1、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
2、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
3、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
4、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。外径 100mm；探测深度 1.5 m；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（
5、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。 直径 20mm；长度 76mm；探测深度 0.6m；与被标识物最小垂直间距 5cm；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
6、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
7、、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
8、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)
9、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
10、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
11、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。
