domingo , septiembre 23 2018
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Sistema de medida EM para la detección de servicios enterrados

“La plataforma hardware/software de National Instruments ha permitido un rápido desarrollo de la parte de adquisición de datos, gracias a las librerías de alto nivel utilizadas en LabVIEW. Se ha aprovechado la potencia del software para el análisis de los datos obtenidos, gracias a las librerías de análisis espectral.”

 

El Reto:

 
Desarrollar un sistema de medida automatizado de señales Electro-Magnéticas (EM) para la detección de líneas de tensión y tuberías metálicas e integrar el sistema con otros sistemas de medidas (Georradar, GPS y odómetro) con el objetivo de construir un vehículo de empuje manual capaz de mapear los servicios instalados en el subsuelo.

 
La Solución:

 
Xpresa Geophysics tiene una gran experiencia en el análisis de estructura y servicios del subsuelo (instalaciones de tuberías, cableado, etc.), siempre usando las técnicas más innovadoras basadas en técnicas no destructivas. Xpresa y Endesa Distribución añaden a las tecnologías usadas la medición de la intensidad del campo EM entre los 50HZ-200KHz, generando una planimetría que permite identificar las líneas eléctricas y los servicios metálicos; estas medidas complementan la imagen tridimensional de alta resolución aportada por la matriz de georradar desarrollada en otra fase del proyecto.
Asoindel aporta sus conocimientos para la implementación de los algoritmos de adquisición y procesado de datos para el análisis de señales EM.
El sistema de medida permite trabajar en modo pasivo (detección de líneas que transportan electricidad alterna) o en modo activo (tuberías metálicas a las que se les induce o inyecta un corriente que es medido en superficie a lo largo del servicio). La medida de los sensores EM y georradar se realiza simultáneamente. Una vez realizado el proceso de rastreo de la superficie, los datos generados se sincronizan mediante la medida de tiempo (timestamp), de recorrido (odómetro) y de posición (GPS) para su análisis posterior. Dicho análisis permite determinar de manera concreta los diferentes servicios ubicados en el subsuelo, pudiendo generar una cartografía en 3D de detalle de los diferentes servicios enterrados.
El uso de matrices de sensores y la medida simultánea de los dos sistemas permite llevar a cabo la tarea de análisis de forma más rápida, este aumento de productividad hace posible la adquisición de datos en toda la superficie de interés, en vez del estudio mediante medidas puntuales y perfiles como se ha hecho hasta día de hoy.
 

Solución propuesta
 

Para el sistema de medidas EM se ha desarrollado expresamente unos sensores de 3 ejes (X, Y y Z) que permiten medir campos electromagnéticos en cualquier dirección. Esos sensores tiene un ancho de banda tal que les permite trabajar en modo pasivo (para la detección de señales eléctricas a 50 ó 60Hz) o en modo activo (señales de hasta 200kHz que se inyectan mediante una fuente y permite rastrear tuberías metálicas). En un primer prototipo se ha utilizado un sensor de 3 ejes, pero está previsto utilizar 3 sensores simultáneos para aumentar el ancho físico de inspección y un cuarto para el cálculo de la profundidad de los servicios. Los sensores están auto-amplificados y van conectados al compactDAQ para la adquisición de datos. El software desarrollado en LabVIEW permite configurar la adquisición (frecuencia de muestreo, tiempo de medida, etc.) para optimizar el uso en diferentes escenarios (pasivo, activo y mixto). Una vez se introducen los parámetros de adquisición se pasa a una pantalla donde se introducen los datos informativos relacionados con el proyecto.
Cuando el sistema se activa, existen diferentes modos de trabajo: Disparo manual (para la verificación del sistema y medidas puntuales específicas), modo de disparo automático (para pruebas manuales) y modo de disparo normal (basado en la distancia proporcionada por el odómetro, para hacer medidas equidistantes).
Cuando se da el disparo, se realiza la medida basada en los parámetros de adquisición y la trama es procesada. El procesado de datos trabaja en el dominio de la frecuencia, donde un algoritmo permite escanear las frecuencias de interés, combinando las medidas de los diferentes ejes para detectar los diferentes servicios.
Los datos se muestran de diferentes formas al usuario, tanto numérica como gráficamente. Diferentes opciones gráficas muestran al operario información sobre la medida que están realizando on-line. Los datos son también guardados a disco para su análisis off-line y para correlar los datos con las otras medidas de la inspección (GPS y georradar). Un análisis intensivo basado en inversión y correlación permite ubicar la situación exacta de los servicios en un mapa 3D del subsuelo, combinando las diferentes medidas. Tanto los sensores de medida EM como los de georradar, la instrumentación y el PC van alimentados por baterías. Todo el sistema se ubica en un vehículo diseñado para moverse en ámbito urbano. Éste sistema compacto y autónomo permite realizar las medidas de campo que se analizarán a posteriori para obtener la cartografía tridimensional CAD en detalle.
 

Conclusión

 
La elección de la plataforma hardware/software de National Instruments ha permitido un rápido desarrollo de la parte de adquisición de datos, gracias a las librerías de alto nivel utilizadas en LabVIEW. A partir de aquí se ha aprovechado la potencia del software para el análisis de los datos obtenidos, gracias a las librerías de análisis espectral. Finalmente las diferentes opciones de representación gráfica (a nivel espectral y mapas de intensidad) ofrecen al operario información detallada durante el momento de realización de las medidas. En lo que respecta al sistema de medida EM se han obtenido satisfactorios resultados, pero el sistema adquiere más valor cuando se combina con las medidas de georradar, obteniendo un sistema de medida completo inédito en el mercado, que combina de forma simultánea diversas tecnologías en su estado del arte para la obtención de unos resultados completos obtenidos con rapidez, frente a los actuales sistemas.

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