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管線(xiàn)陀螺儀在非開(kāi)挖管道中應(yīng)用案例中的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

  • 發(fā)布日期:2020-03-29      瀏覽次數(shù):8319
    • 管線(xiàn)陀螺儀在非開(kāi)挖管道中應(yīng)用案例

           管線(xiàn)陀螺儀定位技術(shù)是種管道定位技術(shù),它能自動(dòng)生成基于三維坐標(biāo)(x,y,z)的地下管道空間曲線(xiàn)圖,實(shí)現(xiàn)定位埋深較深的管道,而不受管道材質(zhì)限制。如果需要獲得管道某個(gè)位置的準(zhǔn)確埋深,只需要測(cè)量該點(diǎn)上方的地面高程,并將慣性陀螺儀定位技術(shù)生成的該點(diǎn)z坐標(biāo)與地面高程相減,就可以得到該點(diǎn)管道的準(zhǔn)確埋深。

      而JZ4.8管線(xiàn)陀螺儀定位系統(tǒng)是基于慣性導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)而成,依靠高度的陀螺儀,在電腦快速運(yùn)算下獲取地下管線(xiàn)三維坐標(biāo),主要用于管道的位置探測(cè),并可將數(shù)據(jù)傳入GIS、AutoCAD、Solidwords等軟件,尤其適合非開(kāi)挖行業(yè)頂管施工的竣工測(cè)量。便捷的外業(yè)操作配合的數(shù)據(jù)后臺(tái)處理熊系統(tǒng),能快速準(zhǔn)確得到被測(cè)管道的空間三維坐標(biāo)信息,而且測(cè)量時(shí)不會(huì)受外界環(huán)境及管道材質(zhì)等因素干擾

      管線(xiàn)陀螺儀定位技術(shù)由硬件和軟件兩部分組成,硬件部分由測(cè)量主機(jī)和牽引鋼繩兩部分組成,測(cè)量主機(jī)由支架和陀螺儀構(gòu)成。待管道定向穿越施工完成后,切開(kāi)管道兩端,將測(cè)量主機(jī)放入被測(cè)管道內(nèi)部,經(jīng)牽引鋼繩拖動(dòng)并在管道內(nèi)通行個(gè)來(lái)回,測(cè)量主機(jī)將自動(dòng)記錄被測(cè)管道各點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。

       

      管線(xiàn)陀螺儀

      軟件就是用于解算測(cè)量主機(jī)采集的數(shù)據(jù)的套電腦程序,通過(guò)軟件的解算,得到管道的三維坐標(biāo),并生成管道位置三維曲線(xiàn)圖。

       

      管線(xiàn)陀螺儀

      管線(xiàn)陀螺儀定位技術(shù)原理

      工作原理:由于個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí),是不會(huì)改變的,慣性陀螺儀工作時(shí)在測(cè)量主機(jī)中高速旋轉(zhuǎn),而高速旋轉(zhuǎn)均衡的陀螺儀的旋轉(zhuǎn)軸具有定軸性。陀螺儀定軸性是指陀螺儀沿旋轉(zhuǎn)軸的垂直方向無(wú)力矩作用時(shí),旋轉(zhuǎn)軸在慣性空間中保持指向不變的性質(zhì)。

      測(cè)量主機(jī)在管道里面被牽引鋼繩拉動(dòng)過(guò)程中,慣性陀螺儀隨著測(cè)量主機(jī)在管道中移動(dòng),由于測(cè)量主機(jī)移動(dòng)到不同的位置時(shí),慣性陀螺儀沿旋轉(zhuǎn)軸的垂直方向有力矩作用,導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸方向發(fā)生改變,而測(cè)量主機(jī)自帶的多組傳感器實(shí)時(shí)讀取慣性陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸所指示的方向,這樣就能使測(cè)量主機(jī)在管道內(nèi)移動(dòng)的過(guò)程中,記錄管道每個(gè)連續(xù)點(diǎn)的前后空間位置變化關(guān)系,通過(guò)輸入管道兩端的坐標(biāo),就能得到整個(gè)管道的三維坐標(biāo)。

       

      管線(xiàn)陀螺儀的優(yōu)缺點(diǎn)

      優(yōu)點(diǎn):該技術(shù)可以應(yīng)用于非開(kāi)挖施工的燃?xì)?、給排水管道等領(lǐng)域,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)管道定位方法的不足,達(dá)到快速、準(zhǔn)確、安定位地下管道的目的。

      它的具體優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下3方面

      ①測(cè)量度高。水平方向與深度方向均為±0.2%L,其中L為目標(biāo)管道的長(zhǎng)度,當(dāng)L100 m時(shí)則以100 m代入計(jì)算。

      ②坐標(biāo)成果佳。系統(tǒng)可以按定距離計(jì)算管道的坐標(biāo)數(shù)據(jù),可以通過(guò)管道尾坐標(biāo),計(jì)算管道沿線(xiàn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù),位置確定,任地表、基樁如何變化,能夠快速定位查找管道位置。

      ③不受外部影響。測(cè)量工作方式不受電磁波干擾,不受地面環(huán)境、交通、天氣、光線(xiàn)等影響,不受管道材質(zhì)和周?chē)h(huán)境的干擾,也不受埋設(shè)深度限制。

      缺點(diǎn):慣性陀螺儀定位技術(shù)對(duì)正在運(yùn)行中的管道無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。由于其良好的檢測(cè)性能,所以慣性陀螺儀的價(jià)格要比其它設(shè)備要昂貴,般約60×104 /套。

      適用范圍:金屬管、PE管以及其他材質(zhì)的管道。

      數(shù)據(jù)采集與解算

      ①在管道水平定向鉆穿越施工完成后,切開(kāi)管道兩端,利用站儀測(cè)量管道兩端的軸線(xiàn)中點(diǎn)坐標(biāo),并記錄下來(lái)。

       

      ②在管道內(nèi)部穿入條線(xiàn),以便將慣性陀螺儀在管道內(nèi)來(lái)回拖拉通行。

      目前,穿線(xiàn)的方式有兩種。

      a.穿管器穿線(xiàn)

      將穿管器在管道的端放入,人工在管口推動(dòng)其不斷進(jìn)入管道內(nèi)部,并從管道另端穿出,將露出的穿管器金屬頭連上牽引鋼繩,再按原路徑拖回穿管器,至此穿線(xiàn)工作結(jié)束。

      b.鼓風(fēng)機(jī)穿線(xiàn)

      將風(fēng)箏線(xiàn)綁上個(gè)膨脹的塑料袋放入管道的端,將鼓風(fēng)機(jī)對(duì)準(zhǔn)管口的塑料袋鼓風(fēng),直至塑料袋被吹至管道的另端為止,至此穿線(xiàn)結(jié)束。

      ③將穿好在管道中的線(xiàn)連上牽引鋼繩后,把牽引鋼繩置換在管道中,再讓牽引鋼繩連上測(cè)量主機(jī),并拉動(dòng)測(cè)量主機(jī)從管道的端向另端滑動(dòng),經(jīng)牽引鋼繩拖動(dòng)并在管道內(nèi)通行個(gè)來(lái)回后,采集數(shù)據(jù)完畢。

      ④通過(guò)電腦程序解算測(cè)量主機(jī)采集的數(shù)據(jù),得到管道的三維坐標(biāo)。將獲得的該管道數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表1。表中,里程l為從管口起點(diǎn)到管上某點(diǎn)的距離。坐標(biāo)系為北京54坐標(biāo)系、1985高程基準(zhǔn)。

      結(jié)語(yǔ):

      管線(xiàn)陀螺儀能夠解決目前超常埋深管道的探測(cè)難題,能有效地減少三方定向穿越施工對(duì)燃?xì)夤艿赖钠茐?,其結(jié)果可靠、穩(wěn)定。為以后管道的運(yùn)行及監(jiān)管形成可靠的技術(shù)資料,大大地減少非開(kāi)挖施工事故。對(duì)于管道運(yùn)營(yíng)單位來(lái)說(shuō),可以提供更加可靠的安保障,大幅度減少管道事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。