[发明专利]非开挖式高精度地下管网轨迹探测仪

说明书

本发明公开了一种非开挖式高精度地下管网轨迹探测仪，信号采集模块（1）包括陀螺仪（21）、加速度传感器（22）、编码器，信号采集模块接信号处理模块（2），信号处理模块为信号调理电路；信号处理模块经单片机（4）的AD采样电路（3）接入微处理器；单片机包括微处理器、AD采样电路、存储电路（6）、外部设备连接接口；单片机的外部设备连接接口经RS232通讯电路（7）和电缆（8）连接上位机（9）；电源模块（5）输出接信号采集模块和单片机给其供电；信号采集模块、信号处理模块、单片机、通信模块和电源模块安装于壳体内。本发明的探测仪能实现对地下管线轨迹的三维测量，仪器测量精度高，系统稳定，成本较低。

技术领域

本发明涉及一种地下管线轨迹探测仪，尤其涉及一种非开挖式高精度地下管网轨迹探测仪。

背景技术

非开挖铺管技术广泛应用于电力电缆、通讯光缆、燃气、给排水管道、石油等各类管线建设中，正逐步取代传统的挖槽埋管的地下管线施工法。由于施工水平和工艺等因素影响，竣工管道的轨迹往往与导向孔的设计轨迹存在差异，而准确掌握竣工管道的地下空间位置又十分重要，它不仅是评价工程质量的指标，而且能为后续新建管道的轨迹设计提供依据，以避免管线相交。目前，国内外采用的非开挖铺管竣工管道轨迹测量方法主要有:

(1)通过水平定向钻进的导向仪系统测量，将导向仪的探棒在竣工管道内拖行一次，同时在地面用接收机定点，并记录深度，然后用全站仪测量这些点的水平面坐标，最后形成竣工管道的三维轨迹数据;

(2)地质雷达，通过发射天线向地下发射高频电磁波，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界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下管线的空间位置、埋藏深度;

(3)基于电磁感应的管线探测仪，通过电磁感应原理探测金属管线的空间位置、埋藏深度，如果被测管道不是金属管道，那么还必须在管道内拖动金属探头才能测出管道的空间位置、埋藏深度;

(4)基于电子罗盘的管线测绘仪，利用电子罗盘组成可以在管道内行走的姿态角度测量器，将测得的姿态角度数据和行程传感器的路程数据通过空间几何计算得出被测管道的三维轨迹;

(5)基于捷联惯导原理的管线测绘仪，通过三个相互正交的陀螺和三个相互正交的加速度计组成可以在管道内行走的姿态测量器，根据捷联惯导原理将测得的数据解算得出姿态角度，并结合行程传感器的路程数据通过空间几何计算得出被测管道的三维轨迹。

前述五种非开挖铺管竣工管道轨迹测量方法，其中方法(1)-(3)都会受到被测管道埋深的影响，测量的精度不高，埋深越大，精度越低，而且操作麻烦，工作量大，不适合用于地下管道的精确定位。方法(4)中电子罗盘会受环境磁场的干扰，造成方位数据失准，测量精度降低，因此其适用范围有限制即只能在无异常磁场干扰的环境中使用。方法(5)是这几种方法当中最完善的测量手段，测量精度高，使用方便，但是也是最复杂，价格最昂贵的测量系统，而且目前国内并不能生产出该类成熟的产品，在世界上也只有个别公司能够生产该类管线测绘仪。

目前中国获得竣工管道轨迹的方法主要有两种：一是将导向碳棒在竣工管道内拖行一次，同时在地面定点，然后用全站仪或GPS测量这些点的坐标，最后形成轨迹；二是直接用导向孔施工时的导向数据形成轨迹。这两种方法都有不足，前者费时费事，后者数据可信性和准确性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非开挖式高精度地下管网轨迹探测仪，该探测仪能实现对地下管线轨迹的三维测量，仪器测量精度高，系统稳定，成本较低。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种非开挖式高精度地下管网轨迹探测仪，包括：信号采集模块、信号处理模块、单片机、通信模块、电源模块，以及壳体；