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管道陀螺儀在非開挖管線中的應用

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

近年來，城市管線敷設過程大量運用了非開挖施工技術。此類管線埋藏深，難以測定其準確位置，增加了后期交叉管線施工的安全風險。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用，并將其與導向儀進行了對比分析。通過實例，驗證了慣性陀螺儀定位技術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不可比擬的優(yōu)勢。

 隨著城市建設的飛速發(fā)展，燃氣、排水、電力、通信、蒸汽、化工等行業(yè)經常需要穿越鐵路、公路、河流等障礙物敷設管道，而基于城市市容環(huán)境的考慮，在城市利用非開挖技術敷設管線的情況也越來越多。由于敷設的管線埋深、位置信息都不準確的特點，常規(guī)的管線探測儀（RD8000、T5000、地質雷達）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）無法獲得準確的管線位置信息。導致后期交叉施工時易破壞、損壞后修復成本高，極易造成人員傷亡的事故。

 

傳統(tǒng)地下管線定位技術遇到的挑戰(zhàn)

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

2、容易受測量環(huán)境背景的電磁干擾影響

3、電磁感應法管線儀、地質雷達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確，也會造成地下空間資源浪費，為了獲取非開挖管線與探測管線位置的準確數據，科學的利用地下空間，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行準確定位，來解決傳統(tǒng)探測手段不能解決的實際問題。

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，該儀器在管道內穿行過程中 可對自身三軸姿態(tài)角（或角速度 ）、當前加速度，行進里程進行測量，通過積分算法對這些姿態(tài)量進行分析和計算以終獲得管道的三維姿態(tài)。

儀器測量效率高、數據連續(xù)，且測量過程不受管道埋設深度、管道材質及現場電碰干擾的影響，是地下管道勘探與姿態(tài)測量的設備。

JZ4.8陀螺儀進行管線定位的原理

（1）陀螺儀和加速度計分別測量定位儀的相對慣性空間的3個轉角速速和3個線加速度延定位儀坐標系的分量，經過坐標變換，把加速度信息轉化為延導航坐標系的加速度，并運算出定位儀的位置、速度、航向和水平姿態(tài)。

 

例如：將北向加速度計和東向加速度計測得的運動加速度an、ae進行一次積分，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東進行變換并再次積分得到定位儀的位置變化量，與初始經緯坐標相加，即得到定位儀的地理位置經緯坐標。

 

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

陀螺儀管線精準定位儀的組成

硬件：由測量單元和行進部分組成

軟件：用于對測量單元采集的數據進行處理計算并生成點坐標和管線空間圖形圖

各種尺寸的測量單元

 

慣性陀螺儀現場操作過程