[发明专利]一种非开挖施工智能导向辅助系统

说明书

本发明公开了一种非开挖施工智能导向辅助系统，包括输入生成预设轨迹所需的参数，生成轨迹的基本步骤，确定钻孔轨迹形式，并确定造斜点，确定弯曲强度，动力钻具的弯曲轻度，确定入土角和出土角，标准形式钻孔轨迹参数和各关键点设计，斜平面处理障碍时钻孔轨迹参数和各关键点设计，综合情况下钻孔轨迹参数和各关键点设计，差分GPS计算实时深度，通过钻杆长度计算实时深度，通过差分GPS计算实时左右偏向角，通过陀螺仪和磁靶计算实时左右偏向角。本发明属于施工导向辅助技术领域，具体是指一种具有提示导向手下一步操作的智能辅助系统，提高效率，降低从业门槛的非开挖施工智能导向辅助系统。

技术领域

本发明属于施工导向辅助技术领域，具体是指一种非开挖施工智能导向辅助系统。

背景技术

利用水平定向钻机铺设管线时导向钻孔的钻进是其中最关键的步骤，传统导向孔的钻进是将导向探棒传感器放置在钻头的最前端，随钻杆的轨迹前进，地面上的导向手通过持有的导向仪来判断当前的钻头位置和轨迹形状，与提前规划好的轨迹进行比较，判断后将控制指令传给钻机操作手，让钻机操作手通过控制钻机的推进和回转来控制钻头的钻进。这其中导向手需要根据实际钻进情况选择合理的钻机操作使实际轨迹符合预设轨迹，这个也是最关键的地方，最终决定了施工的质量，要求导向手需要很高的经验水平。本发明提供一种具有提示导向手下一步操作的智能辅助系统，提高效率，降低从业门槛的非开挖施工智能导向辅助系统。

发明内容

为了解决上述难题，本发明提供了一种具有提示导向手下一步操作的智能辅助系统，提高效率，降低从业门槛的非开挖施工智能导向辅助系统。

为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：一种非开挖施工智能导向辅助系统，包括：

(1)输入生成预设轨迹所需的参数，包括入土点位置、出土点位置、入土角、出土角、埋管深度、各关键点情况、管道的曲率强度要求和现有地下管线情况等；

(2)生成轨迹的基本步骤，确定钻孔轨迹形式：主要取决于管线的性质、目的、铺设要求、障碍物等，并确定造斜点；

(3)确定弯曲强度，动力钻具的弯曲轻度，钻杆安全工作的孔身弯曲强度，保证管道安全工作的孔身弯曲强度；

(4)确定入土角和出土角；

(5)标准形式钻孔轨迹参数和各关键点设计：

坐标系：东北地

Θ1：入土角；θ2：出土角

L1：入土直线段；L2：入土弧线段；L3：水平段；L4：出土弧线段；L5出土直线段

H：管道深度

R1：入土弧线段曲率半径；R1＝57.3/iθ1，iθ1为曲率强度

R2：出土弧线段曲率半径；R2＝57.3/iθ2，iθ2为曲率强度

a角：钻进轨迹与地理坐标系的偏角

以出土点O1和A点为必经点进行说明，也可以对BC点进行约束，计算同理，

已知：A点坐标(XA,YA,ZA)，O1点坐标(Xo1,Yo1,Zo1)，求B,C,D点坐标

a)OA段长度和倾角补角：

L1＝((XA)^2+(XA)^2(XA)^2)^(1/2)；

θ1＝cos-1(ZA/L1)；

b)B点坐标：

XB＝XA+R1*cosθ1*cosa

YB＝YA+R1cosθ1*sina

ZB＝ZA+R1*(1-sinθ1)