一种压力管道的单线图测绘系统及方法
【专利摘要】本发明公开一种压力管的道单线图测绘系统及方法，其系统包括测量装置和绘图单元，绘图单元安装于平板电脑中，平板电脑通过平板支架安装于测量装置上并通过串口连接；绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依次连接，系统管理模块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连接；其方法包括管路的绘制、管路元素的绘制和管路集合管理。本测绘系统使用简单，能够与现有CAD软件结合起来，实现在现场测量管路数据和绘制管路单线图同步完成，能够更好提高管路单线图的绘制效率和质量。
【专利说明】一种压力管道的单线图测绘系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压力管道的测量及绘图【技术领域】，特别涉及一种压力管道的单线图测 绘系统及方法。
【背景技术】
[0002] 压力管道是工业生产及日常生活当中广泛使用的一种特种承压设备，快速、准确、 详细地测绘出压力管道单线图，对压力管道整个行业（包括设计单位、安装单位、使用单 位、监察机构和检验机构）都是很有帮助的，既能产生良好的社会效益，又能产生良好的经 济效益。
[0003] 在管道安装和检验等阶段，传统的测绘方法是：先在现场测量并通过手工绘制压 力管道单线图，然后在电脑上用CAD等软件绘制电子版，最后打印出图使用。该测绘方法 中，对人员的专业素质要求很高，劳动强度较大而且绘制速度非常慢，效率低下。同时，由于 采用人工测绘，其测绘精度较低，容易造成错漏，不利于施工及检验。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用方便、测绘速度较快且测 量精度较高的压力管道的单线图测绘系统。
[0005] 本发明的另一目的在于通过上述系统实现一种压力管道的单线图测绘方法。
[0006] 本发明的技术方案为：一种压力管道的单线图测绘系统，包括测量装置和绘图单 元，绘图单元安装于平板电脑中，测量装置上设有平板支架，平板电脑安装于平板支架上， 测量装置与平板电脑之间通过串口连接；
[0007] 绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图数据计算模 块和单线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依次连接，系统 管理模块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连接；
[0008] 其中，测量装置向绘图单元提供方位角数据、俯仰角数据和距离数据，绘图单元根 据方位角数据、俯仰角数据和距离数据，通过CAD软件的二次开发接口在CAD绘图软件中 绘图；串口通讯模块用于与测量装置之间进行数据传输；坐标换算模块用于将测量装置获 取的距离数据和角度数据转换为当前坐标系下的坐标数据；单线图数据计算模块用于计算 绘制单线图所需的长度和方位；单线图绘制模块为CAD绘图软件；系统管理模块主要用于 管线绘制参数、管路元素添加以及测量装置获得的各数据的管理。其中，CAD绘图软件，主 要包括管线绘制、管路元素绘制、管路集合管理等功能模块；管路元素是指GB/T 6567. 1? 5-2008《技术制图》标准中所描述的管件、阀门、控制元件和传感元件等；单线图数据计算模 块计算出来的长度和方向（以东、西、南、北、上、下表示方向）主要用于在CAD绘图软件中 绘制直线，然后确定管路元素的位置，再向指定位置添加以CAD块文件表示的管路元素。
[0009] 所述测量装置包括壳体、测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和 AHRS，测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS分别设于壳体内，壳体底 部设有水平调节基座，水平轴编码器通过水平轴与水平调节基座连接，俯仰轴编码器通过 俯仰轴与测距仪组件连接，AHRS与测距仪组件连接，测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编 码器和AHRS分别与处理器连接。
[0010] 所述测距仪组件包括激光测距仪和测距仪外壳，AHRS设于激光测距仪上，AHRS和 激光测距仪设于测距仪外壳内。
[0011] 所述测距仪外壳的两侧分别设有固定板，测距仪外壳两侧分别通过俯仰轴与固定 板连接，位于测距仪外壳一侧的俯仰轴上设有俯仰轴编码器。固定板的作用主要是用于安 装俯仰轴编码器和处理器，方便其固定。激光测距仪上下俯仰时，测距仪外壳也随着摆动， 此时俯仰轴转动，俯仰轴编码器通过测量俯仰轴的转动角度，从而得到测距仪组件的俯仰 角度。
[0012] 所述壳体底部通过水平轴与水平调节基座连接，水平轴的端部设有水平轴编码 器。使用时，整个测绘系统通过水平轴相对于水平调节基座转动，水平轴编码器测量的水平 轴转动角度，即为测距仪组件的水平旋转角度。
[0013] 所述水平轴的旋转角度为0?360°，俯仰轴的俯仰角度为-45?65° (以水平 方向为〇° )。
[0014] 所述AHRS为三自由度的姿态航向参考系统（Attitude and Heading Reference System)，AHRS内设有电子指南针；AHRS可以测量水平方位角和俯仰角度，在测绘系统使用 前，通过AHRS获取水平方位角校正水平轴编码器的零度，通过AHRS获取俯仰角度校正俯仰 轴编码器的零度。在测量过程中使用水平轴编码器的角度和俯仰轴编码器的角度分别作为 激光测距仪的水平旋转角度和俯仰角度，从而避免了测量过程环境对AHRS干扰而带来的 误差；
[0015] 所述处理器为STM32微处理器，该处理器是基于单片机的嵌入式系统，它通过10 口采集俯仰轴编码器及水平轴编码器上的数据和手柄上按钮是否按下去的状态，通过串行 通讯接口与AHRS通讯获取数据，并通过串行通讯接口与平板电脑进行通讯，将数据发送给 平板上。
[0016] 所述壳体顶部设有提手，方便测绘系统的携带和安装；
[0017] 所述壳体一侧设有测量手柄，测量手柄上设有测量开关，便于在调节激光测距仪 位置之后，直接通过按按钮确认点并绘制单线图，而无需回到平板上操作。
[0018] 上述系统使用时，其原理是：根据管道的走向和分支，先将待测绘的管道分成多 段，绘制管路和添加管路元素的关键在于获取管路的起点、长度以及管路元素的位置，即需 要选择管路上关键位置作为目标点，并用测量装置测算回目标点的位置并计算相应的长度 和方位。目标点的选择一般为管路转弯位置、分支位置以及管路元素所在的位置。管路的测 绘过程如下：通过AHRS预设好测距仪组件后，选用一个目标点作为起点，调节测距仪组件， 使其激光光斑对准目标点，然后通过水平轴编码器和俯仰轴编码器分别测量测距仪组件的 水平旋转角度和俯仰角度，并将各数据传送给处理器，由处理器计算管道长度及方位，并 送至平板电脑；其它目标点的测量方法相同，各目标点数据送至平板电脑后，经过绘图单元 进行计算处理后，即可由CAD软件完成绘图。绘制管路的原理为：首先在CAD绘图软件中指 定一个点，并通过测绘装置测量该点的坐标，然后通过测绘装置测量管路下一点的坐标，绘 图单元根据坐标计算两点之间管路的长度和方向，在CAD绘图软件中画相应的直线表示管 路；如果管路的长度和方向可以目测出来，则无需测量，直接输入目测数据由绘图单元绘制 直线表示管路。
[0019] 本发明通过上述系统实现一种压力管道的单线图测绘方法，根据GB/T6567. 1? 5-2008《技术制图》标准的要求，主要包括以下几个方面：（1)管路的绘制，管路在CAD绘 图软件中以线的方式存在，通过获取每段直管路的长度和方向后，对应在CAD绘图软件中 绘线表示，通过管路可以看出整个管路系统的布局；(2)管路元素的绘制，即在表示管路的 线上，按指定位置添加相应的管路元素块文件（包括管件、阀门、控制元件和传感元件等）； (3)管路集合管理，包括管路元素的自动编号、标注、管路数据统计等。
[0020] 其中，管路的绘制包括以下步骤：
[0021] (1-1)安装测绘系统，并以测绘系统的安装位置为坐标原点，以正东方向为X轴正 方向，正北方向为Y轴正方向，正上方为Z轴正方向，在平板电脑上的绘图单元中建立笛卡 尔坐标系的测量坐标系；测绘系统安装位置的选择以在该位置能够用肉眼观察到大部分的 管路和管路元素为准，不需要选用参照物；
[0022] (1-2)根据管路的分布规则，或根据用户肉眼能否目测管路的方向和终点与起点 之间的距离，判断管路的终点是否可以估算；若可以估算，则输入管路的长度及管路的方向 (即东、南、西、北、上或下等方向），并进入步骤（1-5);若不可以估算，则进入步骤（1-3);
[0023] (1-3)判断管路的起点是否为估算值；
[0024] 若是估算值，则目测当前位置能否同时测量到起点和终点（其判断标准以通过激 光测距仪能否测到起点与终点之间的距离为准）；若可以，则启动测绘系统，在当前位置上 分别测量起点的坐标数据和终点的坐标数据，进入步骤（1-4);若不可以，则移动测绘系 统，重新进入步骤（1-1)，直至当前位置可以同时测量到起点和终点；
[0025] 若不是估算值，说明起点坐标值已经存在，无需重新测量，则只需要在当前位置上 测量终点的坐标数据，进入步骤（1-4);
[0026] 该过程中，判断管路的起点是否为估算值时，其判断方法是：在选定起点之后，如 果起点是经过测量数据测算之后绘制的，则是测量值，否则绘图单元会显示该起点为估算 值；
[0027] (1-4)通过起点的坐标数据和终点的坐标数据，计算管路的长度及管路的方向；
[0028] (1-5)在CAD软件中生成对应管路的单线图；完成测绘后，进入步骤（1-2)，开始绘 制下一条管路的单线图；
[0029] (1-6)在CAD软件中编辑并保存已完成测绘的管路的单线图。
[0030] 其中，单线图绘制模块对管路元素的绘制使用插入图形块的方式。选中管路之后， 选中对应的管路元素类型（各管路元素类型根据标准GB/T 6567. 1?5-2008《技术制图》 的要求绘制为CAD绘图软件的dwg块文件），绘图单元会自动根据管路的方位以及管路元素 的类型寻找对应的管路元素块文件，插入到管路指定的位置上，并将管路元素和管路关联 起来，便于维护。
[0031] 该方法中，单线图绘制模块对管路的绘制包括两种方式：
[0032] 第一种是自动连续测绘方式，在这种方式下，管路的长度和方位是通过测量数据 计算得到；首先选择管路的起点，然后调整激光测距仪的激光方向，让激光光斑对准目标 点，确定目标点之后，由坐标换算模块及单线图数据计算模块计算起点和目标点的长度和 方位，并送至CAD软件中，自动绘制管路；然后以该目标点为起点，重新调整激光测距仪的 激光方向，依次绘制下一段管路。
[0033] 第二种方式是手动连续绘制方式，在这种方式下，管路的长度和方向都是通过人 工操作，在平板电脑的软件界面上输入。首先选择管路的起点，然后估算管路目标点距离起 点的长度以及管路的走向方位，然后在界面上输入长度和方位，确定后自动在CAD软件中 绘制管路；然后以该目标点位起点，依次按上述步骤绘制下一段管路。
[0034] 管路元素的绘制具体为：
[0035] (2-1)根据标准将管路元素绘制成CAD绘图软件的dwg块文件，保存在指定的文件 夹；
[0036] (2-2)管路元素的添加：通过测量装置测算或者用户目测，获得管路元素在管路 中的位置，通过CAD绘图软件界面提供的插入管路元素块名称选项，选择所需的管路元素 并插入。
[0037] 管路集合管理具体为：
[0038] 完成管路的绘制及管路元素的绘制之后，将管路及管路元素划分到不同的集合进 行管理（如：选中管路集合中的起始管路或者结束管路，按自动编号按钮，则会将不同管路 元素按管路的走向进行编号；按管路标注按钮之后，通过设置标注的数据，则用户可用手在 CAD绘图软件上指定插入标注的位置；选中管路集合之后，自动在界面显示管路总长度、焊 点数等数据）。
[0039] 本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0040] 本压力管道的单线图测绘系统使用简单，能够与现有CAD软件结合起来，实现在 现场测量管路数据和绘制管路单线图同步完成，能够更好提高管路单线图的绘制效率和质 量。
[0041] 另外，本压力管道的单线图测绘系统结构简单，体积较小，可灵活地应用于管道安 装及检验现场；本测绘系统通过设置水平轴编码器、俯仰轴编码器和AHRS，结合测距仪组 件，可精确获得管道上各目标点的精确位置，测量结果快速而准确，相对于传统全站仪而 言，更适合单线图测绘系统数据的采集，而且更轻便更便宜。
【专利附图】
【附图说明】
[0042] 图1为本压力管道的单线图测绘系统的内部结构示意图。
[0043] 图2为本压力管道的单线图测绘系统的原理示意图。
[0044] 图3为本压力管道的单线图测绘系统使用时的整体结构示意图。
[0045] 图4为本压力管道的单线图测绘方法中管路绘制的流程示意图。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。
[0047] 实施例
[0048] 本实施例一种压力管道的单线图测绘系统，包括测量装置和绘图单元，绘图单元 安装于平板电脑中，如图3所示，测量装置上设有平板支架12，平板电脑13安装于平板支架 上，测量装置与平板电脑之间通过串口连接；
[0049] 如图2所示，绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图 数据计算模块和单线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依 次连接，系统管理模块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连 接；
[0050] 其中，测量装置向绘图单元提供方位角数据、俯仰角数据和距离数据，绘图单元根 据方位角数据、俯仰角数据和距离数据，通过CAD软件的二次开发接口在CAD绘图软件中 绘图；串口通讯模块用于与测量装置之间进行数据传输；坐标换算模块用于将测量装置获 取的距离数据和角度数据转换为当前坐标系下的坐标数据；单线图数据计算模块用于计算 绘制单线图所需的长度和方位；单线图绘制模块为CAD绘图软件；系统管理模块主要用于 管线绘制参数、管路元素添加以及测量装置获得的各数据的管理。其中，CAD绘图软件，主 要包括管线绘制、管路元素绘制、管路集合管理等功能模块；管路元素是指GB/T 6567. 1? 5-2008《技术制图》标准中所描述的管件、阀门、控制元件和传感元件等；单线图数据计算模 块计算出来的长度和方向（以东、西、南、北、上、下表示方向）主要用于在CAD绘图软件中 绘制直线，然后确定管路元素的位置，再向指定位置添加以CAD块文件表示的管路元素。
[0051] 如图1所示，测量装置包括壳体1、测距仪组件、水平轴编码器3、俯仰轴编码器4、 处理器5和AHRS6,测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS分别设于壳体 内，壳体底部设有水平调节基座7,水平轴编码器通过水平轴与水平调节基座连接，俯仰轴 编码器通过俯仰轴与测距仪组件连接，AHRS与测距仪组件连接，如图2所示，测距仪组件、 水平轴编码器、俯仰轴编码器和AHRS分别与处理器连接。
[0052] 如图1所示，测距仪组件包括激光测距仪2和测距仪外壳14, AHRS设于激光测距 仪上，AHRS和激光测距仪设于测距仪外壳内。
[0053] 测距仪外壳的两侧分别设有固定板8,测距仪外壳两侧分别通过俯仰轴与固定板 连接，位于测距仪外壳一侧的俯仰轴上设有俯仰轴编码器。固定板的作用主要是用于安装 俯仰轴编码器和处理器，方便其固定。激光测距仪上下俯仰时，测距仪外壳也随着摆动，此 时俯仰轴转动，俯仰轴编码器通过测量俯仰轴的转动角度，从而得到测距仪组件的俯仰角 度。
[0054] 壳体底部通过水平轴与水平调节基座连接，水平轴的端部设有水平轴编码器。使 用时，整个测绘系统通过水平轴相对于水平调节基座转动，水平轴编码器测量的水平轴转 动角度，即为测距仪组件的水平旋转角度。
[0055] 水平轴的旋转角度为0?360°，俯仰轴的俯仰角度为-45?65° (以水平方向 为 0。）。
[0056] 本实施例中，AHRS采用三自由度的姿态航向参考系统（Attitude and Heading Reference System)，AHRS内设有电子指南针；AHRS可以测量水平方位角和俯仰角度，在测 绘系统使用前，通过AHRS获取水平方位角校正水平轴编码器的零度，通过AHRS获取俯仰角 度校正俯仰轴编码器的零度。在测量过程中使用水平轴编码器的角度和俯仰轴编码器的角 度分别作为激光测距仪的水平旋转角度和俯仰角度，从而避免了测量过程环境对AHRS干 扰而带来的误差；
[0057] 所述处理器采用STM32微处理器，该处理器是基于单片机的嵌入式系统，它通过 10 口采集俯仰轴编码器及水平轴编码器上的数据和手柄上按钮是否按下去的状态，通过串 行通讯接口与AHRS通讯获取数据，并通过串行通讯接口与平板电脑进行通讯，将数据发送 给平板上。
[0058] 如图3所示，壳体顶部设有提手9,方便测绘系统的携带和安装；
[0059] 壳体一侧设有测量手柄10,测量手柄上设有测量开关11，便于在调节激光测距仪 位置之后，直接通过按按钮确认点并绘制单线图，而无需回到平板上操作。
[0060] 上述系统使用时，其原理是：根据管道的走向和分支，先将待测绘的管道分成多 段，绘制管路和添加管路元素的关键在于获取管路的起点、长度以及管路元素的位置，即需 要选择管路上关键位置作为目标点，并用测量装置测算回目标点的位置并计算相应的长度 和方位。目标点的选择一般为管路转弯位置、分支位置以及管路元素所在的位置。管路的测 绘过程如下：通过AHRS预设好测距仪组件后，选用一个目标点作为起点，调节测距仪组件， 使其激光光斑对准目标点，然后通过水平轴编码器和俯仰轴编码器分别测量测距仪组件的 水平旋转角度和俯仰角度，并将各数据传送给处理器，由处理器计算管道长度及方位，并送 至平板电脑；其它目标点的测量方法相同，各目标点数据送至平板电脑后，经过绘图单元进 行计算处理后，即可由CAD软件完成绘图。绘制管路的原理为：首先在CAD绘图软件中指 定一个点，并通过测绘装置测量该点的坐标，然后通过测绘装置测量管路下一点的坐标，绘 图单元根据坐标计算两点之间管路的长度和方向，在CAD绘图软件中画相应的直线表示管 路；如果管路的长度和方向可以目测出来，则无需测量，直接输入目测数据由绘图单元绘制 直线表示管路。
[0061] 本实施例通过上述系统实现一种压力管道的单线图测绘方法，根据GB/ Τ6567. 1?5-2008《技术制图》标准的要求，主要包括以下几个方面：（1)管路的绘制，管路 在CAD绘图软件中以线的方式存在，通过获取每段直管路的长度和方向后，对应在CAD绘图 软件中绘线表示，通过管路可以看出整个管路系统的布局；（2)管路元素的绘制，即在表示 管路的线上，按指定位置添加相应的管路元素块文件（包括管件、阀门、控制元件和传感元 件等）；（3)管路集合管理，包括管路元素的自动编号、标注、管路数据统计等。
[0062] 其中，如图4所示，管路的绘制包括以下步骤：
[0063] (1-1)安装测绘系统，并以测绘系统的安装位置为坐标原点，以正东方向为X轴正 方向，正北方向为Υ轴正方向，正上方为Ζ轴正方向，在平板电脑上的绘图单元中建立笛卡 尔坐标系的测量坐标系；测绘系统安装位置的选择以在该位置能够用肉眼观察到大部分的 管路和管路元素为准，不需要选用参照物；
[0064] (1-2)根据管路的分布规则，或根据用户肉眼能否目测管路的方向和终点与起点 之间的距离，判断管路的终点是否可以估算；若可以估算，则输入管路的长度及管路的方向 (即东、南、西、北、上或下等方向），并进入步骤（1-5);若不可以估算，则进入步骤（1-3); [0065] (1-3)判断管路的起点是否为估算值；
[0066] 若是估算值，则目测当前位置能否同时测量到起点和终点（其判断标准以通过 激光测距仪能否测到起点与终点之间的距离为准）；若可以，则启动测绘系统，在当前位置 上分别测量起点的坐标数据和终点的坐标数据，进入步骤（1-4);若不可以，则移动测绘系 统，重新进入步骤（1-1)，直至当前位置可以同时测量到起点和终点；
[0067] 若不是估算值，说明起点坐标值已经存在，无需重新测量，则只需要在当前位置上 测量终点的坐标数据，进入步骤（1-4);
[0068] 该过程中，判断管路的起点是否为估算值时，其判断方法是：在选定起点之后，如 果起点是经过测量数据测算之后绘制的，则是测量值，否则绘图单元会显示该起点为估算 值；
[0069] (1-4)通过起点的坐标数据和终点的坐标数据，计算管路的长度及管路的方向；
[0070] (1-5)在CAD软件中生成对应管路的单线图；完成测绘后，进入步骤（1-2)，开始绘 制下一条管路的单线图；
[0071] (1-6)在CAD软件中编辑并保存已完成测绘的管路的单线图。
[0072] 其中，单线图绘制模块对管路元素的绘制使用插入图形块的方式。选中管路之后， 选中对应的管路元素类型（各管路元素类型根据标准GB/T 6567. 1?5-2008《技术制图》 的要求绘制为CAD绘图软件的dwg块文件），绘图单元会自动根据管路的方位以及管路元素 的类型寻找对应的管路元素块文件，插入到管路指定的位置上，并将管路元素和管路关联 起来，便于维护。
[0073] 该方法中，单线图绘制模块对管路的绘制包括两种方式：
[0074] 第一种是自动连续测绘方式，在这种方式下，管路的长度和方位是通过测量数据 计算得到；首先选择管路的起点，然后调整激光测距仪的激光方向，让激光光斑对准目标 点，确定目标点之后，由坐标换算模块及单线图数据计算模块计算起点和目标点的长度和 方位，并送至CAD软件中，自动绘制管路；然后以该目标点为起点，重新调整激光测距仪的 激光方向，依次绘制下一段管路。
[0075] 第二种方式是手动连续绘制方式，在这种方式下，管路的长度和方向都是通过人 工操作，在平板电脑的软件界面上输入。首先选择管路的起点，然后估算管路目标点距离起 点的长度以及管路的走向方位，然后在界面上输入长度和方位，确定后自动在CAD软件中 绘制管路；然后以该目标点位起点，依次按上述步骤绘制下一段管路。
[0076] 管路元素的绘制具体为：
[0077] (2-1)根据标准将管路元素绘制成CAD绘图软件的dwg块文件，保存在指定的文件 夹；
[0078] (2-2)管路元素的添加：通过测量装置测算或者用户目测，获得管路元素在管路 中的位置，通过CAD绘图软件界面提供的插入管路元素块名称选项，选择所需的管路元素 并插入。
[0079] 管路集合管理具体为：
[0080] 完成管路的绘制及管路元素的绘制之后，将管路及管路元素划分到不同的集合进 行管理（如：选中管路集合中的起始管路或者结束管路，按自动编号按钮，则会将不同管路 元素按管路的走向进行编号；按管路标注按钮之后，通过设置标注的数据，则用户可用手在 CAD绘图软件上指定插入标注的位置；选中管路集合之后，自动在界面显示管路总长度、焊 点数等数据）。
[0081] 如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用 来限定本发明的实施范围；即凡依本
【发明内容】
所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要 求所要求保护的范围所涵盖。
【权利要求】
1. 一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，包括测量装置和绘图单元，绘图单元 安装于平板电脑中，测量装置上设有平板支架，平板电脑安装于平板支架上，测量装置与平 板电脑之间通过串口连接； 绘图单元包括系统管理模块、串口通讯模块、坐标换算模块、单线图数据计算模块和单 线图绘制模块，串口通讯模块、坐标换算模块和单线图数据计算模块依次连接，系统管理模 块分别与串口通讯模块、单线图数据计算模块和单线图绘制模块连接； 其中，测量装置向绘图单元提供方位角数据、俯仰角数据和距离数据，绘图单元根据方 位角数据、俯仰角数据和距离数据，通过CAD软件的二次开发接口在CAD绘图软件中绘图； 串口通讯模块用于与测量装置之间进行数据传输；坐标换算模块用于将测量装置获取的距 离数据和角度数据转换为当前坐标系下的坐标数据；单线图数据计算模块用于计算绘制单 线图所需的长度和方位；单线图绘制模块为CAD绘图软件；系统管理模块主要用于管线绘 制参数、管路元素添加以及测量装置获得的各数据的管理。
2. 根据权利要求1所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述测量装置 包括壳体、测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS，测距仪组件、水平轴 编码器、俯仰轴编码器、处理器和AHRS分别设于壳体内，壳体底部设有水平调节基座，水平 轴编码器通过水平轴与水平调节基座连接，俯仰轴编码器通过俯仰轴与测距仪组件连接， AHRS与测距仪组件连接，测距仪组件、水平轴编码器、俯仰轴编码器和AHRS分别与处理器 连接。
3. 根据权利要求2所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述测距仪组 件包括激光测距仪和测距仪外壳，AHRS设于激光测距仪上，AHRS和激光测距仪设于测距仪 外壳内。
4. 根据权利要求3所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述测距仪外 壳的两侧分别设有固定板，测距仪外壳两侧分别通过俯仰轴与固定板连接，位于测距仪外 壳一侧的俯仰轴上设有俯仰轴编码器。
5. 根据权利要求2所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述壳体底部 通过水平轴与水平调节基座连接，水平轴的端部设有水平轴编码器。
6. 根据权利要求2所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述水平轴的 旋转角度为〇?360°，俯仰轴的俯仰角度为-45?65°。
7. 根据权利要求2所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述AHRS为三 自由度的姿态航向参考系统，AHRS内设有电子指南针； 所述处理器为STM32微处理器。
8. 根据权利要求2所述一种压力管道的单线图测绘系统，其特征在于，所述壳体顶部 设有提手； 所述壳体一侧设有测量手柄，测量手柄上设有测量开关。
9. 根据权利要求1?8任一项所述系统实现一种压力管道的单线图测绘方法，其特征 在于，主要包括三个方面：（1)管路的绘制；（2)管路元素的绘制；（3)管路集合管理； 其中，管路的绘制包括以下步骤： (1-1)安装测绘系统，并以测绘系统的安装位置为坐标原点，以正东方向为X轴正方 向，正北方向为Y轴正方向，正上方为Z轴正方向，在平板电脑上的绘图单元中建立笛卡尔 坐标系的测量坐标系； (1-2)根据管路的分布规则，或根据用户肉眼能否目测管路的方向和终点与起点之间 的距离，判断管路的终点是否可以估算；若可以估算，则输入管路的长度及管路的方向，并 进入步骤（1-5);若不可以估算，则进入步骤（1-3); (1-3)判断管路的起点是否为估算值； 若是估算值，则目测当前位置能否同时测量到起点和终点；若可以，则启动测绘系统， 在当前位置上分别测量起点的坐标数据和终点的坐标数据，进入步骤（1-4);若不可以，则 移动测绘系统，重新进入步骤（1-1)，直至当前位置可以同时测量到起点和终点； 若不是估算值，则在当前位置上测量终点的坐标数据，进入步骤（1-4); (1-4)通过起点的坐标数据和终点的坐标数据，计算管路的长度及管路的方向； (1-5)在CAD软件中生成对应管路的单线图；完成测绘后，进入步骤（2)，开始绘制下一 条管路的单线图； (1-6)在CAD软件中编辑并保存已完成测绘的管路的单线图。
10.根据权利要求9所述一种压力管道的单线图测绘方法，其特征在于，所述管路元素 的绘制具体为： (2-1)根据标准将管路元素绘制成CAD绘图软件的dwg块文件，保存在指定的文件夹； (2-2)管路元素的添加：通过测量装置测算或者用户目测，获得管路元素在管路中的 位置，通过CAD绘图软件界面提供的插入管路元素块名称选项，选择所需的管路元素并插 入； 所述管路集合管理具体为：完成管路的绘制及管路元素的绘制之后，将管路及管路元 素划分到不同的集合进行管理。
【文档编号】G06F17/50GK104155659SQ201410419275
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】陈鹍棠, 李茂东, 吴从容, 张松平, 向小勇, 马琼雄, 陈月军, 李杞仪, 陈仲禹, 欧阳瑞伏, 陈伟华, 李榕根, 陈元利 申请人:广州特种承压设备检测研究院, 华南理工大学广州学院