[实用新型]一种基于惯性测量技术的管道三维姿态测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及管道测量领域，特别涉及一种基于惯性测量技术的管道三维姿态测量仪。

背景技术

随着城市的快速发展，通讯、电力、煤气自来水等各种管道遍布城市地下，这些管道随着地表建筑的变化，其在地下位置的不确定性越来越明显，导致管道在附近进行再次建筑及施工时极易受到损坏，造成公共停水停电停气，带来巨大的经济损失。因此，地下已埋管道的位置探测对相关建筑施工意义重大，不可或缺。

目前市场上对地下管线位置探测的主流测量仪器包括电磁式管线探测仪、探地雷达等。前者是利用电磁感应原理对金属管线、电/光缆以及一些带有金属标志线的非金属管线进行探测，原理是：在一端使用一个发射机给被测管线施加一个特殊频率的信号电流，在另外一端使用接收机内置感应线圈，接收管道的磁场信号，线圈产生感应电流，从而计算管道的走向和路径，对于非金属管道，该类仪器需在管道中穿插一根带电磁信号的探棒，通过对探棒位置的确定来确定管道的相应位置；后者则是通过发射天线对地下发射高频电磁波信号，并通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。这两类仪器都是通过电磁及无线电的方式进行探测，它们具有以下几个共同的缺点：(1)探测深度有限；特别对于跨河管道探测困难；(2)管道上有金属屏蔽则无法探测；(3)受现场电磁场干扰大；(4)操作步骤复杂，测量速度慢，效率低。

实用新型内容

为了克服现有管线探测仪对测量管线材质、测量深度、测量环境以及测量操作复杂等不足，本实用新型提供一种基于惯性测量技术的管道三维姿态测量仪。

本实用新型用惯性测量技术对地下管道的三维姿态位置进行测量，再使用地下管道三维信息测量软件数据处理后可以得到管道的水平方向及高低方向的准确位置信息，同时利用管道起点和终点的地理位置信息，处理后得到管道在相应坐标系下的精确空间位置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于惯性测量技术的管道三维姿态测量仪，用于在管道内测量，包括前、后支架及电子舱，所述前、后支架安装在电子舱的前、后端，还包括内置于电子舱内的惯性测量单元、存储单元、电源管理单元和主控电路以及安装在电子舱外侧的人机交互单元，还包括安装在后支架上的里程计，所述惯性测量单元、里程计、存储单元及人机交互单元分别与主控电路连接，所述电源管理单元向惯性测量单元、主控电路、里程计、存储单元及人机交互单元供电。

所述前、后支架结构相同，均包括支撑中轴、支座、滑座、拉簧、行程轮及接头，所述支座安装在支撑中轴的底端，且与电子舱固定，所述拉簧一端固定在支座上，另一端固定在滑座上，所述接头安装在支撑中轴的顶端，所述行程轮通过可伸缩的连杆一端固定在支座，另一端固定在滑座上，所述滑座沿着支撑中轴进行轴向滑动。

所述行程轮具体为6个，每个支架安装3个，且环绕支撑中轴，每间隔120度安装。

所述里程计具体为霍尔感应里程计，个数为3个，所述霍尔感应里程计具体安装在后支架的行程轮上。

所述惯性测量单元运动方向与管道轴线相同。

电子舱还包括用于导出数据的USB接口。

本实用新型的有益效果：

(1)适用范围广：本实用新型采用惯性测量技术，测量时将不再受限于待测管线的深度，也不受外界电、金属等磁场干扰，也不受外界电磁干扰及管线材质的影响，并且能达到管道测量的精度需求；

(2)精度高，速度快：本实用新型只需要一次即可完成整条管线的测量，测量速度快；结合精准里程测量的惯性测量技术能实现高精度的三维姿态测量，完全满足管线测量对精度的要求；

(3)数据丰富：本实用新型可以测出待测管线的三维姿态以及方向；

(4)测量方式简单化：在待测管道首尾对管线仪进行牵引，管线仪在牵引作用下从待测管道的起始点走到结尾点后测量即可结束；

(5)仪器操作简单：触按开机键开机后即可开始测量，测量结束后按功能键并连接U盘将自动完成数据导出，仪器具备声光提示；

(6)自动化数据处理成像：外业测量数据直接导入到软件中可自动化完成数据分析，输出测试报告。测量现场即可完成测量结果正确性的判断。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型电子舱内的结构连接图；

图3是本实用新型前、后支架的结构示意图；