基于定位感應裝置的非開挖排管三維軌跡優化測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及三維軌跡測量領域，具體涉及一種基于定位感應裝置的非開挖排管三 維軌跡優化測量方法。
【背景技術】
[0002] 非開挖鋪管施工結束后都要對竣工管道的軌跡進行測量，這有兩個方面的原因： 一方面，雖然在施工前就有了管道走向的設計軌跡，但在實際工程中，由于施工水平和工 藝等因素，竣工管道的軌跡往往與設計軌跡存在很大的差異，因此設計軌跡不能替代實際 的竣工軌跡；另一方面，隨著全國建設步伐的不斷加快，地下建筑和構筑物、地下交通及地 下管線對地下土地資源和空間的爭奪日趨劇烈，精確掌握地下管道走向，特別是新建管道 的詳細位置顯得特別重要，它不但是評價工程質量的手段，而且也能為以后新建管道的軌 跡設計提供依據，以避免管線相交。因此對非開挖鋪管竣工管道的軌跡進行測量有其必要 性和重要性。
[0003]目前，國內外采用的非開挖鋪管竣工管道軌跡測量方法主要有：通過水平定向鉆 進的導向儀系統測量、地質雷達、基于電磁感應的管線探測儀、基于電子羅盤的管線測繪 儀、以及基于捷聯慣導原理的管線測繪儀。但是上述方法在測量時往往會受到被測管道埋 深的影響，測量的精度不高，埋深越大，精度越低，而且操作麻煩，工作量大，設備投資高，不 適合用于地下管道的精確定位，上述方法中電子羅盤也會受環境磁場的干擾，造成方位數 據失準，測量精度降低，因此其適用范圍有限制即只能在無異常磁場干擾的環境中使用。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述的問題，本發明專利公開了一種基于定位感應裝置的非開挖排管三 維軌跡優化測量方法。該方法可以對已有地下非開挖排管進行定位測量，避免了原有方法 必須進入排管內部的且測量步驟復雜的弊端，對于現有非開挖的利用和保護具有較大意 義。
[0005] 本發明具體的技術方案為，包括如下步驟：
[0006] (1)鋪設管道前在每段MPP管材前端安裝定位感應器；
[0007] (2)鋪設管道后，通過遠程控制感應器發射信號；
[0008] (3)利用手持定位器，得到每段MPP管端點的三維坐標；
[0009] (4)根據坐標計算出所有管道的三維軌跡并制圖。
[0010] 其中，所述的感應器固定在每段MPP管的前端，每個感應器包括電子羅盤、螺旋 儀、轉碼器和無線信號源。
[0011] 其中，所述的無線信號源能夠同時接受和發射編碼信號。
[0012] 其中，所述的轉碼器能夠將電子羅盤及螺旋儀產生的編碼轉換為適合遠距離無線 發射和接收的編碼信號。
[0013] 其中，所述的手持定位器包括無線通信端子、信號接收源、解碼器、上位機處理終 端和顯示終端。
[0014] 其中，所述的每段MPP管端點的三維坐標設定為（xn，yni，zw)，其中n，m，W為每段管 道的編號，之后通過空間曲線弧長公式：
[0016] 計算整段非開挖排管的長度，并且可以得到任一縱剖面管中心的標高。
[0017] 本發明的有益效果；
[0018] 本發明采用上述方法，可以對非開挖排管隨時進行快速測量定位，而不需要破壞 路面或進入排管內部，對現有非開挖排管的保護、防外力破壞及快速定位利用有較大的實 際意義。相比較于傳統的方法，本發明測量的精度高，不會根據不同管道的深度而產生錯位 等的影響，而且操作簡單，通過手持裝置能夠隨時看到當前管道的情況，適合用于大范圍的 地下管道的精確定位。
[0019] 以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以 充分地了解本發明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0020] 圖1某管道具體鋪設結構圖；
[0021] 圖2鋪設管道三維軌跡測量系統原理圖。
【具體實施方式】
[0022] 根據下述實施例，可以更好的理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的內容僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本 發明。
[0023] 根據本實施方法，在鋪設管道之前，需要預先在MPP管道的結合前端安裝定位感 應器，其安裝結構圖如圖1所示。該定位感應器內有兩個傳感器，分別為電子羅盤01和陀 螺儀02,如圖2所示，它們的輸出數據都是RS232數據，這種格式的數據不能長距離傳輸，不 然會造成數據丟失，因此在感應器內還設置了RS232與無線信號額轉換器03,該轉換器能 將數據轉換成GPRS信號后再通過無線源發射出去。同時，在手持上位機終端05上也設置 了為能能接受GPRS信號的無線端口，另外，為了將接受到的信號在此轉換為可以在上位機 終端05上使用的RS232信號，因此在信號到達上位機終端之前還安裝有轉換器04,轉換模 塊把信號還原成可以被上位機終端05采集的信號。
[0024] 從圖2中可以看到該裝置數據的傳送過程都是雙向的，這是因為傳感器在給上位 機發送測量數據的同時，上位機終端05也在給傳感器發送測量命令，該過程均可通過安裝 在感應器中和手持定位器中的無線通信源來實現。當所測得的數據進入上位機后，啟用數 據處理程序對數據進行處理，該處理程序將根據測量時所給出的信息及反應回來的數據及 序號，得到每段MPP管端點的三維坐標，例如（xl，yl，zl)、（x2，y2，z2)、（x2，y2，z2)、（x3， y3,z3)……之后通過空間曲線弧長公式：
[0026] 計算出整段非開挖排管的長度，并且可以得到任一縱剖面管中心的標高。然后通 過所計算的管長和標準高度，繪制出所埋設的管道三維鋪設結構圖，從而獲取有用的姿態 角度和測點間距，進而通過軌跡算法模型計算非開挖竣工管道軌跡的軸線軌跡。
[0027] 以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無 需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術 人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的 技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種基于定位感應裝置的非開挖排管Ξ維軌跡優化測量方法，其特征在于，包括如 下步驟： (1)鋪設管道前在每段ΜΡΡ管材前端安裝定位感應器； (2) 鋪設管道后，通過遠程控制感應器發射信號； (3)利用手持定位器，得到每段ΜΡΡ管端點的Ξ維坐標； (4)根據坐標計算出所有管道的Ξ維軌跡并制圖。2. 根據權利要求1所述的一種基于定位感應裝置的非開挖排管Ξ維軌跡優化測量方 法，其特征在于，所述的感應器固定在每段ΜΡΡ管的前端，每個感應器包括電子羅盤、螺旋 儀、轉碼器和無線信號源。3.根據權利要求2所述的一種基于定位感應裝置的非開挖排管Ξ維軌跡優化測量方 法，其特征在于，所述的無線信號源能夠同時接受和發射編碼信號。4.根據權利要求2所述的一種基于定位感應裝置的非開挖排管Ξ維軌跡優化測量方 法，其特征在于，所述的轉碼器能夠將電子羅盤及螺旋儀產生的編碼轉換為適合遠距離無 線發射和接收的編碼信號。5.根據權利要求1所述的一種基于定位感應裝置的非開挖排管Ξ維軌跡優化測量方 法，其特征在于，所述的手持定位器包括無線通信端子、信號接收源、解碼器、上位機處理終 端和顯示終端。6. 根據權利要求1所述的一種基于定位感應裝置的非開挖排管Ξ維軌跡優化測量方 法，其特征在于，所述的每段ΜΡΡ管端點的Ξ維坐標設定為（X。，ym，zj，其中n，m，w為每段 管道的編號，之后通過空間曲線弧長公式：計算整段非開挖排管的長度，并且可W得到任一縱剖面管中屯、的標高。
【專利摘要】本發明公開了一種基于定位感應裝置的非開挖排管三維軌跡優化測量方法，包括如下步驟：鋪設管道前在每段MPP管材前端安裝定位感應器；鋪設管道后，通過遠程控制感應器發射信號；利用手持定位器，得到每段MPP管端點的三維坐標；根據坐標計算出所有管道的三維軌跡并制圖。本發明通過利用這種方法，可以對非開挖排管隨時進行快速測量定位，而不需要破壞路面或進入排管內部，對現有非開挖排管的保護、防外力破壞及快速定位利用有較大的實際意義。相比較于傳統的方法，本發明測量的精度高，不會根據不同管道的深度而產生錯位等的影響，而且操作簡單，通過手持裝置能夠隨時看到當前管道的情況，適合用于大范圍的地下管道的精確定位。
【IPC分類】G01C21/16
【公開號】CN105241452
【申請號】CN201510540295
【發明人】黃文潔, 朱景林, 杜志航
【申請人】上海電力設計院有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月28日