管道陀螺儀在非開(kāi)挖管線(xiàn)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?jì)x器，該儀器在管道內穿行過(guò)程中 可對自身三軸姿態(tài)角（或角速度 ）、當前加速度，行進(jìn)里程進(jìn)行測量，通過(guò)積分算法對這些姿態(tài) 量進(jìn)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、數據連續，且測量過(guò)程不受管道埋設深度、管道材質(zhì)及現場(chǎng)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(lái)，城市管線(xiàn)敷設過(guò)程大量運用了非開(kāi)挖施工技術(shù)。此類(lèi)管線(xiàn)埋藏深，難以測定其準確位置，增加了后期交叉管線(xiàn)施工的安全風(fēng)險。為了解決該類(lèi)管線(xiàn)的定位問(wèn)題，本文著(zhù)重介紹了慣性陀螺儀在非開(kāi)挖施工管線(xiàn)定位測量中的應用，并將其與導向儀進(jìn)行了對比分析。通過(guò)實(shí)例，驗證了慣性陀螺儀定位技術(shù)在非開(kāi)挖施工管線(xiàn)定位測量中的可行性，并且有著(zhù)其他測量技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。

 隨著(zhù)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(kāi)挖技術(shù)敷設管線(xiàn)的情況也越來(lái)越多。由于敷設的管線(xiàn)埋深、位置信息都不準確的特點(diǎn)，常規的管線(xiàn)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(wú)法獲得準確的管線(xiàn)位置信息。導致后期交叉施工時(shí)易破壞、損壞后修復成本高，極易造成人員傷亡的事故。

傳統地下管線(xiàn)定位技術(shù)遇到的挑戰

1、實(shí)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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)挖施工的特殊性

在城市規劃管理過(guò)程中，因地下管線(xiàn)位置信息的不準確，也會(huì )造成地下空間資源浪費，為了獲取非開(kāi)挖管線(xiàn)與探測管線(xiàn)位置的準確數據，科學(xué)的利用地下空間，盡量避免管線(xiàn)切改，消除潛在的地下事故隱患，可用管線(xiàn)慣性陀螺儀來(lái)對地下管線(xiàn)進(jìn)行準確定位，來(lái)解決傳統探測手段不能解決的實(shí)際問(wèn)題。

JZ-4.8非開(kāi)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?jì)x器，該儀器在管道內穿行過(guò)程中 可對自身三軸姿態(tài)角（或角速度 ）、當前加速度，行進(jìn)里程進(jìn)行測量，通過(guò)積分算法對這些姿態(tài)量進(jìn)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、數據連續，且測量過(guò)程不受管道埋設深度、管道材質(zhì)及現場(chǎng)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(jìn)行管線(xiàn)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(gè)轉角速速和3個(gè)線(xiàn)加速度延定位儀坐標系的分量，經(jīng)過(guò)坐標變換，把加速度信息轉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(dòng)加速度an、ae進(jìn)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(jìn)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(dòng)參考坐標系；

陀螺儀管線(xiàn)精準定位儀的組成

硬件：由測量單元和行進(jìn)部分組成

軟件：用于對測量單元采集的數據進(jìn)行處理計算并生成點(diǎn)坐標和管線(xiàn)空間圖形圖

各種尺寸的測量單元

慣性陀螺儀現場(chǎng)操作過(guò)程