Title:
Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden verlegten elektrisch leitenden Kabeln und Rohleitungen
Kind Code:
U1


Abstract:

Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden (10) verlegten elektrisch leitenden Kabeln (11) und Rohleitungen mit
– zwei beabstandet zueinander und übereinander angeordneten Spulen (L1, L2) zum Empfang elektromagnetischer Wellen des Kabels (11) zur Feststellung des Vorhandenseins des Kabels (11), wobei eine erste Spule (L1) horizontal und eine zweite Spule (L2) vertikal ausgerichtet sind,
– einer dritten horizontal ausgerichteten Spule (L3) parallel und beabstandet zur ersten Spule (L1) zur Ermittlung der Tiefe des Kabels (11),
– einem mit den Spulen (L1, L2, L3) verbundenen Datenverarbeitungssystem, welches die Differenz der Signalstärken der ersten Spule (L1) und der zweiten Spule (L2) bildet und bei einer bestimmten Differenz die Tiefe des Kabels (11) im Erdboden (10) aus dem Abstand der ersten Spule (L1) und der dritten Spule (L3) und der Signalstärke der ersten Spule (L1) und/oder der dritten Spule (L3) ermittelt, und
– einer mit dem Datenverarbeitungssystem zusammengeschalteten Anzeigeeinrichtung (7).




Application Number:
DE202018100955U
Publication Date:
03/02/2018
Filing Date:
02/21/2018
Assignee:
Hagenuk KMT Kabelmeßtechnik GmbH, 01471 (DE)
International Classes:



Foreign References:
EP20988902009-09-09
Attorney, Agent or Firm:
Kailuweit & Uhlemann Patentanwälte Partnerschaft mbB, 01187, Dresden, DE
Claims:
1. Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden (10) verlegten elektrisch leitenden Kabeln (11) und Rohleitungen mit
– zwei beabstandet zueinander und übereinander angeordneten Spulen (L1, L2) zum Empfang elektromagnetischer Wellen des Kabels (11) zur Feststellung des Vorhandenseins des Kabels (11), wobei eine erste Spule (L1) horizontal und eine zweite Spule (L2) vertikal ausgerichtet sind,
– einer dritten horizontal ausgerichteten Spule (L3) parallel und beabstandet zur ersten Spule (L1) zur Ermittlung der Tiefe des Kabels (11),
– einem mit den Spulen (L1, L2, L3) verbundenen Datenverarbeitungssystem, welches die Differenz der Signalstärken der ersten Spule (L1) und der zweiten Spule (L2) bildet und bei einer bestimmten Differenz die Tiefe des Kabels (11) im Erdboden (10) aus dem Abstand der ersten Spule (L1) und der dritten Spule (L3) und der Signalstärke der ersten Spule (L1) und/oder der dritten Spule (L3) ermittelt, und
– einer mit dem Datenverarbeitungssystem zusammengeschalteten Anzeigeeinrichtung (7).

2. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Signalstärken der ersten Spule (L1) und der zweiten Spule (L2) mindestens ein Balken der Anzeigeeinrichtung (7) zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenz der Signalstärken ein Konfidenzintervall zugeordnet ist, wobei das Konfidenzintervall durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung (7) gekennzeichnet ist.

4. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einrichtung zur Bestimmung der Lage während der Bestimmung der Tiefe des Kabels (11) auf dem Erdboden (10) befindet.

5. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein die Tiefe des Kabels (11) aus einer Lookup-Tabelle in Abhängigkeit der Signalstärken der ersten Spule (L1) und der dritten Spule (L3) ermittelndes Datenverarbeitungssystem ist.

6. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein die Tiefe des Kabels (11) im Erdboden (10) mit D = (d·A3)/(A1 – A3) mitA3 = I/(D + d) undA1 = I/D mitA1 – induzierte Signalstärke in der ersten Spule (L1),
A3 – induzierte Signalstärke in der dritten Spule (L3),
I – Signalstärke des Stromes in dem zu ortenden Kabel (11),
d – Abstand der ersten Spule (L1) und der dritten Spule (L3) der Einrichtung und
D – Tiefe des Kabels (11) im Erdboden (10) ermittelndes Datenverarbeitungssystem ist.

7. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bestimmung der Lage eine rechtwinklig zu den Spulen (L1, L2, L3) angeordnete vierte Spule (L4) in z-Richtung aufweist, welche mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden ist.

8. Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein die Richtung des Kabels (11) in Bezug zur Position der Einrichtung über dem Kabel (11) bestimmendes Datenverarbeitungssystem ist.

9. Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenz der Signalstärken der ersten Spule (L1), der dritten Spule (L3) und der vierten Spule (L4) ein Konfidenzintervall zugeordnet ist, wobei das Konfidenzintervall durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung (7) gekennzeichnet ist.

10. Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bestimmung der Lage eine weitere zweite Spule (L5) beabstandet in Reihe zur zweiten Spule (L2) und eine weitere vierte Spule (L6) in z-Richtung beabstandet zur vierten Spule (L4) besitzt, welche mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden sind.

11. Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein in Abhängigkeit der Signalstärken die Tiefe des Kabels (11) und die Richtung des Kabels (11) in Bezug zur Position der Einrichtung ermittelndes Datenverarbeitungssystem ist.

12. Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenz der Signalstärken der Spulen (L1–L6) ein Konfidenzintervall zugeordnet ist, wobei das Konfidenzintervall durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung (7) gekennzeichnet ist.

13. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bestimmung der Lage eine Ortsbestimmungseinrichtung besitzt.

14. Einrichtung nach Schutzanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortsbestimmungseinrichtung ein satellitengestütztes globales Positionsbestimmungssystem ist.

Description:

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Bestimmung der Lage von im Erdboden verlegten elektrisch leitenden Kabeln und Rohleitungen.

Durch die Druckschrift EP 2 098 890 A2 ist Detektor zur Berechnung der Tiefe eines verborgenen Leiters bekannt. Der Detektor weist eine Mehrzahl von Antennen zum Detektieren eines elektromagnetischen Feldes, das durch den Leiter abgestrahlt wird, Mittel zum Berechnen der Tiefe des Leiters und Mittel zum Anzeigen der berechneten Tiefe des Leiters auf. Die berechnete Tiefe wird nur angezeigt, wenn sich der Detektor innerhalb eines bestimmten Bereichs über dem Leiter befindet.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel im Erdboden einfach zu bestimmen und dessen Tiefe zu ermitteln.

Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die Einrichtungen zur Bestimmung der Lage von im Erdboden verlegten elektrischen Kabeln zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass ein Kabel einfach bestimmbar und dessen Tiefe ermittelbar ist.

Dazu weist die Einrichtung zwei beabstandet zueinander und übereinander angeordneten Spulen zum Empfang elektromagnetischer Wellen des Kabels zur Feststellung des Vorhandenseins des Kabels auf, wobei eine erste Spule horizontal und eine zweite Spule vertikal ausgerichtet sind. Weiterhin besitzt diese eine dritte horizontal ausgerichtete Spule parallel und beabstandet zur ersten Spule zur Ermittlung der Tiefe des Kabels. Die Spulen sind mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden, welches

  • – die Differenz der Signalstärken der ersten Spule und der zweiten Spule bildet und
  • – bei einer bestimmten Differenz die Tiefe des Kabels im Erdboden aus dem Abstand der ersten Spule und der dritten Spule und der Signalstärke der ersten Spule und/oder der dritten Spule ermittelt. Darüber hinaus ist das Datenverarbeitungssystem mit einer Anzeigeeinrichtung zusammengeschaltet.

Die Einrichtung mit den beiden übereinander angeordneten Spulen zum Empfang elektromagnetischer Wellen des Kabels nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur Feststellung des Vorhandenseins eines Stromflusses in diesem Kabel.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage ist insbesondere ein Bestandteil eines Handgeräts, so dass eine Feldanwendung gegeben ist. Zur Energieversorgung ist die Einrichtung zur Bestimmung der Lage mit einem Akkumulator als Energiequelle verbunden, der dazu ein Bestandteil des Handgeräts ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 14 angegeben.

Den Signalstärken der ersten Spule und der zweiten Spule ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 mindestens ein Balken der Anzeigeeinrichtung zugeordnet.

Der Differenz der Signalstärken ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 ein Konfidenzintervall zugeordnet, wobei das Konfidenzintervall durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung gekennzeichnet ist. Die Differenz der Signalstärken der ersten Spule und der zweiten Spule ergeben das Delta, welches die Basis für das Konfidenzintervall bildet. Das Konfidenzintervall kann so als Grenze verstanden werden, ab welcher eine ermittelte Tiefe als vertrauenswürdig angenommen wird.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage befindet sich nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 während der Bestimmung der Tiefe des Kabels auf dem Erdboden.

Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 ein die Tiefe des Kabels aus einer Lookup-Tabelle in Abhängigkeit der Signalstärken der ersten Spule und der dritten Spule ermittelndes Datenverarbeitungssystem.

Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 ein die Tiefe des Kabels im Erdboden mit D = (d·A3)/(A1 – A3) mitA3 = I/(D + d) undA1 = I/D mit

A1
– induzierte Signalstärke in der ersten Spule xx,
A3
– induzierte Signalstärke in der dritten Spule xx,
I
– Signalstärke des Stromes in dem zu ortenden Kabel,
d
– Abstand der ersten Spule und der dritten Spule der Einrichtung und
D
– Tiefe des Kabels im Erdboden
ermittelndes Datenverarbeitungssystem.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage weist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 eine rechtwinklig zu den Spulen angeordnete vierte Spule in z-Richtung auf, welche mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden ist.

Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 ein die Richtung des Kabels in Bezug zur Position der Einrichtung über dem Kabel bestimmendes Datenverarbeitungssystem.

Der Differenz der Signalstärken der ersten Spule, der dritten Spule und der vierten Spule ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 ein Konfidenzintervall zugeordnet, wobei welches durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung gekennzeichnet ist.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage besitzt nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 eine weitere zweite Spule beabstandet in Reihe zur zweiten Spule und eine weitere vierte Spule in z-Richtung beabstandet zur vierten Spule, welche mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden sind.

Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 ein in Abhängigkeit der Signalstärken die Tiefe des Kabels und die Richtung des Kabels in Bezug zur Position der Einrichtung ermittelndes Datenverarbeitungssystem.

Der Differenz der Signalstärken der Spulen ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 ein Konfidenzintervall zugeordnet, welches durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung gekennzeichnet ist.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage besitzt nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 13 eine Ortsbestimmungseinrichtung.

Die Ortsbestimmungseinrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 14 ein satellitengestütztes globales Positionsbestimmungssystem.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

1 eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden verlegten elektrisch leitenden Kabeln und Rohleitungen mit drei Spulen in einer Blockdarstellung,

2 eine Anordnung von drei Spulen einer Einrichtung zur Bestimmung der Lage von derartigen Kabeln und Rohleitungen,

3 ein Diagramm mit einer Signalstärke in Abhängigkeit eines seitlichen Abstands von einem Kabel im Erdboden,

4 eine Ermittlung der Tiefe eines Kabels oder Rohleitung im Erdboden und

5 eine Anordnung von sechs Spulen einer Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden verlegten elektrisch leitenden Kabeln und Rohleitungen.

Eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden 10 verlegten elektrisch leitenden Kabeln 11 und Rohleitungen besteht im Wesentlichen aus drei Spulen L1, L2, L3 und einem Datenverarbeitungssystem in Verbindung mit einer Anzeigeeinrichtung 7.

Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden 10 verlegten elektrisch leitenden Kabeln 11 und Rohleitungen mit drei Spulen L1, L2, L3 in einer prinzipiellen Blockdarstellung.

Das Datenverarbeitungssystem ist mit einer ersten Spule L1, einer zweiten Spule L2 und einer dritten Spule L4 verbunden. Eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden 10 verlegten elektrisch leitenden Kabeln 11 und Rohleitungen als Handgerät weist darüber hinaus im Wesentlichen die Anzeigeeinrichtung 7 und einen Akkumulator 9 zur Energieversorgung auf.

Dazu kann die Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden 10 verlegten elektrisch leitenden Kabeln 11 und Rohleitungen eine Sensoreinheit 1 und eine Verarbeitungseinheit 2 mit der Anzeigeeinrichtung 7 aufweisen. Die Sensoreinheit 1 besitzt die Spulen L1, L2, L3 die über jeweils einen Verstärker 3 mit einem Analog-Digital-Wandler 4 in Verbindung mit einem Signalprozessor 5 verbunden sind. Die Verarbeitungseinheit 2 als separates Handgerät besitzt einen Mikrocontroller 6 in Verbindung mit der Anzeigeeinrichtung 7. Wenigstens der Signalprozessor 5 und der Mikrocontroller 6 sind zusammen das Datenverarbeitungssystem. Der Mikrocontroller 6 kann weiterhin mit einer Audioeinheit 8 als Bestandteil der Verarbeitungseinheit 2 sein. Die Sensoreinheit 1 und die Verarbeitungseinheit 2 können separate miteinander verbundene Geräte oder zusammen ein Gerät sein.

Die 2 zeigt eine Anordnung von verbunden drei Spulen L1, L2, L3 einer Einrichtung zur Bestimmung der Lage von derartigen Kabeln 11 und Rohleitungen in einer prinzipiellen Darstellung.

Zur Feststellung des Vorhandenseins des elektrischen Kabels 11 sind zwei Spulen L1, L2 zum Empfang elektromagnetischer Wellen nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur Feststellung des Vorhandenseins eines Stromflusses in dem Kabel 11 beabstandet zueinander und übereinander angeordnet. Dabei sind die erste Spule L1 horizontal und die zweite Spule L2 vertikal ausgerichtet. Zur Ermittlung der Tiefe befindet sich die dritte horizontal ausgerichtete Spule L3 parallel und beabstandet zur ersten Spule L1.

Die Spulen L1, L2, L3 sind mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden, welches die Differenz der Signalstärken der ersten Spule L1 und der zweiten Spule L2 bildet und bei einer bestimmten Differenz die Tiefe des Kabels 11 im Erdboden 10 aus dem Abstand der ersten Spule L1 und der dritten Spule L3 und der Signalstärke der ersten Spule L1 und/oder der dritten Spule L3 ermittelt.

Die 3 zeigt ein Diagramm mit einer Signalstärke in Abhängigkeit eines seitlichen Abstands von einem Kabel 11 oder einer Rohleitung im Erdboden 10 in einer prinzipiellen Darstellung.

Für die nachfolgende Betrachtung wird davon ausgegangen, dass ein ideales elektromagnetisches Feld um ein gerades langes, horizontal verlegtes elektrisches Kabel 11 vorliegt. Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden 10 verlegten elektrisch leitenden Kabeln 11 und Rohleitungen verfügt über zwei Stabkernspulen als erste Spule L1 und als zweite Spule L2. Die erste Spule L1 liefert ein Signalmaximum, wenn sie sich genau oberhalb dem Kabel 11 befindet, die zweite Spule L2 liefert an dieser Stelle ein Signalminimum. Die Signalstärke ist bei beiden Spulen L1, L2 gleich, wenn ein seitlicher Winkel von 45° zur Lage des Kabels 11 erreicht ist.

Die Werte des Diagramms sind bezogen auf einen Abstand des Kabels 11 von einem Meter (Abszisse, x-Achse). Es ist zu erkennen, dass die Signalstärke der ersten Spule L1 und die der zweiten Spule L2 am rechten oder linken Punkt (seitlicher Winkel gleich 45°) mit einem seitlichen Abstand von einem Meter gleich sind. Daraus kann ein Punkt festgelegt werden, an dem sich die Einrichtung zur Bestimmung der Lage ausreichend genau für eine Tiefenmessung über dem Kabel 11 befindet. Das kann beispielsweise eine Pegeldifferenz (Delta) von 11dB sein, was ungefähr einem Drittel von 45° entspricht. Man könnte auch genauso 15dB oder 20dB definieren, so dass der Winkel kleiner ist. In der 3 zeigt die linke Ordinate (y-Achse) den Signalpegel in V und die rechte Ordinate (y-Achse) die Pegeldifferenz in dB. Weiterhin sind

  • – Volllinie – Signal der ersten Spule (L1),
  • – gestrichelte Linie – Signal der zweiten Spule (L2) und
  • – gepunktete Linie – Pegeldifferenz in dB.

Der Signalstärke der ersten Spule L1 und der Signalstärke der zweiten Spule L2 kann mindestens ein Balken der Anzeigeeinrichtung 7 zugeordnet sein. Darüber hinaus

  • – können sich die Balken entsprechend der Signalstärke aufeinander zu oder voneinander weg bewegen oder
  • – können die Balken parallel zueinander angeordnet sein und/oder
  • – kann eine Skala vorhanden sein.

Der Differenz der Signalstärken kann ein Konfidenzintervall zugeordnet sein, welches durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung 7 gekennzeichnet ist.

Die Tiefe des Kabels 11 kann mittels des Datenverarbeitungssystems aus einer Lookup-Tabelle in Abhängigkeit der Signalstärken der ersten Spule L1 und der dritten Spule L3 ermittelt werden.

Die 4 zeigt eine Ermittlung der Tiefe eines Kabels 11 oder einer Rohleitung im Erdboden 10 in eine prinzipiellen Darstellung.

Die Tiefe des Kabels 11 im Erdboden 10 kann mittels des Datenverarbeitungssystems mit D = (d·A3)/(A1 – A3) mitA3 = I/(D + d) undA1 = I/D mit

A1
– induzierte Signalstärke in der ersten Spule L1,
A3
– induzierte Signalstärke in der dritten Spule L3,
I
– Signalstärke des Stromes in dem zu ortenden Kabel 11,
d
– Abstand der ersten Spule L1 und der dritten Spule L3 der Einrichtung und
D
– Tiefe des Kabels 11 im Erdboden 10
ermittelt werden.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage kann in einer Ausführungsform weiterhin eine rechtwinklig zu den Spulen L1, L2, L3 angeordnete vierte Spule L4 in z-Richtung aufweisen, welche mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden ist.

Die 5 zeigt eine Anordnung von sechs Spulen L1 bis L6 einer Einrichtung zur Bestimmung der Lage von im Erdboden 10 verlegten elektrisch leitenden Kabeln 11 und Rohleitungen in einer prinzipiellen Darstellung.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Lage kann in einer weiteren Ausführungsform eine weitere zweite Spule L5 beabstandet in Reihe zur zweiten Spule L2, eine vierte Spule L4 in z-Richtung und eine weitere vierte Spule L6 in z-Richtung beabstandet zur vierten Spule L4 besitzen, welche mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden sind.

Das Datenverarbeitungssystem ist dazu ein in Abhängigkeit der Signalstärken die Tiefe des Kabels 11 und die Richtung des Kabels 11 in Bezug zur Position der Einrichtung ermittelndes Datenverarbeitungssystem. Der Differenz der Signalstärken der Spulen L1 bis L6 kann ein Konfidenzintervall zugeordnet sein, welches durch wenigstens eine Farbabbildung der Anzeigeeinrichtung 7 gekennzeichnet ist. Dazu kann sich insbesondere wenigstens eine Farbe ändern.

In einer weiteren Ausführungsform besitzt die Einrichtung zur Bestimmung der Lage eine Ortsbestimmungseinrichtung in Form eines satellitengestützten globalen Positionsbestimmungssystems.

Bezugszeichenliste

1
Sensoreinheit
2
Verarbeitungseinheit
3
Verstärker
4
Analog-Digital-Wandler
5
Signalprozessor
6
Mikrocontroller
7
Anzeigeeinrichtung
8
Audioeinheit
9
Akkumulator
10
Erdboden
11
Kabel
L1 bis L6
Spulen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • EP 2098890 A2 [0002]