temat pozycji i kierunku. • Daje maksymalną, lub szczytową odpowiedź. Reakcja sygnału Horizontal aerial - peak response

40. Wykrycie i lokalizacja sygnału • Zerowy, bądź minimalny sygnał jest łatwiejszy do wykrycia, niż sygnał szczytowy. • Niemniej, jest znacznie bardziej podatny na interferencję i dlatego mniej dokładny. • Brak informacji o kierunku. • Dobry, aby potwierdzić wyniki pomiarów w trybie szczytu. Vertical aerial - null response

41. Wykrycie i lokalizacja sygnału

42. Podwójna antenaiocena głębokości • Lokalizacja pojedynczego zakopanego kabla w szczerym polu jest prosta i może być bez problemu dokonana przy użyciu instrumentu z jedną anteną • Niemniej, rzadko mamy do czynienia z taką sytuacją, zwłaszcza w takich dużych miastach, jak np. Hong Kong, gdzie wiele rur leży w bliskim sąsiedztwie kabli. • Wyniki pochodzące z pomiaru takim przyrządem w takich sytuacjach, może prowadzić o nieporozumień i interferencje sprawią, że urządzenie stanie się bezużyteczne.

43. Podwójna antenaiocena głębokości • Technologia Radiodetection i sprzętu przezeń produkowanego oparta jest na podwójnj antenie, czyli dwóch solenoidach umieszczonych horyzontalnie w odległości ok.. 400mm, aby wykrywać ten sam sygnał a jednocześnie odnosić następujące korzyści: • Wąski pas reakcji do dokładnej lokalizacji • Wytłumienie interferencji • Działanie w trybie Radio • Ocena głębokości (do środka linii docelowej)

44. Wąska reakcja do dokładniejszej lokalizacji

45. Eliminacja interferencji • Znaczącą zaletą otrzymywania sygnału z dwóch anten, polaga na tym, że otrzymany z nich sygnał może być porównywany i analizowany. Poprzez porównanie i tłumienie wszystkich sygnałów innych, niż najsilniejsze w dolnej antenie, instrument o podwójnej antenie może być użyty aby dostarczyć dobre rezultaty w terenach, gdzie sygnały interferencyjne uniemożliwiają pracę instrumentów wyposażonych tylko w jedną antenę. Na przykład w przypadku występowania linii przesyłowych przebiegających górą.

46. Radiowy tryb pracy • System z podwójną anteną również umożliwia lokalizację przewodników wtórnie wypromieniowujących sygnał radiowy o bardzo niskiej częstotliwości.Ta energia fal radiowych penetruje glebę i jest wypromieniowywana wtórnie przez zakopaną infrastrukturę, która zachowuję się, jak antena. Podwójna antena odrzuca sygnały atmosferyczne, które są odbierane z taką smą siłą w obu antenach i przyjmuje tylko słabe, prominiowane wtórnie sygnały, które odbierane są z większą intensywnością przez dolną antenę.

47. Ocena głębokości • Tak, jak dwoje oczu może ocenić odległość, tak odbiornik z dwoma antenami może zmierzyć głębokość. • Siła sygnału w dolnej antenie może być porównana z siłą sygnału z anteny górnej. Procesor w odbiorniku dokonuje obliczeń arytmetycznych i podaje odczyt głębokości.

48. Pomiar natężenia prądu (CM) • CM jest rozszerzeniem zasad użytych do pomiaru głębokości. • Sygnały wykryte przez dwie anteny są porównywane, odbiornik przelicza poziom prądu zaaplikowanego sygnału w danej pozycji.

49. Pomiar natężenia prądu (CM) • Do czego potrzebujemy CM? • Diagram pokazuje konwencjonalną reakcję na taki sam sygnał w trzech sąsiadujących przewodnikach zakopanych na różnych głębokościach. • Tylko wtedy, gdy użyjemy pomiaru CM, możemy określić poprawnie, która linia jest naszą linią docelową.

50. Kierunek prądu (CD) • Rozpoznanie kierunku przepływu prądu, jest techniką opracowaną przez Radiodetection w celu zwiększenia ilości informacji dotyczącej trudnych lokalizacji. • Jak to działa? • CD porównuje relacje fazowe między dwóch częstotliwości, które są aplikowane na linii w tym samym czasie.