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            管道陀螺儀在非開挖管線中的應(yīng)用

            閱讀:4324          發(fā)布時(shí)間:2020-3-23

            管道陀螺儀在非開挖管線中的應(yīng)用

            GSZ-160是一款基于MEMS慣性測量單元的三維姿態(tài)測量儀器,該儀器在管道內(nèi)穿行過程中 可對自身三軸姿態(tài)角(或角速度 )、當(dāng)前加速度,行進(jìn)里程進(jìn)行測量,通過積分算法對這些姿態(tài) 量進(jìn)行分析和計(jì)算以zui終獲得管道的三維姿態(tài)。
             
            儀器測量效率高、數(shù)據(jù)連續(xù),且測量過程不受管道埋設(shè)深度、管道材質(zhì)及現(xiàn)場電碰干擾的影響,是地下管道勘探與姿態(tài)測量的*設(shè)備。

            近年來,城市管線敷設(shè)過程大量運(yùn)用了非開挖施工技術(shù)。此類管線埋藏深,難以測定其準(zhǔn)確位置,增加了后期交叉管線施工的安全風(fēng)險(xiǎn)。為了解決該類管線的定位問題,本文著重介紹了慣性陀螺儀在非開挖施工管線定位測量中的應(yīng)用,并將其與導(dǎo)向儀進(jìn)行了對比分析。通過實(shí)例,驗(yàn)證了慣性陀螺儀定位技術(shù)在非開挖施工管線定位測量中的可行性,并且有著其他測量技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。

             隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展,燃?xì)?、排水、電力、通信、蒸汽、化工等行業(yè)經(jīng)常需要穿越鐵路、公路、河流等障礙物敷設(shè)管道,而基于城市市容環(huán)境的考慮,在城市利用非開挖技術(shù)敷設(shè)管線的情況也越來越多。由于敷設(shè)的管線埋深、位置信息都不準(zhǔn)確的特點(diǎn),常規(guī)的管線探測儀(RD8000、T5000、地質(zhì)雷達(dá))等自身的局限性(探測深度淺、易受電磁干擾、探測環(huán)境條件差)無法獲得準(zhǔn)確的管線位置信息。導(dǎo)致后期交叉施工時(shí)易破壞、損壞后修復(fù)成本高,極易造成人員傷亡的事故。

             

            傳統(tǒng)地下管線定位技術(shù)遇到的挑戰(zhàn)

            1、實(shí)際探測深度受到很大限制,很難在埋深>10米以上的情況下準(zhǔn)確測量地下管線的埋設(shè)位置和深度

            2、容易受測量環(huán)境背景的電磁干擾影響

            3、電磁感應(yīng)法管線儀、地質(zhì)雷達(dá)等不能完成城市地下空間發(fā)展的要求

            4、非開挖施工的特殊性

            在城市規(guī)劃管理過程中,因地下管線位置信息的不準(zhǔn)確,也會造成地下空間資源浪費(fèi),為了獲取非開挖管線與探測管線位置的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),科學(xué)的利用地下空間,盡量避免管線切改,消除潛在的地下事故隱患,可用管線慣性陀螺儀來對地下管線進(jìn)行準(zhǔn)確定位,來解決傳統(tǒng)探測手段不能解決的實(shí)際問題。

            JZ-4.8非開挖慣性陀螺儀是一款基于MEMS慣性測量單元的三維姿態(tài)測量儀器,該儀器在管道內(nèi)穿行過程中 可對自身三軸姿態(tài)角(或角速度 )、當(dāng)前加速度,行進(jìn)里程進(jìn)行測量,通過積分算法對這些姿態(tài)量進(jìn)行分析和計(jì)算以終獲得管道的三維姿態(tài)。

            儀器測量效率高、數(shù)據(jù)連續(xù),且測量過程不受管道埋設(shè)深度、管道材質(zhì)及現(xiàn)場電碰干擾的影響,是地下管道勘探與姿態(tài)測量的設(shè)備。

            JZ4.8陀螺儀進(jìn)行管線定位的原理

            (1)陀螺儀和加速度計(jì)分別測量定位儀的相對慣性空間的3個(gè)轉(zhuǎn)角速速和3個(gè)線加速度延定位儀坐標(biāo)系的分量,經(jīng)過坐標(biāo)變換,把加速度信息轉(zhuǎn)化為延導(dǎo)航坐標(biāo)系的加速度,并運(yùn)算出定位儀的位置、速度、航向和水平姿態(tài)。

             

            例如:將北向加速度計(jì)和東向加速度計(jì)測得的運(yùn)動加速度an、ae進(jìn)行一次積分,與北、東向初始速度Vno、Veo得到定位儀的速度分量。

             

            將速度V北和V東進(jìn)行變換并再次積分得到定位儀的位置變化量,與初始經(jīng)緯坐標(biāo)相加,即得到定位儀的地理位置經(jīng)緯坐標(biāo)。

             

            (2)幾種常用的坐標(biāo)系:慣性坐標(biāo)系、地球坐標(biāo)系、地理坐標(biāo)系、載體坐標(biāo)系、陀螺坐標(biāo)系、動參考坐標(biāo)系;

            陀螺儀管線精準(zhǔn)定位儀的組成

            硬件:由測量單元和行進(jìn)部分組成

            軟件:用于對測量單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算并生成點(diǎn)坐標(biāo)和管線空間圖形圖

            各種尺寸的測量單元

             

            慣性陀螺儀現(xiàn)場操作過程

             

             

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