DE4328031A1 - Verfahren zum Erkennen einer Fehlstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Fehlstelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Erkennen von Fehlstelle in sogenannten nicht begehbaren Rohren, insbesondere Kanalisationsrohren, mit einem Innendurchmes­ ser kleiner 1 m. Es ist bekannt, ein derartiges von innen dadurch auf eine mögliche Fehlstelle zu überprüfen, daß an einem sogenannten Kontrollschacht (Kontrollöffnung) ein sogenannter Molch in das zu überprüfende Rohr eingebracht wird. Dieser Molch besteht aus einem elektrisch angetrie­ benen Fahrwagen, an dem zumindest eine Videokamera und ge­ gebenenfalls eine zugehörige Beleuchtungseinrichtung befe­ stigt ist. Der Molch ist über mindestens ein Kabel mit einer Steuerzentrale verbunden, die sich außerhalb des Kontrollschachts (Kontrollöffnung) befindet und die bei­ spielsweise in einem Kraftfahrzeug installiert wird. In der Steuerzentrale erfolgt eine Fernbedienung des Fahrwa­ gens und/oder der Videokamera sowie eine Auswertung der von der Videokamera ausgesandten (Video-)Signale.

Ein solches Verfahren hat den Nachteil, daß lediglich eine Auswertung im sichtbaren optischen Spektralbereich und/oder in einem daran angrenzenden Spektralbereich, z. B. dem Infrarotbereich, ermöglicht wird. Damit ist in nachteiliger Weise lediglich ein Teil der möglichen Fehl­ stellen erkennbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsge­ mäßes Verfahren anzugeben, mit dem in kostengünstiger und zuverlässiger Weise eine optisch nicht erkennbare Fehl­ stelle erkennbar wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine mögliche Fehlstelle erkennbar wird, z. B. eine Korrosion an der Außenseite des Rohres, ein dem Rohr benachbarter Hohlraum, sowie eine Hinterspülung des Rohres.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß insbesondere nicht begehbare Kanalisationsrohre, die einen Innendurch­ messer kleiner 1 Meter besitzen, im allgemeinen aus einem nichtmetallischen Material, z. B. gebranntem Ton, Keramik oder Beton, bestehen. Ein solches Material ist zumindest zum Teil für elektromagnetische Strahlung durchlässig, die auch in der Radartechnik verwendet wird. Zur Überprüfung solche Rohre sind daher aus der Radartechnik an sich be­ kannte Verfahren anwendbar. Die Kombination solcher Ver­ fahren mit den bereits erwähnten optischen Verfahren er­ möglicht eine kostengünstige, zuverlässige und schnelle Überprüfung eines Rohres.

Zum Überprüfen eines Kanalisationsrohres, das im Erdboden verlegt ist, kann das nachfolgend beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft mit einem Verfahren kombiniert wer­ den, das in der am gleichen Tag eingereichten deutschen Patentanmeldung P . . . (internes Aktenzeichen: UL 92/66) näher beschrieben ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Bei dem eingangs erwähnten Fahrwagen, der zumindest mit einer Videokamera bestückt ist, wird an seinem vorderen Ende (dem Kabelanschluß gegenüberliegenden Ende) eine um die Längsachse des Molches oder des Rohres drehbare Anten­ nenanordnung angebracht. Diese befindet sich vorzugsweise innerhalb eines sogenannten Radoms, das die Antennenanord­ nung vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit, schützt. Die Antennenanordnung wird für eine breitbandige elektromagnetische Strahlung ausgelegt, z. B. für den Fre­ quenzbereich 1 GHz bis 2 GHz oder 2 GHz bis 4 GHz oder 6 GHz bis 10 GHz oder eine Kombination der Frequenzbereiche. Dabei ist der gewählte Frequenzbereich von dem Anwendungs­ fall abhängig, insbesondere von Bodenbeschaffenheit sowie der gewünschten Eindringtiefe und/oder Tiefenauflösung. Die Antennenanordnung besteht aus einer Sendeantenne, die vorzugsweise als Hornstrahler ausgebildet wird, und einer davon getrennten Empfangsantenne, die z. B. ebenfalls ein Hornstrahler ist. Alternativ dazu sind weitere breitban­ dige Antennenanordnungen, z. B. Spiralantennen, verwendbar. Die Antennenanordnung wird nach einem aus der Radartech­ nik bekannten FMCW-Verfahren ("frequency modulation conti­ nous wave") betrieben,: das auch als (Radar-)Dauerstrich- Verfahren mit einer Frequenzmodulation bezeichnet werden kann. (Es wird beispielsweise mit einer Sendeleistung von 30 mW, einer Rampendauer von 12,8 ms sowie einer Abtast­ frequenz von 7 kHz gearbeitet.) Vorzugsweise wird die Mo­ dulation des FMCW-Radars mit einer linearen Kennlinie aus­ gebildet, um einen linearen Zusammenhang zwischen den Echozentren und der abgemischten Niederfrequenz zu erhal­ ten. Die reflektierten, z. B. von der Rohrinnenwand, der Rohraußenwand, dem das Rohr umgebenden Material, Strah­ lungsanteile werden von der Antennenanordnung empfangen, mit einem aus der Radartechnik bekannten Verfahren mit Hilfe der Datenverarbeitungsanlage verarbeitet und auf ei­ nem Sichtschirm dargestellt, vorzugsweise in einer räumli­ chen dreidimensionalen Darstellungsweise (3D-Darstellung). Damit ist eine zuverlässige und kostengünstige Erkennung und/oder Klassifizierung von Fehlstellen und/oder der diese umgebenden Bereiche, z. B. Hohlräume, Hinterspülun­ gen, kontaminierte Erdbereiche, möglich. Es sind auch mög­ liche Fehlstellen, z. B. Korrosion der Außenwand, erkenn­ bar.

Es ist nun besonders vorteilhaft, diese 3D-Darstellungen mit den von der Videokamera erzeugten (optischen) Auswer­ tungen zu kombinieren. Dieses ist möglich, da die Anord­ nungen der Videokamera und der Antennenanordnung auf dem Molch bekannt sind. Weiterhin wird die räumliche Lage des Molches sowie die Lage (Blickrichtung) der Videokamera so­ wie der Antennenanordnung mit Hilfe von Lagesensoren er­ mittelt. Mit diesen Informationen ist eine zuverlässige Zuordnung der an sich unterschiedlichen (voneinander unab­ hängigen) Daten möglich. Eine solche Kombination ermög­ licht eine besonders genaue und zuverlässige Ermittlung und Klassifikation einer Fehlstelle.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs­ beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere an­ wendbar. Beispielsweise ist es möglich, die Frequenz und/oder den Frequenzbereich der Antennenanordnung um­ schaltbar zu gestalten, z. B. auf einen Frequenzbereich kleiner 2 GHz. Damit ist es beispielsweise möglich, mit einer hohen Frequenz die Wandung des Rohres zu überprüfen und bei einer Fehlstelle, z. B. einem Loch, auf eine nied­ rige Frequenz umzuschalten, um damit die genauen Ausmaße eines möglicherweise kontaminierten Erdreiches zu ermit­ teln. Weiterhin ist es möglich, andere Rohre, z. B. Was­ serrohre, zu überprüfen sowie von einer Schutz- und/oder Isolierschicht ummantelte Rohre.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erkennen einer Fehlstelle in einem Rohr, insbesondere in einem Kanalisationsrohr, wobei

• - ein Fahrwagen in dem Rohr bewegt wird,
• - auf dem Fahrwagen zumindest eine Videokamera befestigt wird,
• - der Fahrwagen und die Videokamera über ein Kabel mit ei­ ner Steuerzentrale, die sich außerhalb des Rohres befin­ det und in der eine Steuerung des Fahrwagens und der Vi­ deokamera sowie eine Auswertung der Signale der Videoka­ mera erfolgt, verbunden werden und
• - der Ort des Fahrwagens mit Hilfe der Länge des abgespul­ ten Kabels bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet
• - daß an dem Fahrwagen zusätzlich eine um die Längsachse des Rohres drehbare Antennenanordnung befestigt wird,
• - daß die Antennenanordnung eine Sende- und eine Empfangsantenne für elektromagnetische Strahlung enthält,
• - daß die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit von dem Material der Wandung des Rohres so gewählt wird, daß die Wandung von der Strahlung zumindest teilweise durchdrungen wird,
• - daß von der Wandung und/oder von dem das Rohr um­ gebenden Material reflektierte Strahlung von der Empfangsantenne empfangen und in der Steuerzen­ trale ausgewertet wird, und
• - daß die von der Videokamera und der Empfangsan­ tenne ausgesandten Signale in der Steuerzentrale korreliert und auf einem Sichtschirm dargestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung nach einem aus der Radartechnik be­ kannten FMCW-Verfahren betrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die von der Antennenanordnung empfange­ nen Signale in der Steuerzentrale mit Hilfe einer digital arbeitenden Datenverarbeitungsanlage ausgewertet und zu­ mindest räumlich zweidimensionaler Form auf einem Sicht­ schirm dargestellt werden.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerzentrale

• - die von der Videokamera ausgesandten Videosignale auf einem Sichtschirm dargestellt werden,
• - die von der Antennenanordnung empfangenen Signale auf einem Sichtschirm dargestellt werden und
• - zumindest bei Vorliegen einer Fehlstelle die Dar­ stellung der Videokamera und der Antennenanordnung korreliert werden.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine breitbandige elektromagnetische Strahlung zur Anwendung gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Antennenanordnung entweder mindestens eine einzelne Antenne, die sowohl als Sende- oder Empfangsantenne dient oder in einer anderen Ausfüh­ rung als Anordnung aus zwei Antennen, die als getrennte Sende-/Empfangsantennen fungieren, ausgebildet werden.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung mindestens eine Horn- und/oder Spiralantenne enthält.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung sich innerhalb eines Radoms befindet.