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管道陀螺儀在非開挖管線中的應用
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(nèi)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(shù)據(jù)連續(xù),且測量過程不受管道埋設深度、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(jīng)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(zhì)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(zhì)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(shù)據(jù),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(nèi)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(shù)據(jù)連續(xù),且測量過程不受管道埋設深度、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(zhuǎn)角速速和3個線加速度延定位儀坐標系的分量,經(jīng)過坐標變換,把加速度信息轉(zhuǎn)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(jīng)緯坐標相加,即得到定位儀的地理位置經(jīng)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(shù)據(jù)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(xiàn)場操作過程