埋地管道用電子標(biāo)簽定位方案的設(shè)計

《GB50028-2006城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》推薦中壓和低壓燃?xì)夤艿酪擞镁垡蚁┕懿?。與鋼管相比，聚乙烯管材具有不腐蝕、抗土壤沉降、施工簡便、造價便宜等突出優(yōu)點(diǎn)，弱點(diǎn)是在地面探查確定管道埋地的具體位置較為困難，導(dǎo)致其后第三方施工時挖斷、鉆穿管道事故時有發(fā)生[1]。

目前國內(nèi)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿涝絹碓蕉嗟厥褂秒娮訕?biāo)簽進(jìn)行定位，電子標(biāo)簽埋設(shè)在管道周邊，通過地面探查其位置來判斷管道路由。與以往的示蹤線相比，電子標(biāo)簽可以最大限度消除誤判[2]。然而，現(xiàn)實(shí)中常常忽視管道定位方案技術(shù)設(shè)計，簡單地統(tǒng)一選型，導(dǎo)致實(shí)際效果大打折扣?；蛉窟x用低檔產(chǎn)品無法獲取必要的安全管理數(shù)據(jù)，或全部選用高檔產(chǎn)品造成不必要的浪費(fèi)，更常見的是選用高檔產(chǎn)品，又試圖通過減少用量以降低工程總造價，結(jié)果影響到管道運(yùn)行安全。

根據(jù)城鎮(zhèn)埋地燃?xì)夤艿兰案黝愲娮訕?biāo)簽的特點(diǎn)，進(jìn)行合理的定位技術(shù)方案設(shè)計，對于經(jīng)濟(jì)合理地保證燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行具有特別重要的意義。

1.電子標(biāo)簽工作原理

電子標(biāo)簽系統(tǒng)由埋地電子標(biāo)簽及地面探測器兩部分組成，高檔電子標(biāo)簽內(nèi)置只讀或讀寫的芯片，存貯管段和管件特點(diǎn)等相關(guān)信息的代碼（圖1）。

當(dāng)探測器接近電子標(biāo)簽時，其所發(fā)射特定頻率的無線電波，使電子標(biāo)簽內(nèi)部與之頻率相應(yīng)的線圈與電容發(fā)生諧振產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流的磁場信號又可被探測器感知，信號最強(qiáng)點(diǎn)即為電子標(biāo)簽上方地表[3]。這有點(diǎn)類似手電筒和反光鏡的關(guān)系，探測器相當(dāng)于手電筒，電子標(biāo)簽相當(dāng)于反光鏡（圖2）。憑借吸收的能量，電子標(biāo)簽還可發(fā)送出存貯在芯片中的相關(guān)信息，供探測器接收。

不同諧振頻率的電子標(biāo)簽用于標(biāo)識不同種類的管線（如燃?xì)?、自來水、電纜等），探測器設(shè)定不同頻率，可以選擇性尋找某類電子標(biāo)簽，其他種類電子標(biāo)簽不會響應(yīng)，這在地下管網(wǎng)繁雜交叉、重疊時尤其可貴，能有效區(qū)別不同的管道，避免誤判[4]。

2.各類電子標(biāo)簽技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比

（1）全向電子標(biāo)簽

全向電子標(biāo)簽是內(nèi)有三組正相交諧振線圈的塑料棱球。三組線圈同時受激諧振產(chǎn)生的全向磁場，使探測器無論自哪個方位接近都能產(chǎn)生最佳響應(yīng)，在距離電子標(biāo)簽5m遠(yuǎn)處就可以感知到電子標(biāo)簽的信號，從而實(shí)現(xiàn)快速查找。此類標(biāo)簽配置有可讀寫芯片，最多存儲2000個字符的數(shù)據(jù)，包括坐標(biāo)位置、埋深、管徑、管件名稱、防腐方式、壓力等級、建設(shè)日期、施工單位、維護(hù)記錄等，主要缺點(diǎn)是價格昂貴。

（2）單向電子標(biāo)簽

單向電子標(biāo)簽內(nèi)部只有一組諧振線圈，所以價格明顯低于全向電子標(biāo)簽，外形有圓球型、圓柱型兩類。圓球型電子標(biāo)簽的內(nèi)部有防凍液，可以使線圈漂浮，將其隨意埋在管溝內(nèi)或埋設(shè)后發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，線圈都自動保持在水平狀態(tài)，以便于地面快速查找[5]。圓柱型電子標(biāo)簽則要求垂直埋設(shè)，此時線圈呈水平方位。依據(jù)高徑比，其又細(xì)分為碟型、柱型、釘型等，以滿足不同工況需求。扁平的碟型適合安裝在井蓋上；圓球型、柱型電子標(biāo)簽用尼龍扎帶捆綁埋設(shè)在管道附近；細(xì)長的釘型電子標(biāo)簽通常安裝在地表0.5m深的鉆孔內(nèi)，與管道無連接。此類電子標(biāo)簽共同特點(diǎn)是具有方向性，探測器位于這些電子標(biāo)簽上方時，響應(yīng)信號強(qiáng)度與全向電子標(biāo)簽相當(dāng)，但偏離正上方則響應(yīng)信號減弱較快，感知半徑在3m左右。單向電子標(biāo)簽分帶芯片的電子信息標(biāo)簽和無芯片的電子定位標(biāo)簽兩種，電子信息標(biāo)簽價格高于電子定位標(biāo)簽，具體差值取決于芯片性能。

（3）環(huán)型電子標(biāo)簽

環(huán)型電子標(biāo)簽也屬于單向電子定位標(biāo)簽，與其他各種電子標(biāo)簽的根本差別在于其安裝方式。從工作原理可知，每個電子標(biāo)簽都獨(dú)立工作，無相互連接關(guān)系，但也由于這個特點(diǎn)，單個電子標(biāo)簽錯位就不宜發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常有第三方施工后將電子標(biāo)簽丟棄或隨意埋在偏離管道的位置。環(huán)型電子標(biāo)簽直接套在管道外側(cè)，這樣就徹底杜絕其與管道分離的風(fēng)險。此時單組諧振線圈與地面并非水平狀態(tài)，不利于地面快速查找，可對于第三方施工前必須準(zhǔn)確定位，查找速度要求并不高，但希望更密集的定位點(diǎn)。環(huán)型電子標(biāo)簽均不帶芯片，且結(jié)構(gòu)簡單，價格僅為全向電子標(biāo)簽的一半，恰滿足這種要求。

3.定位技術(shù)設(shè)計原則

（1）定位點(diǎn)分類及選型

A類為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。今后第三方施工可能性較大，一旦損壞影響巨大且修復(fù)困難，如大型定向鉆穿越河流兩端，不可中斷的交通干線穿越兩端。此類穿越段地表難以設(shè)置定位點(diǎn)，需要從兩端取得盡可能多的管道信息，指導(dǎo)整個管段的維護(hù)管理。A類節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置全向電子標(biāo)簽，芯片記錄坐標(biāo)位置、埋深、管徑、壓力等級、穿越方向、建設(shè)日期、施工單位等。

B類為重要節(jié)點(diǎn)。如直埋彎管的兩端，三通、四通、變徑點(diǎn)，與其他地下管道的交叉點(diǎn)，破損維修過的位置。此類節(jié)點(diǎn)是管道走向的控制點(diǎn)，也是安全管理的薄弱點(diǎn)。B類節(jié)點(diǎn)宜設(shè)置帶芯片單向電子標(biāo)簽，芯片記錄坐標(biāo)位置、埋深、管徑、管件名稱、壓力等級、施工單位、維修記錄等。

C類為一般節(jié)點(diǎn)。如各類閥門，不可見的井蓋，預(yù)留盲端，變坡點(diǎn)等。C類節(jié)點(diǎn)宜設(shè)置無芯片單向電子標(biāo)簽。

D類為非節(jié)點(diǎn)。平直管段每間距20m，直埋彎管的弧形段每間隔2m。D類非節(jié)點(diǎn)宜設(shè)置環(huán)型電子標(biāo)簽。

（2）根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境調(diào)整布局

定位技術(shù)設(shè)計方案應(yīng)具有遠(yuǎn)瞻性，一是定位點(diǎn)要避開今后可能難以檢測的位置；二是要避免所取信息重復(fù)，造成不必要浪費(fèi)；三要充分考慮今后第三方施工破壞風(fēng)險，設(shè)置必要的冗余定位點(diǎn)。

4.結(jié)束語

電子標(biāo)簽是城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦毓艿蓝ㄎ坏挠行侄?，忽視定位技術(shù)設(shè)計，簡單地統(tǒng)一選型，會導(dǎo)致實(shí)際效果大打折扣。根據(jù)各類電子標(biāo)簽特點(diǎn)及適用條件，結(jié)合管道上各種節(jié)點(diǎn)的具體情況，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，分類選擇不同的電子標(biāo)簽，并依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境調(diào)整布局，才能經(jīng)濟(jì)合理地保證燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：趙靜）