СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАССЫ ПРОКЛАДКИ И ЛОКАЛИЗАЦИИ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЯ
METHOD FOR DETERMINING A CABLE ROUTING AND CABLE FAULT LOCALIZATION

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения трассы прокладки и локализации мест повреждений кабелей со сложной конфигурацией прокладки и/или расположенных в многопроводной системе в условиях сложной электромагнитной обстановки. В частности, кабелей связи, уложенных на наклонных участках трассы змейкой, кабелей нагрева, уложенных в ступенях сходов, «теплых полах» и т.п. В том числе в случае параллельной прокладки нескольких кабелей и других протяженных металлических сооружений - трубопроводов, грозозащитных тросов и др. при влиянии внешних электромагнитных полей линий электропередачи, контактных сетей электрифицированных железных дорог, радиостанций.
Известны способы [1, 2] определения трассы прокладки и локализации места повреждения кабеля, заключающиеся в том, что по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал, перемещают датчики магнитного поля над кабелем вдоль и перпендикулярно трассе прокладки кабеля и определяют трассу и место повреждения кабеля по распределению компонент магнитного поля над кабелем. В результате смены направления прокладки кабеля в случае сложной трассы реакции соседних цепей и влияний внешних электромагнитных полей распределение магнитного поля над кабелем становится сложным, что затрудняет его идентификацию, поиск искомого кабеля и ведет к ошибкам определения трассы и погрешностям локализации мест повреждений кабеля.
Известен способ [3] определения трассы прокладки кабеля, заключающийся в том, что по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал, над кабелем на фиксированном расстоянии друг от друга одну над другой размещают две идентичные системы датчиков магнитного поля, в каждой из которых один из датчиков ориентируют для приема вертикальной компоненты напряженности магнитного поля, а два других для приема взаимно перпендикулярных горизонтальных компонент напряженности магнитного поля, причем в верхней и нижней системе датчики для приема горизонтальных компонент ориентируют одинаково, перемещают датчики магнитного поля над кабелем, измеряют уровни результирующей горизонтальной компоненты магнитного поля, принимаемые датчиками нижней и верхней системы, рассчитывают разность между этими уровнями, рассчитывают разность между уровнями напряженности вертикальной компоненты, измеренными датчиками нижней и верхней систем, и определяют место прокладки кабеля в точке, где указанные разности уровней для горизонтальной и вертикальной компонент магнитного поля, совпадают. Расположение двух идентичных систем датчиков магнитного поля на разной высоте одну под другой позволяет улучшить разрешающую способность определения место прокладки кабеля и, как следствие, несколько уменьшить погрешности. Однако влияние факторов смены направления прокладки кабеля в случае сложной трассы, реакции соседних цепей и влияний внешних электромагнитных полей на распределение магнитного поля над кабелем остается существенным, что не позволяет существенно повысить точность идентификации местоположения кабеля.
Известен способ определения места повреждения кабельной линии со сложной конфигурацией прокладки кабеля [4], заключающийся в том, что по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал и перемещают датчики магнитного поля на поверхности над кабелем, ограничивающей участок со сложной конфигурацией прокладки кабеля, во взаимно перпендикулярных направлениях, измеряют распределение уровня излучаемого сигнала по поверхности, ограничивающей участок со сложной конфигурацией прокладки кабеля, как двумерную функцию координат на этой поверхности, анализируют эту двумерную функцию распределения уровня излучаемого сигнала по поверхности над кабелем, ограничивающей участок со сложной конфигурацией прокладки кабеля, определяют место повреждения в точке поверхности, где эта двумерная функция распределения уровня излучаемого сигнала имеет локальный экстремум. При перемещении датчиков магнитного поля по поверхности над кабелем достаточно сложно контролировать и поддерживать постоянными направление и скорость перемещения. Это приводит к погрешностям при построении двумерной функции распределения уровня излучаемого сигнала на поверхности и, как следствие, погрешностям определения трассы кабеля и ошибкам локализации места повреждения.
От этих недостатков свободен способ [5] определения трассы прокладки и локализации места повреждения кабеля, по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал и перемещают датчики магнитного поля по поверхности над кабелем, измеряют распределения уровней излучаемого сигнала по поверхности как двумерные функции координат на этой поверхности и определяют трассу прокладки и место повреждения кабеля по местоположению локальных экстремумов этих функций, при этом на устройстве, способном перемещаться по поверхности только по прямой и в одном направлении, закрепляют датчики компонент магнитного поля и курвиметр, на поверхности над кабелем выделяют прямоугольную область, предварительно обнуляют показания курвиметра и перемещают устройство параллельно одной из сторон этой прямоугольной области вдоль всей длины этой стороны, с помощью датчиков магнитного поля измеряют уровни компонент магнитного поля, а с помощью курвиметра – расстояние, которое прошло устройство по поверхности, запоминают результаты измерений как функции уровней компонент магнитного поля от расстояния, повторяют эту операцию многократно, каждый раз смещая устройство с известным шагом вдоль другой стороны выделенной прямоугольной области, по результатам измерений строят двумерные функции распределений уровней компонент магнитного поля на поверхности над кабелем в выделенной прямоугольной области, по местоположению локальных экстремумов которых определяют трассу и место повреждения кабеля. Минимальное расстояние между датчиками компонент магнитного поля, закрепляемыми на устройстве, определяются их диаграммами направленности, что существенно ограничивает разрешающая способность при определении трассы и места повреждения по координате, перпендикулярной направлению перемещения устройства. А это, в свою очередь, ограничивает область применения способа.
Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.
Эта сущность достигается тем, что согласно способу определения трассы прокладки и локализации места повреждения кабеля по кабелю передают низкочастотный электромагнитный сигнал на устройстве, способном перемещаться по поверхности только по прямой и в одном направлении, закрепляют датчики компонент магнитного поля и курвиметр, на поверхности над кабелем выделяют прямоугольную область, предварительно обнуляют показания курвиметра и перемещают устройство параллельно одной из сторон этой прямоугольной области вдоль всей длины этой стороны, с помощью датчиков магнитного поля измеряют уровни компонент магнитного поля, а с помощью курвиметра – расстояние, которое прошло устройство по поверхности, запоминают результаты измерений как функции уровней компонент магнитного поля от расстояния, повторяют эту операцию многократно для других выделенных прямоугольных областей на поверхности над кабелем, по результатам измерений строят двумерные функции распределений уровней компонент магнитного поля на поверхности над кабелем, при этом все датчики компонент магнитного поля разбивают на группы, каждую группу датчиков компонент магнитного поля размещают с заданным интервалом вдоль линий, перпендикулярных направлению перемещения устройства, с заданными расстояниями между линиями, на которых размещают группы датчиков компонент магнитного поля, причем датчики компонент магнитного поля каждой группы смещают вдоль координаты, перпендикулярной направлению движения устройства, относительно датчиков компонент магнитного поля других групп на заданные расстояния, по результатам измерений компонент магнитного поля всеми группами датчиков компонент магнитного поля с учетом расстояний между ними и данных отсчета курвиметра строят двумерные функции распределений уровней компонент магнитного поля на поверхности над кабелем в выделенной прямоугольной области, по местоположению локальных экстремумов которых определяют трассу и место повреждения кабеля.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа. На фиг. 2 поясняется принцип группирования и размещения датчиков компонент магнитного поля.
Устройство содержит размещенные на поверхности над кабелем 1 устройство 2, способное перемещаться по поверхности только по прямой и в одном направлении, систему датчиков компонент магнитного поля 3, курвиметр 4, информационную систему 5 и генератор низкочастотного электромагнитного сигнала 6, подключенный к цепи кабель - земля, при этом система датчиков 3 и курвиметр 4 подключены к информационной системе и закреплены на устройстве 2.
Способ осуществляется следующим образом. Генератор 6 создает в кабеле 1 низкочастотный электромагнитный сигнал. На поверхности над кабелем выделяют прямоугольную область. Показания курвиметра 4 обнуляют. Устройство 2 с системой датчиков магнитного поля 3 и курвиметром 4 перемещают вдоль одной из сторон выделенной прямоугольной области по всей ее длине. В процессе перемещения устройства 2 датчики компонент магнитного поля системы 3 принимают вертикальную и горизонтальные компоненты напряженности магнитного поля и измеряют их уровни, курвиметр 4 измеряет расстояние, на которое переместили устройство 2, а результаты измерений поступают к информационной системе 5, в которой формируют функции распределения уровней компонент магнитного поля вдоль исследуемой стороны выделенной прямоугольной области и запоминают ее. Затем обнуляют показания курвиметра 4 и устройство 2 смещают относительно линии, по которой оно перемещалось, внутрь выделенной прямоугольной области на известное расстояние. После чего перемещают устройство 2 с системой датчиков магнитного поля 3 и курвиметром 4 параллельно той же стороне выделенной прямоугольной области, в том же направлении вдоль всей ее длины. Операцию повторяют многократно, каждый раз смещая устройство 2 относительно линии, по которой оно перемещалось, на известное расстояние в одном и том же направлении. После чего по результатам измерений компонент магнитного поля всеми группами датчиков компонент магнитного поля с учетом расстояний между ними и данных отсчета курвиметра строят двумерные функции распределений уровней компонент магнитного поля на поверхности над кабелем в выделенной прямоугольной области и по местоположению локальных экстремумов которых определяют трассу и место повреждения кабеля.
В отличие от известного способа, которым является прототип, предлагаемый способ за счет размещения со смещением относительно друг друга групп систем датчиков компонент магнитного поля позволяет улучшить разрешающую способность по сравнению с прототипом, что и обеспечивает расширение области его применения по сравнению с прототипом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Трассопоисковая система Radiodetection RD4000. Руководство пользователя.
2. US 2006/0036376 А1.
3. RU 2319179 С1.
4. SU 1765791 А1.
5. RU 2350974 С1.