В данной статье представлен анализ преимуществ использования системы электронных маркеров, способных существенно облегчить поиск местонахождения важных и опасных подземных коммуникаций или других «подземных объектов», включая: водопроводные трубы, трубы канализации, кабели связи (включая оптоволокно), силовые кабели, газовые трубы и др.

Введение

Для обеспечения защиты своих коммуникаций и безопасности окружающих, а также по эстетическим соображениям коммунальные компании используют метод подземной прокладки коммуникаций и распределительных сетей, располагая их под улицами и в других подходящих местах. Однако срок службы коммунальных сетей не бесконечен. Они подвергаются внешним воздействиям, которые со временем могут привести к возникновению неисправностей. Следует отметить, что трудоемкой является задача поиска и трассировки с высокой точностью металлических коммуникаций под землей. Но определить местонахождение коммуникаций, которые не обладают электропроводностью - еще сложнее. К таким коммуникациям относятся неметаллические газовые и водопроводные трубы, а также оптические небронированные кабели связи.

Ниже описана система, которая позволит помечать, обследовать, наносить географическую маркировку любых подземных объектов. А в будущем точно определять их местоположение. Данная система электронной маркировки относительно недорога. Доказано, что срок её службы соответствует ожидаемому сроку службы подземных коммуникаций. Она проста в использовании и требует лишь небольшой подготовки.

поиск водопроводных труб под землей

Трубы, кабели и другие закопанные сокровища

Хорошие приключенческие романы нравятся практически всем. Вспомните прочитанные в детстве книги, сюжет которых вертелся вокруг древних карт и вещей «давно утерянных», потому что их точное местонахождение больше не известно. И даже если вы такую древнюю карту найдете, вам все равно будет трудно найти сам «клад», потому что изменились окружающие условия, а пейзаж полностью отличается от того, что был на момент составления карты. Подобные истории с их секретами, пиратами и картами кладов не сильно отличаются от наших дней, когда подземные коммуникации критически важны для успешной работы коммунальных предприятий, а их записи часто считаются коммерческой тайной.

Люди с давних времен старались улучшать свои города. Водопроводные трубы из дерева, свинца и меди закапываются в землю уже более 5500 лет, почти в течение такого же времени закапываются уличные водостоки и канализация из формованного кирпича и глиняных труб. Большие кирпичные дренажные системы с отверстиями для доступа, которые подобны современным колодцам, использовались уже 4000 лет назад в Вавилоне.

Между 3000 и 1500 годами до нашей эры на острове Крит на глубине до 3,5 метра под землей сооружались канализационные и дренажные системы, аналогичные современным. Часто они были сделаны с помощью конических глиняных труб, которые соединялись одними из самых ранних в истории раструбами и муфтами.

В Греции многие дома были оборудованы уборными, которые сливались в канализацию под улицами. Кроме того, для защиты своих источников воды от врагов греческие города закапывали водные акведуки на глубину до 20 метров ниже уровня земли.

В послеримскую эпоху большая часть этих технологий была забыта на целых 1000 лет. Свинцовые трубы впервые были зарегистрированы в Лондоне в 1235 году, а к 16 веку в город были снова введен водопровод, состоящий из деревянных и свинцовых труб.

В начале 1800-х годов было введено газовое освещение. В некоторых районах излишки винтовочных стволов времен Крымской войны были скручены друг с другом для создания газопроводов. Самые первые источники электроснабжения в Великобритании появились в Годалминге в 1881 году, где было организовано коммунальное электроснабжение и установлено уличное освещение. Введение телефонной связи в 1877 году привело к дальнейшему развитию подземных сетей, и в 1880-х годах был проложен первый подземный магистральный кабель.

Многим используемым подземным коммуникациям намного больше 40, а зачастую и 100 лет, поэтому любые записи, даже если таковые и сохранились, полностью устарели. К примеру, трубопровод или кабельный канал был проложен на определенном расстоянии от бордюра дороги, когда дорога была всего двухполосной. Но как быть теперь, когда эта дорога превратилась в современную четырехполосную магистраль, которая, кроме того, могла изменить направление и положение относительно центральной оси?

Даже если коммуникации были проложены под землей всего десятилетие назад, и благодаря высокоточной глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) были сохранены точные географические метки, установление точного места на конкретном ландшафте, особенно на континентах, имеющих быстрое тектоническое движение, все еще остается проблематичным. Трасса может находиться на расстоянии метра или более от своего первоначального местоположения. То есть надежда только на систему GNSS без привязки к самим подземным коммуникациям или без внесения точных смещений в детектор местоположения может привести к проведению раскопок в неправильном месте.

Друзья и враги подземных коммуникаций

В случае подземных коммуникаций земля может быть, как другом, так и врагом. Грунт способен защитить, стать опорой и просто скрыть от взора непривлекательные каналы, кабели и трубы. Но при проведении подземных работ желательно точно знать, где можно столкнуться с неприятностями. Возьмем, к примеру, прокладку новой системы, возможно, с использованием современной «бестраншейной» технологии. Может ли подрядчик быть на 100% уверен, что под конкретной проезжей частью нет чего-либо, что крайне нежелательно повредить во время раскопок?

Несомненно, вы слышали о многих случаях повреждения подземных коммуникаций во время проведения земляных работ. Причем это может быть связано как с искомыми коммуникациями, так и с другими службами. Обычно ущерб незначителен, но всё равно связан с проблемами и незапланированными затратами. Достаточно даже раздражающих жителей дополнительных ограничений дорожного движения, пока другие коммунальные службы отреагируют и устранят повреждение. В некоторых же случаях последствия могут оказаться гораздо более серьезными. Повреждение газопровода может привести к пожару, повреждение водопровода приводит к большому разливу воды и т.д. В самых же худших случаях могут погибнуть люди или им могут быть причинены серьезные травмы.

Если следовать уже приведенному выше примеру, когда подрядчик предлагает проложить новые коммуникации с помощью «бестраншейной» технологии; что произойдет, если он «упустит» газопровод, проложенный прямо посередине дороги? Если установка горизонтального бурения или другое устройство окажет непрямое воздействие или даже напрямую ударит по этому трубопроводу, какие могут быть последствия? Как минимум необходимость проведения аварийных земляных работ и ремонта трубопровода.

Это не новая проблема, и правительства во всем мире приняли законы, гарантирующие, что, как минимум, перед началом работ подрядчики должны связаться с центральной базой данных или с другими коммунальными компаниями, которые могут иметь коммуникации в этом районе, а затем провести наземное обследование, чтобы разметить трассу подземных коммуникаций.

Перед любыми земляными работами нужно ответить на важные вопросы:

Где будут проводиться раскопки?
Что будет раскапываться?
Соответствует ли ситуация существующим записям?
Все ли вам видно?
Можно ли безопасно копать?

Во что обходится устранение последствий земляных работ?

Вот некоторые цифры, которые позволят оценить перспективу расходов на проведение уличных работ. В Великобритании, по оценкам, на уличные работы ежегодно расходуется 1,5 миллиарда фунтов стерлингов, а еще 150 миллионов фунтов стерлингов тратится на устранение ущерба, нанесенного в процессе проведения этих работ (McMahon, Burtwell & Evans, 2006). Также предполагается, что общие затраты для общества и экономики из-за разнообразных последствий уличных работ, таких как заторы и задержки на дорогах составляют еще 5,5 миллиарда фунтов стерлингов.

Что могут металлодетекторы и трассодефектоискатели?

До 1970-х годов большинство коммунальных коммуникаций монтировалось с использованием той или иной формы металлического трубопровода или проводника, за исключением сточных вод, которые часто отводились по керамическим трубам. Для обнаружения кабелей, металлических труб и металлических кабельных каналов можно использовать различные технологии, большинство из которых являются вариациями простых металлодетекторов, реагирующих на изменение реактивного сопротивления настроенного контура, когда индуктивный компонент (поисковая катушка) приближается к металлу. Альтернативные системы «Трассодефектоискатели» наводят сигнал на электропроводящий материал, а затем обнаруживают наличие этого сигнала вдоль трассы.

Но с середины 1970-х годов каналы и трубопроводы, особенно небольшого размера, обычно используемого в городских районах, изготавливаются с использованием пластика, например, поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена (ПЭ, ПСП и ПВП). В случае каналов, используемых для прокладки металлических проводов и кабелей, проблем меньше, так как с ними будут работать индуктивные системы трассировки кабелей. Но системы водоснабжения и газоснабжения, а также волоконно-оптические системы связи могут быть «невидимыми» для большинства подобных поисковых систем. Поэтому подрядчикам могут потребоваться дорогостоящие технологии, например, георадары (малоглубинной радиолокации), которые требуют серьезного обучения для правильной интерпретации результатов и специальной лицензии для использования радиопередатчика.

Результаты проведенных в конце 1990-х годов «слепых» испытаний определения местоположения подземных коммуникаций показали, что существовавшие тогда методы обследования могли обеспечить только 50% успеха. Был выбран участок на перекрестке дорог в Великобритании, на котором был удален весь грунт, и все коммуникации были точно нанесены на карту. Там имелись четыре канализационные трубы, одиннадцать телекоммуникационных кабелей, пятнадцать электрических кабелей, три ПСП и две чугунные водопроводные трубы плюс две газовые трубы ПВП. Коммуникации были засыпаны, после чего были приглашены трое подрядчиков-геодезистов со своим собственным оборудованием, которые могли потратить столько времени, сколько необходимо, чтобы составить карту всего того, что им удастся обнаружить (Ashdown, 2000).

Задачей было показать, что имеется в наличии. И многое было упущено. Поскольку результаты таких обследований использовались для принятия простого решения «да или нет» о возможности проведения безопасных раскопок, сохранение значительной опасности после такого обследования налицо.

Почему маркеры и маркероискатели лучше походят для подземных коммуникаций?

Что можно сделать, чтобы «пометить» такие «непроводящие электрический ток» подземные коммуникации? Наиболее очевидным вариантом является добавление токопроводящего «трассировочного» провода или аналогичного элемента в каждый канал или рядом с ним. Какое-то время этот метод работал хорошо. Однако через некоторое время, возможно, после других раскопок, такие проложенные рядом с пластиковыми трубами провода оказались поврежденными, подверглись коррозии и оборвались. Коррозии даже стали подвергаться трассировочные провода в каналах для волоконно-оптических кабелей, в основном из-за того, что даже самые лучшие каналы без вентиляции будут влажными.

Все подобные трассировочные провода, будучи полностью пассивными и редко имеющими электрическую целостность по всей своей длине, означали, что отсоединенные участки можно отслеживать только дистанционно с использованием индукционного метода, когда сигнал подается на проводник с поверхности земли, а затем отслеживается с помощью приемника на протяжении нескольких десятков метров.

Для этого и была нужна надежная и недорогая система маркировки подземных коммуникаций, простая в использовании, как на этапе установки, так и при последующем обнаружении. В размышлениях о вариантах упомянутого выше «металлоискателя» технология была расширена до системы, в которой помещенные под землю устройства резонируют на основных электрических частотах. Для создания этих резонансных контуров, позволяющих получить относительно дешевое решение, можно использовать набор частот, в достаточной степени смещенных друг относительно друга. Также они не содержат «активной» электроники, которая может быть более уязвимой по сравнению с простыми «пассивными» компонентами. Для повышения защиты от воздействия окружающей среды при установке они заключаются в герметичные пластиковые корпуса, изготовленные из того же ПВП, что и кабельные каналы, и водопроводные, канализационные и газовые трубы, которые они «защищают».

Используемое для определения местоположения этих резонансных маркеров оборудование напоминает другие устройства определения местоположения, но отличается тем, что обеспечивает и передачу, и прием сигнала. Специальным прибором – «Маркероискателем» с поверхности земли создается магнитное поле, имеющее ключевую частоту маркера, что заставляет резонировать в ответ любой находящийся неподалеку маркер. Когда передатчик выключается, находящийся под землей маркер продолжает резонировать в течение доли секунды. Этот резонанс можно обнаружить и использовать для вывода на дисплей индикации наличия маркера. Часто процесс обнаружения сопровождается звуковым предупреждением.

поиск труб канализации под землей

Локатор Tempo EML-100 может последовательно сканировать все текущие стандартные промышленные частоты настолько быстро, сохраняя при этом высокую чувствительность, что он, кажется, способен одновременно обнаруживать все типы стандартных промышленных маркеров.

Пассивный электронный маркер – это просто и очень надежно

Если какое-либо приложение должно успешно использоваться, все препятствия для эффективного использования необходимо устранить или свести к минимуму. При установке самих заглубленных маркеров не должно быть сложных требований или инструкций по установке. Траншея представляет собой враждебную среду, и никто не хочет выполнять неудобную работу в таком ограниченном пространстве. Поэтому идеальным решением является маркер, который можно установить в любой положении и просто привязать к подземному сооружению.

Помня об этом базовом требовании, компания Tempo создала Omni Marker II, который содержит автоматически выравнивающуюся катушку на карданном подвесе. При активации локатором эта горизонтально расположенная катушка создает почти идеальный вертикальный дипольный отклик, а это означает, что ориентация установки не связана с точностью определения положения или чувствительностью. Пик отклика всегда находится прямо над маркером.

Недавно компания Tempo дополнила Omni Marker II маркером Spike, который имеет гораздо более компактную форму, похожую на карандаш, который пользователь вставляет в почву рядом с трассой или над ней. Подобные маркеры идеально подходят для маркировки местоположения подземных коммуникаций в процессе эксплуатации последних. Оправдано применение Spike Marker также для маркировки коммуникаций, проложенных методом ГНБ (горизонтально-направленное бурение). Маркеры устанавливаются на поверхности земли по мере выполнения бурения.

Будущая безопасность сети

Рассмотрим ситуацию, когда когда-нибудь в будущем наличие пассивных маркеров может быстро подтвердить правильность имеющихся планов. Подобные подсказки помогут подрядчикам и планировщикам избежать конфликтов с существующими службами.

Кроме того, в случае возникновения чрезвычайной ситуации наличие маркеров в ключевых точках чрезвычайно полезно. Оно позволит быстро и легко отыскать все ближайшие сети, и поможет избежать гадания, которое способно привести к дальнейшему дорогостоящему обслуживанию своей или чужой сети. Плюс к этому ваша команда может точно указать место раскопок, а не рыть траншею большего размера.

Поиск нужных мест на своей сети

Любая сеть, будь то газ, водопровод, канализация, электричество, телекоммуникации, централизованное теплоснабжение, обычно включает в себя ключевые точки, которые также представляют собой слабые места системы. Это:

Подземные заглушки, например, в точках подключения к водопроводу или на концах телекоммуникационных кабельных каналов, установленных при подготовке к дальнейшему развертыванию.
Распределительные коробки или подземные ответвления.
Места проведения ремонтов или соединений.
Разделительная сеть.
Изменения направления или глубины и степени изменения.

газ, водопровод, канализация, электричество, телекоммуникации, теплоснабжение - поиск ключевых точек

Использование подземных электронных маркеров для «выделения» особенностей сети

Эти точки, как правило, трудно, если не невозможно, определить с поверхности земли. Размещение в ключевых точках пассивных маркеров позволит быстро их идентифицировать, а также отличить от остальной части сети. Наиболее эффективным является маркировка некоторых ключевых точек коммуникации интеллектуальными маркерами. Они имеют более высокую стоимость, но помимо информации о типе подземной коммуникации и ее точном местоположении позволяют сообщить инженеру дополнительную информацию, записанную в интеллектуальный маркер. Линейные же участки - рекомендуется маркировать стандартными электронными маркерами.

Маркировка компонентов подземных коммуникаций и особенностей сети

Коробки, камеры и другие компоненты

Для облегчения закрепления к оборудованию, установленному под землей или на уровне земли (в месте, которое позже может зарасти), компания Tempo также производит электронный маркер Spike меньшего размера, который может поставляться с фиксаторами, позволяющими закрепляться на боковой поверхности каналов и кабелей или на плоских поверхностях, например, на боковой стороне полимерной коробки, с помощью кабельной стяжки. Затем маркер просто надевается на фиксатор.

Маркерные поля

Катушки маркеров спроектированы таким образом, что максимальный отклик находится вертикально прямо над ними. Сферические маркеры имеют катушку на утяжеленном кардане, который автоматически выравнивается под действием силы тяжести. Маркер типа Spike длинный и тонкий, он разработан для вдавливания в почву/засыпку рядом с закапываемыми коммуникациями. Оба маркера, Omni Marker II и Spike Marker, имеют простую дипольную форму поля, поэтому их легко обнаружить. Марке OM-II можно обнаружить на глубине не менее 1,5 метра, а маркеры Spike, несмотря на свой небольшой размер, при вертикальной установке можно обнаружить на глубине 1,2 метра.

Непосредственно над каждым маркером локатор найдет «максимальный» отклик или «зону наилучшего восприятия», на которую можно положиться при проведении раскопок в этой ключевой точке сети. Наличие такой же маркировки других коммунальных служб позволит очень хорошо ориентироваться в местах, где при раскопках следует проявлять особую осторожность.

Маркеры для подземных коммуникаций

Высокая точность поиска подземных коммуникаций

Закапывание маркеров вместе с сооружаемыми коммунальными сетями или во время их ремонта дает еще одно преимущество – записи и карты не нужно обновлять немедленно.

Подрядчикам необходимо сделать несколько фотографий места установки, включая видимые ориентиры местоположения, например, фонарный столб или дерево. После этого, поскольку новые или отремонтированные коммунальные сети теперь отмечены с высокой точностью, их можно будет легко обнаружить с поверхности земли. Геодезисту через некоторое время после того, как подрядчики закончат работу на площадке, нужно будет просто создать или обновить подробную точную цифровую карту местности. К этому времени площадка будет уже свободна, поэтому данную работу можно будет выполнить точнее и быстрее, в удобное время и не создавая помех и задержек подрядчикам.

Для активного снижения рисков для населения и подрядчиков при проведении уличных работ в некоторых странах, штатах и крупных городах все чаще принимается новое законодательство, требующее точного отображения «подземного мира». Используя локатор маркеров с высокоточным приемником GNSS, можно обеспечить соответствие точности результатов новым законодательным требованиям.

Заключение

Системы электронной маркировки идеальны практически для всех видов подземных коммуникаций: труб канализации, водопровода, газовых труб, кабелей связи, силовых кабелей и других. Пассивные электронные маркеры предоставляют собой долговечные, простые в установке и недорогие средства для точного указания местоположения подземных коммуникаций. Эти системы можно использовать для множества целей во многих отраслях промышленности, но основная причина их использования заключается в повышении безопасности подземных коммуникаций, работающих на них или рядом с ними подрядчиков и других людей. Во время проведения монтажных или ремонтных работ в траншею вместе с коммуникациями устанавливаются обладающие высокоточной настройкой устройства. Следование при установке стандартному шаблону способно повысить точность проведения будущих земляных работ, сэкономить время, ресурсы и деньги, а также значительно повысить безопасность.