基于定位感应装置的非开挖排管三维轨迹优化测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三维轨迹测量领域，具体涉及一种基于定位感应装置的非开挖排管三 维轨迹优化测量方法。
【背景技术】
[0002] 非开挖铺管施工结束后都要对竣工管道的轨迹进行测量，这有两个方面的原因： 一方面，虽然在施工前就有了管道走向的设计轨迹，但在实际工程中，由于施工水平和工 艺等因素，竣工管道的轨迹往往与设计轨迹存在很大的差异，因此设计轨迹不能替代实际 的竣工轨迹；另一方面，随着全国建设步伐的不断加快，地下建筑和构筑物、地下交通及地 下管线对地下土地资源和空间的争夺日趋剧烈，精确掌握地下管道走向，特别是新建管道 的详细位置显得特别重要，它不但是评价工程质量的手段，而且也能为以后新建管道的轨 迹设计提供依据，以避免管线相交。因此对非开挖铺管竣工管道的轨迹进行测量有其必要 性和重要性。
[0003]目前，国内外采用的非开挖铺管竣工管道轨迹测量方法主要有：通过水平定向钻 进的导向仪系统测量、地质雷达、基于电磁感应的管线探测仪、基于电子罗盘的管线测绘 仪、以及基于捷联惯导原理的管线测绘仪。但是上述方法在测量时往往会受到被测管道埋 深的影响，测量的精度不高，埋深越大，精度越低，而且操作麻烦，工作量大，设备投资高，不 适合用于地下管道的精确定位，上述方法中电子罗盘也会受环境磁场的干扰，造成方位数 据失准，测量精度降低，因此其适用范围有限制即只能在无异常磁场干扰的环境中使用。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述的问题，本发明专利公开了一种基于定位感应装置的非开挖排管三 维轨迹优化测量方法。该方法可以对已有地下非开挖排管进行定位测量，避免了原有方法 必须进入排管内部的且测量步骤复杂的弊端，对于现有非开挖的利用和保护具有较大意 义。
[0005] 本发明具体的技术方案为，包括如下步骤：
[0006] (1)铺设管道前在每段MPP管材前端安装定位感应器；
[0007] (2)铺设管道后，通过远程控制感应器发射信号；
[0008] (3)利用手持定位器，得到每段MPP管端点的三维坐标；
[0009] (4)根据坐标计算出所有管道的三维轨迹并制图。
[0010] 其中，所述的感应器固定在每段MPP管的前端，每个感应器包括电子罗盘、螺旋 仪、转码器和无线信号源。
[0011] 其中，所述的无线信号源能够同时接受和发射编码信号。
[0012] 其中，所述的转码器能够将电子罗盘及螺旋仪产生的编码转换为适合远距离无线 发射和接收的编码信号。
[0013] 其中，所述的手持定位器包括无线通信端子、信号接收源、解码器、上位机处理终 端和显示终端。
[0014] 其中，所述的每段MPP管端点的三维坐标设定为（xn，yni，zw)，其中n，m，W为每段管 道的编号，之后通过空间曲线弧长公式：
[0016] 计算整段非开挖排管的长度，并且可以得到任一纵剖面管中心的标高。
[0017] 本发明的有益效果；
[0018] 本发明采用上述方法，可以对非开挖排管随时进行快速测量定位，而不需要破坏 路面或进入排管内部，对现有非开挖排管的保护、防外力破坏及快速定位利用有较大的实 际意义。相比较于传统的方法，本发明测量的精度高，不会根据不同管道的深度而产生错位 等的影响，而且操作简单，通过手持装置能够随时看到当前管道的情况，适合用于大范围的 地下管道的精确定位。
[0019] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0020] 图1某管道具体铺设结构图；
[0021] 图2铺设管道三维轨迹测量系统原理图。
【具体实施方式】
[0022] 根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本 发明。
[0023] 根据本实施方法，在铺设管道之前，需要预先在MPP管道的结合前端安装定位感 应器，其安装结构图如图1所示。该定位感应器内有两个传感器，分别为电子罗盘01和陀 螺仪02,如图2所示，它们的输出数据都是RS232数据，这种格式的数据不能长距离传输，不 然会造成数据丢失，因此在感应器内还设置了RS232与无线信号额转换器03,该转换器能 将数据转换成GPRS信号后再通过无线源发射出去。同时，在手持上位机终端05上也设置 了为能能接受GPRS信号的无线端口，另外，为了将接受到的信号在此转换为可以在上位机 终端05上使用的RS232信号，因此在信号到达上位机终端之前还安装有转换器04,转换模 块把信号还原成可以被上位机终端05采集的信号。
[0024] 从图2中可以看到该装置数据的传送过程都是双向的，这是因为传感器在给上位 机发送测量数据的同时，上位机终端05也在给传感器发送测量命令，该过程均可通过安装 在感应器中和手持定位器中的无线通信源来实现。当所测得的数据进入上位机后，启用数 据处理程序对数据进行处理，该处理程序将根据测量时所给出的信息及反应回来的数据及 序号，得到每段MPP管端点的三维坐标，例如（xl，yl，zl)、（x2，y2，z2)、（x2，y2，z2)、（x3， y3,z3)……之后通过空间曲线弧长公式：
[0026] 计算出整段非开挖排管的长度，并且可以得到任一纵剖面管中心的标高。然后通 过所计算的管长和标准高度，绘制出所埋设的管道三维铺设结构图，从而获取有用的姿态 角度和测点间距，进而通过轨迹算法模型计算非开挖竣工管道轨迹的轴线轨迹。
[0027] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的 技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于定位感应装置的非开挖排管Ξ维轨迹优化测量方法，其特征在于，包括如 下步骤： (1)铺设管道前在每段ΜΡΡ管材前端安装定位感应器； (2) 铺设管道后，通过远程控制感应器发射信号； (3)利用手持定位器，得到每段ΜΡΡ管端点的Ξ维坐标； (4)根据坐标计算出所有管道的Ξ维轨迹并制图。2. 根据权利要求1所述的一种基于定位感应装置的非开挖排管Ξ维轨迹优化测量方 法，其特征在于，所述的感应器固定在每段ΜΡΡ管的前端，每个感应器包括电子罗盘、螺旋 仪、转码器和无线信号源。3.根据权利要求2所述的一种基于定位感应装置的非开挖排管Ξ维轨迹优化测量方 法，其特征在于，所述的无线信号源能够同时接受和发射编码信号。4.根据权利要求2所述的一种基于定位感应装置的非开挖排管Ξ维轨迹优化测量方 法，其特征在于，所述的转码器能够将电子罗盘及螺旋仪产生的编码转换为适合远距离无 线发射和接收的编码信号。5.根据权利要求1所述的一种基于定位感应装置的非开挖排管Ξ维轨迹优化测量方 法，其特征在于，所述的手持定位器包括无线通信端子、信号接收源、解码器、上位机处理终 端和显示终端。6. 根据权利要求1所述的一种基于定位感应装置的非开挖排管Ξ维轨迹优化测量方 法，其特征在于，所述的每段ΜΡΡ管端点的Ξ维坐标设定为（X。，ym，zj，其中n，m，w为每段 管道的编号，之后通过空间曲线弧长公式：计算整段非开挖排管的长度，并且可W得到任一纵剖面管中屯、的标高。
【专利摘要】本发明公开了一种基于定位感应装置的非开挖排管三维轨迹优化测量方法，包括如下步骤：铺设管道前在每段MPP管材前端安装定位感应器；铺设管道后，通过远程控制感应器发射信号；利用手持定位器，得到每段MPP管端点的三维坐标；根据坐标计算出所有管道的三维轨迹并制图。本发明通过利用这种方法，可以对非开挖排管随时进行快速测量定位，而不需要破坏路面或进入排管内部，对现有非开挖排管的保护、防外力破坏及快速定位利用有较大的实际意义。相比较于传统的方法，本发明测量的精度高，不会根据不同管道的深度而产生错位等的影响，而且操作简单，通过手持装置能够随时看到当前管道的情况，适合用于大范围的地下管道的精确定位。
【IPC分类】G01C21/16
【公开号】CN105241452
【申请号】CN201510540295
【发明人】黄文洁, 朱景林, 杜志航
【申请人】上海电力设计院有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月28日