CN106855410A - 一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备 - Google Patents

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屈红星
王立波
曹建章
张崇阳
刘安宁
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No 618 Research Institute of China Aviation Industry
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
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Abstract

本发明属于地下管道测量技术领域，涉及一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备。所述的设备包括支撑轮(1)、测量主体(2)、惯性敏感组件和电子部件，支撑轮(1)安装在测量主体(2)的两端，测量主体(2)内设置有空腔，惯性敏感组件和电子部件安装在测量主体(2)内；惯性敏感组件包括陀螺和加速度计，电子部件包括电源模块、采集模块和存储模块，采集模块实时采集陀螺和加速度计的测量数据，并将采集的数据传输给存储模块。解决了目前已有测量方法受管径直径大小、管材材质、环境电磁干扰、管网埋地深度、地形地物等条件的约束；改变了原有增加人力、试验次数的测量方法；避免了对地下管线原有状态的破坏，提高了数据测量的准确率。

Description

一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备
技术领域
本发明属于地下管道测量技术领域，涉及一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备。
背景技术
地下管线越来越密集，许多管线需要维护、诊断和修理；在施工过程中需要各管线部门之间交换管道准确信息。目前面临的最大问题是，过去已建成的地下管网由于历史原因、管理不善，无法提供准确的管线位置图。目前常用的电磁法探测仪的实际探测深度受到很大限制，很难在埋深10米以下的情况下准确测量地下管线的埋设位置和深度。
管线运行、管理中非常需要有新的设备，设备可以不受地形、地貌、深度、电磁等环境的影响快速准确的对地下管线进行普查并提供精确的管线位置。
发明内容
本发明的目的为：提供一种不受地形、地貌、深度、电磁环境的影响，能够快速准确的对地下管线进行定位的设备。
本发明的技术方案为：一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：所述的设备包括支撑轮1、测量主体2、惯性敏感组件和电子部件，支撑轮1安装在测量主体2的两端，测量主体2内设置有空腔，惯性敏感组件和电子部件安装在测量主体2内；
惯性敏感组件包括陀螺和加速度计，电子部件包括电源模块、采集模块和存储模块，采集模块实时采集陀螺和加速度计的测量数据，并将采集的数据传输给存储模块。
作为本技术方案的一种改进，所述的设备还包括里程仪，里程仪安装在支撑轮1上，采集模块实时采集陀螺、加速度计和里程仪的测量数据。
作为本技术方案的一种改进，测量主体2为圆筒形。测量主体外型结构为圆筒形，便于加工，在狭窄的管道中最大限度增加了测量主体腔体内部空间，更加易于布置电子部件及利于器件的散热。
作为本技术方案的一种改进，测量主体2内安装有三个相互垂直的单轴陀螺。
作为本技术方案的一种改进，测量主体2内安装的陀螺为三轴一体的陀螺。
作为本技术方案的一种改进，测量主体2内安装有两个相互垂直的双轴陀螺。
作为本技术方案的一种改进，测量主体2为分段结构，分段结构便于放置惯性敏感组件和电子组件。
作为本技术方案的一种改进，所述的设备为不锈钢材料制成。测量主体由不锈钢材料构成，不仅可以保证强度，并且在地下潮湿环境中防止锈蚀。
作为本技术方案的一种改进，测量主体2为密封结构。测量主体各部分均为密封结构设计，可以防止水分进入测量主体内部，避免内部电器元件的损伤。
本发明的有益效果为：解决了目前已有测量方法受管径直径大小、管材材质、环境电磁干扰、管网埋地深度、地形地物等条件的约束；改变了原有增加人力、试验次数的测量方法；避免了对地下管线原有状态的破坏，提高了数据测量的准确率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1为支撑轮，2为测量主体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，设备包括支撑轮1、测量主体2、惯性敏感组件和电子部件，支撑轮1安装在测量主体2的两端，支撑轮为一套轮组。轮组包括弹簧摇臂和滚轮，多个呈均与分布的滚轮通过摇臂安装在一起，在滚轮之间安装有弹簧。进行测量时，支撑轮通过一定预压力与管壁接触，保证了设备能够处于测量管线的中心位置。通过弹簧组的拉力和推力，轮组可根据被测管道直径的不同进行调节，大大扩展了测量范围。同时，支撑轮上安装有里程仪，可以测量滑轮转动的圈数，从而测量出仪器移动过的距离。支撑轮并不仅限于上述结构形式，也可根据被测管道的直径，选用直径与管道内径相同的滚轮，也可实现支撑轮与管道的贴合，保证行使轨迹的要求。
测量主体2内设置有空腔，惯性敏感组件和电子部件安装在测量主体2内。其结构为分段设计，在分段结构中可以方便的放置惯性敏感组件和电子组件。测量主体由不锈钢材料构成，不仅可以保证强度，并且在地下潮湿环境中防止锈蚀。测量主体各部分均为密封结构设计，可以防止水分进入测量主体内部。测量主体外型结构为圆筒形，便于加工，在狭窄的管道中最大限度增加了测量主体腔体内部空间，更加易于布置电子部件及利于器件的散热。
惯性敏感组件包括陀螺和加速度计，电子部件包括电源模块、采集模块和存储模块，采集模块实时采集陀螺和加速度计的测量数据，并将采集的数据传输给存储模块。每套设备中安装有陀螺仪，可以测量三个相互垂直轴向的角速度；陀螺可以是三个单轴陀螺，或者两个双轴陀螺，也可以是一个三轴一体的陀螺；每套设备中安装有加速度计，可以测量三个相互垂直轴向的加速度；可以是三个单轴加速度计，也可以是一个三轴一体的加速度计。电子部件具有将采集到的角速度及加速度测量信号实时采集，并进行相应处理后存储至电子部件存储器中的功能；电子部件自带电源，可供应***几小时的正常工作所需电量，满足测量的需要。
该设备的软件处理部分通过通用接口，如USB，232，422等，将电缆连接至惯性测量设备的数据接口，在地下管道测量设备用户端软件中选择需要采集的数据，将数据下载至终端设备中以备处理。管道测量设备用户端软件根据相关外部信息设置，对数据进行相关特性的计算，剔除数据文件中的数据异常点。根据内部算法，形成数据报告；绘制所测量的管道三维数据曲线。
使用该设备进行管道测量的具体步骤如下：
步骤一，事前准备：
利用该设备的自适应管道定位机构，通过调整弹簧组的拉力或推力实时的调整轮组的距离，使得适合被测管线内径。
打开惯导测量定位设备，进入工作模式。利用GPS等辅助手段测出被测管道入口与出口的GPS坐标信息。
步骤二，测量过程：
地下管道惯性测量定位设备进入被测管道，线缆通过连接机构连接定位仪，拖动定位仪在管道内滑行至出口位置，再将定位仪拖回至入口位置，测量过程结束。
步骤三，数据分析：
通过通用接口，将电缆连接至惯性测量***的数据接口，在地下管网测量设备用户端软件中选择需要采集的数据，将数据下载至终端设备中以备处理。管道测量定位设备用户端软件根据相关外部信息设置，对数据进行相关特性的计算，剔除数据文件中的数据异常点。根据内部算法，形成数据报告；绘制所测量管道的三维数据曲线。

Claims (9)

1.一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：所述的设备包括支撑轮(1)、测量主体(2)、惯性敏感组件和电子部件，支撑轮(1)安装在测量主体(2)的两端，测量主体(2)内设置有空腔，惯性敏感组件和电子部件安装在测量主体(2)内；
惯性敏感组件包括陀螺和加速度计，电子部件包括电源模块、采集模块和存储模块，采集模块实时采集陀螺和加速度计的测量数据，并将采集的数据传输给存储模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：所述的设备还包括里程仪，里程仪安装在支撑轮(1)上，采集模块实时采集陀螺、加速度计和里程仪的测量数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：测量主体(2)为圆筒形。
4.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：测量主体(2)内安装有三个相互垂直的单轴陀螺。
5.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：测量主体(2)内安装的陀螺为三轴一体的陀螺。
6.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：测量主体(2)内安装有两个相互垂直的双轴陀螺。
7.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：测量主体(2)为分段结构。
8.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：所述的设备为不锈钢材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种基于惯性技术的地下管道定位测量设备，其特征为：测量主体(2)为密封结构。
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