RU2710233C1 - System for controlling distance between bucket of excavator and wall surface of pipeline and method for its implementation - Google Patents
System for controlling distance between bucket of excavator and wall surface of pipeline and method for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2710233C1 RU2710233C1 RU2019119797A RU2019119797A RU2710233C1 RU 2710233 C1 RU2710233 C1 RU 2710233C1 RU 2019119797 A RU2019119797 A RU 2019119797A RU 2019119797 A RU2019119797 A RU 2019119797A RU 2710233 C1 RU2710233 C1 RU 2710233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- distance
- receiving
- pipe body
- signal
- unit
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам управления копанием экскаватора и предназначено для определения расстояния от ковша до тела трубы продуктопровода в процессе его вскрытия. Область техники, к которой относится изобретениеThe invention relates to control devices for digging an excavator and is intended to determine the distance from the bucket to the pipe body of the product pipeline during its opening. FIELD OF THE INVENTION
Основной проблемой при проведении ремонтных работ, связанных со вскрытием трубопровода, является недопущение повреждения его ковшом экскаватора.The main problem during repair work related to opening the pipeline is to prevent damage to it by the excavator bucket.
Известна экскаваторная система для предотвращения повреждения подземных кабелей и труб (https://dianetcom.ru/info/catalog/test_pribor/poisk_pribor/Ezidig). Система включает сенсорный модуль, который монтируется на стреле экскаватора, непосредственно перед ковшом, модуль управления, генератор и барабан с сигнальным кабелем. Модуль управления устанавливается в кабине оператора. Индикатор модуля управления снабжен системой управления, что позволяет быстро и точно настроить прибор под ту или иную задачу. Для локализации труб к коммуникации необходимо подключить генератор, который подает в нее сигнал на частоте 32,758 к ГЦ. Предварительную локализацию коммуникаций и разметку направлений подземных трасс выполняют при помощи трассоискателя или георадара. Сигнал от генератора, подключенного к кабельному барабану, поступает в кабель, который в свою очередь погружается в землю на участке работы. Через кабель в земле распространяется сигнал генератора, на который реагируют трассоискатели и система.Known excavator system to prevent damage to underground cables and pipes (https://dianetcom.ru/info/catalog/test_pribor/poisk_pribor/Ezidig). The system includes a sensor module, which is mounted on the boom of the excavator, directly in front of the bucket, a control module, a generator and a drum with a signal cable. The control module is installed in the operator's cab. The indicator of the control module is equipped with a control system that allows you to quickly and accurately configure the device for a particular task. To localize the pipes, it is necessary to connect a generator to the communication, which sends a signal to it at a frequency of 32.758 to the HZ. Preliminary localization of communications and marking of the directions of underground routes is carried out using a locator or ground penetrating radar. The signal from the generator connected to the cable drum enters the cable, which in turn is immersed in the ground at the work site. Through the cable in the ground, the signal of the generator is distributed, to which the locators and the system react.
Недостатком известного технического решения является то, что показывается только относительное расстояние до объекта, без уточнения его в метрах.A disadvantage of the known technical solution is that only the relative distance to the object is shown, without specifying it in meters.
Известно устройство контроля расстояния между ковшом экскаватора и поверхностью стенки трубопровода, который является ближайшим аналогом (патент RU 2140493 опубл. 27.10.1999), в котором на стреле экскаватора закреплена передающая катушка индуктивности, соединенная с передатчиком электромагнитных колебаний. Приемная катушка индуктивности охватывает платформу экскаватора, которая связана по магнитной цепи, образованной стрелой экскаватора, ковшом, зазором между ковшом и трубопроводом и пространством между трубопроводом и шасси экскаватора, с передающей катушкой и соединена с приемником-преобразователем, соединенным с узлом блокировки и сигнализации, воздействующим на исполнительный механизм экскаватора.A device is known for controlling the distance between the excavator bucket and the surface of the pipeline wall, which is the closest analogue (patent RU 2140493 publ. 10.27.1999), in which a transmitting inductance coil connected to an electromagnetic oscillation transmitter is fixed to the excavator boom. The receiving inductor covers the excavator platform, which is connected along the magnetic circuit formed by the excavator boom, the bucket, the gap between the bucket and the pipeline and the space between the pipeline and the excavator chassis, with the transmitting coil and connected to the receiver-converter connected to the blocking and signaling unit acting on the actuator of the excavator.
Недостатками технического решения являются: сложность монтажа приемной катушки на шасси экскаватора и низкая точность определения расстояния.The disadvantages of the technical solution are: the complexity of mounting the receiving coil on the chassis of the excavator and the low accuracy of determining the distance.
Задача направлена на создание системы и способа контроля расстояния между ковшом экскаватора и поверхностью стенки трубопровода, обеспечивающего безопасное вскрытие трубопровода.The objective is to create a system and method for controlling the distance between the excavator bucket and the surface of the pipeline wall, which ensures safe opening of the pipeline.
Технический результат заключается в повышении точности определения критического расстояния между ковшом экскаватора и поверхностью стенки трубопровода.The technical result consists in increasing the accuracy of determining the critical distance between the excavator bucket and the surface of the pipeline wall.
Для решения указанной задачи и достижения отмеченного технического результата в первом объекте настоящего изобретения предложена система контроля расстояния между ковшом экскаватора и поверхностью стенки трубопровода, которая содержит приемную часть, взаимодействующую с передающей частью, согласно предложенному решению, приемная часть выполнена в виде устройства приема, регистрации и обработки сигнала и включает последовательно соединенные блок приемных антенн, усилитель, решающее устройство, второй вход которого соединен с датчиком угла наклона, а выход - с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с датчиком угла наклона, а выход блока управления подключен к интерфейсу панели индикации, при этом блок приемных антенн включает два антенных блока, расположенные относительно друг друга на расстоянии 400-600 мм, причем каждый антенный блок содержит три ортогонально расположенные катушки индуктивности, передающая часть включает два электрода, установленные на теле трубы на расстоянии 30-300 м, первый электрод подключен к опорному генератору низкочастотного поля, а второй электрод и генератор заземлены шиной на расстоянии не менее 7,0 м от оси тела трубы.To solve this problem and achieve the noted technical result, the first object of the present invention proposes a system for controlling the distance between the excavator bucket and the surface of the pipeline wall, which contains a receiving part interacting with the transmitting part, according to the proposed solution, the receiving part is made in the form of a receiving, recording and signal processing and includes a series-connected block of receiving antennas, an amplifier, a resolver, the second input of which is connected to the sensor com of the tilt angle, and the output - with the first input of the control unit, the second input of which is connected to the angle sensor, and the output of the control unit is connected to the interface of the display panel, while the receiving antenna unit includes two antenna units located relative to each other at a distance of 400 600 mm, and each antenna unit contains three orthogonally located inductors, the transmitting part includes two electrodes mounted on the pipe body at a distance of 30-300 m, the first electrode is connected to the reference generator low frequency field which the second electrode is grounded and a generator bus at least 7.0 m from the axis of the pipe body.
Для решения той же задачи и достижения того же технического результата во втором объекте настоящего изобретения предложен способ контроля расстояния между ковшом экскаватора и поверхностью стенки трубопровода, заключающийся в создании электромагнитного поля, в котором в изоляции, нанесенной на тело трубы, выполняют проколы двумя электродами, разнесенными на расстояние 30-300 м друг от друга, обеспечивая электрический контакт между телом трубы и электродами, один электрод подключают к опорному генератору низкочастотного поля и подают переменное напряжение низкой частоты на тело трубы, блок приемных антенн принимает излучение, сигнал передают на усилитель и затем на решающее устройство и определяют расстояние до центра тела трубы по формуле:To solve the same problem and achieve the same technical result, a second object of the present invention proposes a method for controlling the distance between the excavator bucket and the surface of the pipeline wall, which consists in creating an electromagnetic field in which punctures are made by two electrodes spaced apart from the insulation on the pipe body. at a distance of 30-300 m from each other, providing electrical contact between the pipe body and the electrodes, one electrode is connected to the reference generator of the low-frequency field and serves TERM low frequency voltage to the body tube unit receives radiation reception antennas, the signal transmitted to the amplifier and then to a decision unit, and determine the distance to the center of the pipe body according to the formula:
где:Where:
d - расстояние от центра тела трубы до нижнего приемного блока;d is the distance from the center of the pipe body to the lower receiving unit;
S - базовое расстояние между приемными блоками;S is the base distance between the receiving units;
EB - амплитуда сигнала на верхнем приемном блоке;E B is the amplitude of the signal at the upper receiving unit;
EH - амплитуда сигнала на нижнем приемном блоке,E H - the amplitude of the signal at the lower receiving unit,
одновременно с помощью датчика угла наклона измеряют угол между осевой рукояти ковша и горизонталью, полученные данные передают на решающее устройство, при достижении критического значения d сигнал поступает на блок управления для включения световой и звуковой индикации.at the same time, using the angle sensor, the angle between the axle handle of the bucket and the horizontal are measured, the data obtained are transmitted to a decisive device, when a critical value d is reached, the signal is sent to the control unit to turn on the light and sound indicators.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлены функциональная схема приемной части системы и функциональная схема передающей части.In FIG. 1 and FIG. 2 shows a functional diagram of the receiving part of the system and a functional diagram of the transmitting part.
1 - блок приемных антенн;1 - block receiving antennas;
2 - усилитель мощности;2 - power amplifier;
3 - решающее устройство;3 - a decisive device;
4 - блок управления;4 - control unit;
5 - интерфейс панели индикации;5 - display panel interface;
6 - датчик угла наклона;6 - tilt angle sensor;
7 - панель индикации;7 - display panel;
8 - опорный генератор низкочастотного поля;8 - reference generator of the low-frequency field;
9 - первый электрод;9 - the first electrode;
10 - второй электрод;10 - second electrode;
11 - тело трубы;11 - pipe body;
12 - изоляция трубы.12 - pipe insulation.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Система определения критического расстояния между приближающимся ковшом экскаватора и телом трубы содержит приемную часть, передающую часть и блок индикации.The system for determining the critical distance between the approaching bucket of the excavator and the body of the pipe contains a receiving part, a transmitting part and an indication unit.
Приемная часть выполнена в виде устройства для приема, обработки и регистрации сигнала (УПРО). УПРО включает последовательно соединенные блок приемных антенн 1, усилитель 2, решающее устройство 3, второй вход которого соединен с датчиком угла наклона 6, выход решающего устройство 3 соединен с первым входом блока управления 4, второй вход которого соединен с датчиком угла наклона 6, а выход блока управления 4 соединен с интерфейсом 5 панели индикации 7. УПРО монтируются непосредственно на рукояти экскаватора. Блок приемных антенн 1 расположен на теле рукояти и включает два антенных блока, расположенных таким образом, что их оси чувствительности направлены соосно по оси диаграммы направленности антенн. При направлении рукояти в сторону тела трубы, первый антенный блок будет располагаться к трубопроводу ближе второго на 400 мм - 600 мм.The receiving part is made in the form of a device for receiving, processing and recording a signal (PRORO). The PMD includes a series-connected block of
Передающая часть включает опорный генератор 8 и первый и второй стальные электроды 9 и 10, которые устанавливаются на обваловке тела трубы 11 и обеспечивают подачу низкочастотного напряжения на тело трубы 11.The transmitting part includes a
Панель индикации 7 устанавливается в кабине оператора и служит для отображения текущей информации, а также для выдачи световых и звуковых сигналов при достижении механизмом критического расстояния.The
Способ контроля расстояния между ковшом экскаватора и поверхностью стенки трубопровода осуществляется следующим образом.The method of controlling the distance between the excavator bucket and the surface of the pipeline wall is as follows.
В зоне проведения вскрышных работ на тело трубы 11 подается переменное напряжение низкой частоты опорного генератора 8, которое фиксируется приемной частью системы. Тело трубы 11 используется как передающая антенна, излучение которой принимается всенаправленными антеннами.In the area of overburden operations, an alternating voltage of low frequency of the
Для подачи на тело трубы 11 переменного напряжения низкой частоты генератора 8 в зоне проведения вскрышных работ на осевой линии трассы первым электродом 9 делается прокол изоляции 12 до тела трубы 11 для обеспечения электрического контакта между телом трубы 11 и первым электродом 9. Через 30-300 метров от места установки первого электрода 9 в направлении вскрышных работ на осевой линии трассы вторым электродом 10 делается прокол изоляции до тела трубы 11.To feed the alternating voltage of the low frequency of the
Первый электрод 9 подключается к опорному генератору 8. Клемма «Земля» генератора 8 и второй электрод 10 заземляются на расстоянии не менее 7 метров от места проведения работ. Заземление обеспечивает равномерное формирование электромагнитного поля вокруг участка тела трубы 11. После этого подается переменное напряжение низкой частоты опорного генератора 8 на тело трубы 11. При включении генератора низкочастотного поля 8, подключенного к телу трубопровода 11, вокруг него формируется магнитное поле. Так как блоки приемных антенн расположены на расстоянии 400-600 мм друг от друга, то уровень принимаемых электромагнитных сигналов в первом и втором приемных блоках различаются. Блоки приемных антенн содержат по три ортогонально расположенные катушки индуктивности. Такое расположение катушек обеспечивает почти неизменное результирующее значение амплитуды в каждом блоке при поворотах УПРО. Излучение от тела трубы 11 попадает на блок приемных антенн 1 и после усилителя 2 - на решающее устройство 3. Решающее устройство 3 вычисляет расстояние до центра тела трубы по формуле: и полученная информация передается через блок управления 4 и интерфейс 5 на панель индикации 7. Датчик угла наклона 6 измеряет угол между осевой рукояти и горизонталью и передает информацию в решающее устройство 3 и в блок управления 4. При достижении ковшом критического значения расстояния d, решающее устройство 3 выдает сигнал на блок управления 4, который через интерфейс 5 включает световую и звуковую индикацию на панели индикации 7 в кабине экскаватора.The first electrode 9 is connected to the
Предложенное решение можно использовать при выполнении работ на любых грунтах, кроме скальных, а также в условиях заболоченности и при сложных метеоусловиях.The proposed solution can be used when performing work on any soil other than rocky, as well as in wetlands and in difficult weather conditions.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019119797A RU2710233C1 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | System for controlling distance between bucket of excavator and wall surface of pipeline and method for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019119797A RU2710233C1 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | System for controlling distance between bucket of excavator and wall surface of pipeline and method for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2710233C1 true RU2710233C1 (en) | 2019-12-25 |
Family
ID=69022749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019119797A RU2710233C1 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | System for controlling distance between bucket of excavator and wall surface of pipeline and method for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2710233C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3452207A (en) * | 1964-10-16 | 1969-06-24 | Le I Tochnoy Mek I Optiki | Device for controlling machines,mainly dredgers,with optical beam |
SU1476082A1 (en) * | 1987-06-26 | 1989-04-30 | Киевский Инженерно-Строительный Институт | System for monitoring digging depth of power shovel |
JPH1018353A (en) * | 1996-07-01 | 1998-01-20 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Remotely controlled work machine |
RU2140493C1 (en) * | 1997-12-15 | 1999-10-27 | Шаммазов Айрат Мингазович | Device for checking distance between excavator bucket and pipeline wall surface |
RU2170952C2 (en) * | 1997-03-17 | 2001-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Communication unit for remote control over pipe-line channel |
RU2302649C2 (en) * | 2005-07-27 | 2007-07-10 | Сергей Сергеевич Сергеев | Method for detecting a route of underground metallic line |
RU2683451C2 (en) * | 2017-08-16 | 2019-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТАРИ-Развитие" (ООО "ИНТАРИ-Развитие") | System of automated control of digging process by single-bucket trench excavators for installation of pipelines and engineer communications between non-horizontal bottom and on sites with slopes |
-
2019
- 2019-06-24 RU RU2019119797A patent/RU2710233C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3452207A (en) * | 1964-10-16 | 1969-06-24 | Le I Tochnoy Mek I Optiki | Device for controlling machines,mainly dredgers,with optical beam |
SU1476082A1 (en) * | 1987-06-26 | 1989-04-30 | Киевский Инженерно-Строительный Институт | System for monitoring digging depth of power shovel |
JPH1018353A (en) * | 1996-07-01 | 1998-01-20 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Remotely controlled work machine |
RU2170952C2 (en) * | 1997-03-17 | 2001-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Communication unit for remote control over pipe-line channel |
RU2140493C1 (en) * | 1997-12-15 | 1999-10-27 | Шаммазов Айрат Мингазович | Device for checking distance between excavator bucket and pipeline wall surface |
RU2302649C2 (en) * | 2005-07-27 | 2007-07-10 | Сергей Сергеевич Сергеев | Method for detecting a route of underground metallic line |
RU2683451C2 (en) * | 2017-08-16 | 2019-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТАРИ-Развитие" (ООО "ИНТАРИ-Развитие") | System of automated control of digging process by single-bucket trench excavators for installation of pipelines and engineer communications between non-horizontal bottom and on sites with slopes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102472826B (en) | Proximity detection method and system for detecting conductive, embedded structure | |
ES2688720T3 (en) | Procedure and device for locating a cable breakdown of a laid cable | |
US8183867B2 (en) | Localization system for an earth moving machine | |
EP1038052B1 (en) | Remote cathodic protection monitoring system | |
US20030184300A1 (en) | underground locator with a laser marking device. | |
US20040042342A1 (en) | Subsea navigation and survey | |
KR20110058313A (en) | 3D Electromagnetic Induction Surveying Equipment for Underground Facility Surveying | |
US6525539B2 (en) | Apparatus and method for locating subsurface objects in conductive soils by measurements of magnetic fields by induced currents with an array of multiple receivers | |
JP2858784B2 (en) | Method and method for positioning an embedded electrical conductor with a passive resonance marker | |
CN111880230B (en) | Improved cable detector | |
RU2710233C1 (en) | System for controlling distance between bucket of excavator and wall surface of pipeline and method for its implementation | |
JP2005526970A (en) | Time domain induction method and apparatus for locating an object embedded in a medium by inducing and measuring transient eddy currents | |
JPH06230141A (en) | Excavating equipment provided with underground probe | |
JP5438068B2 (en) | Obstacle search device for excavator and obstacle search method for excavator | |
CN212845973U (en) | Improved cable detector | |
JP2003156571A (en) | Buried object searching device | |
JP5535303B2 (en) | Obstacle search device for excavator and obstacle search method for excavator | |
CN109791199B (en) | Method and apparatus for simultaneous induction excitation and localization of utility | |
KR20210103436A (en) | Apparatus and method for detecting underground lines and buried pipes using radio waves | |
RU2751109C1 (en) | Method for finding routing and determining depth of laying of bundle of microtubes without metal elements in fibre-optic communication line | |
JP2003121151A (en) | Method and apparatus for prospecting position in excavation body | |
CN215375817U (en) | Time-frequency electromagnetic method ground monitoring data acquisition device | |
CN104090304A (en) | Method and system for directly conducting remote detection on nonmetal pipelines | |
JP3041415B2 (en) | Electromagnetic method for measuring ellipsoid parameters | |
WO2007038940A1 (en) | A boring head, a method and an apparatus for accomplishing a conveyance line boring operation |