一种基于地下管线测绘的手持式数据采集仪及测量方法与流程

专利检索2022-05-10  20



1.本发明涉及地下管线探测技术领域,尤其涉及一种基于地下管线测绘的手持式数据采集仪及测量方法。


背景技术:

2.随着城市地下空间的压缩和施工工艺的进步,非定向钻牵引管、非开挖顶管等技术被使用得越来越频繁,电力隧道、地下综合管廊等埋深也越来越大。对于这类深埋管道,准确探测其埋深一直是一个技术难题。
3.地下管线网是城市运行与发展中不可或缺的重要基础设施,地下管线不仅为城市中居民提供重要的生活物资,更承担着为城市的发展提供基础资源和能量的责任。完善、发达的地下管线系统及其安全、稳定的运行是现代城市运转的保障和基础。然而,部分地下管线的铺设年代久远,缺乏日常管理与维护,管线资料缺失的情况较为严重。在城市建设或者施工过程中,由于缺乏施工区域地下管线的实时管线图,且没有快速、精确的管线探测手段,所以无法获得实时的地下管线分布情况,导致施工过程中无法有效避开管线,进而导致管线被破坏,甚至造成一系列事故发生。一般,会采用夹钳法对地下管线进行测绘,对地下管线的数据进行采集。
4.针对上述相关技术,本技术发明人在实现本技术实施例中发明技术方案的过程中,发现至少存在以下技术问题:但是对地下管线的数据采集时,一般都是需要人工下至地下,使用夹钳将线缆夹持住,利用接收机在地上进行扫描检测,地下地形复杂,人工不方便下至地下去夹持线缆。


技术实现要素:

5.本技术实施例通过提供一种基于地下管线测绘的手持式数据采集仪及测量方法,解决了现有技术中通过夹钳法采集地下管线的数据时,不便夹持线缆的问题,实现了便于夹持线缆,能够便于对地下管线进行测绘的效果。
6.本技术实施例提供了一种基于地下管线测绘的手持式数据采集仪,包括发射机、接收机和夹钳装置,所述发射机和夹钳装置均设置于底座上;所述发射机与夹钳装置之间连接有连接线;所述夹钳装置包括与连接线连接的固定环、滑动设置于固定环内的夹持部;所述固定环呈半圆环状且开口朝向下方;所述固定环的一侧设置有驱动夹持部活动的驱动组件;所述夹持部呈圆弧状;所述夹持部的一端滑动连接于所述固定环内,所述夹持部的一端插接于所述固定环并组合形成圆环状。
7.进一步的,所述固定环呈中空状,且弧形固定环的外侧壁上开设有弧形的导向槽;所述驱动组件包括设置于固定环一侧的驱动电机、设置于驱动电机输出轴上的齿轮、设置于夹持部的外侧壁上的齿条段;所述齿条段呈圆弧状;所述齿条段滑动连接于导向槽内;所述齿轮与所述齿条段相啮合。
8.进一步的,所述固定环的一侧设置有检测摄像头;所述固定环的另一侧设置有激
光笔。
9.进一步的,所述固定环靠近所述驱动组件一端的高度高于所述固定环远离所述驱动组件一端的高度。
10.进一步的,所述齿条段的两端与所述夹持部的两端间隔设置。
11.进一步的,所述底座的一侧设置有调节线架;所述调节线架包括固定套、滑动连接于固定套内的活动杆、设置于活动杆远离底座一端的导线环;所述固定套与所述活动杆通过螺栓连接;所述连接线穿过所述固定环,且连接线的一端与所述发射机连接,连接线的另一端与所述的夹钳装置连接。
12.本技术实施例还提供了一种基于地下管线测绘的测量方法,所述测量方法包括以下步骤:s1、打开与目标管线相关的窅井,量取其管线实际埋深;s2、在窅井的井口附近放置发射机,并将夹钳装置放置于窅井内,通过驱动组件驱动夹持部与固定环将线缆夹持住;s3、根据窅井内的线缆走线方向,手持接收机进行探测,采集电磁波信号,调整接收机的频率,使其与目标管道产生二次场的频率一致,找出信号最大的位置;s4、对信号最大的位置进行定位标记,再做70%测深,记录信号最大的位置的左右两侧70%深度的位置,对平面位置进行修正,得左右两侧70%深度位置的距离总和,取距离总和的中心为管道中心位置并进行标记,再用接收机对该管道中心位置标记处进行深度测量,得到最终的测量值。
13.进一步的,所述s2的步骤中还包括:在夹持住线缆之后,定义窅井的中心为圆心,以窅井中所示的线缆基本走向所在直线为参照线,取参照线上且与圆心重合的一点以及与圆心间隔5米处的一点形成定位线段,将定位线段以圆心为旋转中心向其左右两侧旋转30度,形成待测区域。
14.进一步的,在所述s4的步骤之后,所述测量方法还包括:s5、将接收机调节至最小值,采用最小值在管道中心位置标记处附近检测,观察接收机上的箭头指示移动接收机的位置,直至接收机上的两个箭头同时出现得到线缆的平面位置,与管道中心位置标记处进行比对验证。
15.本技术实施例中提供的一个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
16.1、由于采用了夹钳装置的结构,所以能够将夹钳装置放置于窅井内,通过驱动组件驱动夹持部对目标管线进行夹持,通过固定环上的探测头获取窅井内的电磁波信号,再根据接收机在地面的一定范围内进行检测,通过分析计算得到地下管线的测量数据,有效解决了现有技术中采用夹钳法对地下管线进行探测时,人工下到窅井内对目标管线进行夹紧所产生的不安全的问题,进而实现了提高了使用夹钳法对地下管线进行探测的安全性。
17.2、由于采用了驱动组件的结构,所以能够通过开启驱动电机,即可使得驱动电机带动齿轮转动,而夹持部上的齿条段与齿轮相啮合,进而能够驱动夹持部能够沿着固定环的内部进行转动,使得夹持部的一端插接于固定环的另一端内,对目标管线进行夹持固定,便于对窅井内的电磁波信号进行探测,有效解决了现有技术中不便于对目标管线进行夹紧的问题,进而实现了便于快捷的夹紧窅井内的目标管线的效果。
18.3、由于采用了调节线架的结构,所以能够通过调节线架使得夹钳装置能够对准目标管线,使得夹钳装置对目标管线夹持的精确度更高,提高自动夹紧目标管线的效率和精度,有效解决了现有技术中不便于使得夹钳装置对准窅井内的目标管线的问题,进而实现了便于使得夹钳装置夹紧窅井内的目标管线的效果。
附图说明
19.图1为本技术实施例中的整体的结构示意图;
20.图2为本技术实施例中的调节架的结构示意图;
21.图3为本技术实施例中的理线装置的结构示意图;
22.图4为图2中a处的放大示意图;
23.图5为图3中b处的放大示意图;
24.图6为本技术实施例中的夹钳装置的结构示意图;
25.图中:1、底座;11、发射机;12、接收机;13、连接线;2、夹钳装置;21、探测头;22、固定环;221、导向槽;23、夹持部;24、驱动组件;241、驱动电机;242、齿轮;243、齿条段;3、理线装置;31、安装架;32、绕线辊;321、固定盘;33、立板;331、导向孔;34、理线组件;341、连接块;342、往复丝杠;343、导向杆;344、滑座;345、导线辊;346、穿线孔;35、制动组件;36、联动组件;361、第一传动轮;362、第二传动轮;363、传动带;4、定位组件;41、固定块;42、弹性片;43、锁紧螺栓;5、调节线架;51、固定套;52、活动杆;53、导线环;6、检测摄像头;7、激光笔。
具体实施方式
26.本技术实施例通过提供一种基于地下管线测绘的手持式数据采集仪及测量方法,通过使用手持式数据采集仪对地下的管线进行测绘,使得将夹钳装置2放置于窅井内,通过驱动组件24驱动夹持部23对线缆进行夹紧,再通过接收机12在地面进行扫面探测,得到地下管线的测量数据,解决了现有技术中通过夹钳法采集地下管线的数据时,不便夹持线缆的问题,实现了便于夹持线缆,能够便于对地下管线进行测绘的效果。
27.为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
28.实施例一
29.本技术实施例公开了一种基于地下管线测绘的手持式数据采集仪,参照图1,一种基于地下管线测绘的手持式数据采集仪,包括发射机11、接收机12和夹钳装置2,发射机11和夹钳装置2均安装于底座1上,发射机11与夹钳装置2之间通过连接线13连接,夹钳装置2上有探测头21,通过将夹钳装置2放置于窅井内,对位于中间最顶部的线缆进行夹紧,探测窅井内的电磁波信号,再开启接收机12,通过接收机12在一定距离外接收二次场信号,探测到管线的准确位置。
30.参照图2、图3,连接线13为电源接线,连接线13的一端与发射机11插接配合,连接线13的另一端与夹钳装置2固定连接,用于输送夹钳装置2至窅井内。底座1上安装有理线装置3,用于输送和收纳连接线13。理线装置3包括安装架31、绕线辊32、立板33和理线组件34,安装架31固定于底座1上,且位于发射机11的一侧,绕线辊32水平设置,且绕线辊32转动连接于安装架31上,在底座1上且位于安装架31的一侧安装有制动组件35,制动组件35用于驱动绕线辊32转动进而能够对连接线13进行输送或收纳。制动组件35包括固定于底座1上的制动电机,制动电机的输出轴与绕线辊32的一端固定连接。
31.参照图3、图4,立板33固定安装于底座1上,且立板33位于绕线辊32的一侧与绕线辊32对齐。立板33上开设有水平的导向孔331。理线组件34包括连接块341、往复丝杠342、导向杆343、滑座344、导线辊345,连接块341设置有两个,且两个连接块341分别靠近立板33两
侧的位置,往复丝杠342和导向杆343均水平设置,往复丝杠342转动连接于两个连接块341之间,导向杆343固定连接于两个连接块341之间,且往复丝杠342和导向杆343由上至下并列设置,滑座344靠近上方的位置穿过往复丝杠342并与往复丝杠342螺纹连接,滑座344靠近下方的位置穿过导向杆343并与导向杆343滑动配合。滑座344上开设有与导向孔331对应的穿线孔346。导向辊转动连接于滑座344远离立板33的一侧,且导向辊的上表面高于穿线孔346的孔底。为了驱动往复丝杠342转动,在底座1上安装有联动组件36,联动组件36包括第一传动轮361、第二传动轮362和传动带363,第一传动轮361固定于制动电机的输出轴上,第二传动轮362固定于往复丝杠342的一端,传动带363套设于第一传动轮361和第二传动轮362上。制动电机转动时,能够带动绕线辊32对连接线13进行放线,同时连接线13的一端依次穿过导向孔331、穿线孔346,制动电机转动的同时,能够带动第一传动轮361转动,由于传动带363的作用,使得第二传动轮362转动,第二传动轮362带动往复丝杠342转动,使得往复丝杠342带动连接线13沿着绕线辊32的长度方向移动,将连接线13放长,使得连接线13能够伸长,便于将夹钳装置2放置于窅井内。导线辊345的设置,有利于减小连接线13进行放线或收线时的摩擦,提高对连接线13的保护。
32.参照图3、图5,在进行地下管线探测时,将连接线13的一端与发射机11进行连接,为了提高连接线13与发射机11的连接稳定性,在绕线辊32上安装有定位组件4。绕线辊32的两端固定安装有同轴设置的固定盘321。定位组件4包括固定块41、弹性片42和锁紧螺栓43,固定块41固定安装于靠近发射机11一侧的固定盘321上,且位于该固定盘321靠近另一个固定盘321的一侧,弹性片42设置有两个,且两个弹性片42的一端均与固定块41远离固定盘321的一侧固定连接,且两个弹性片42沿着固定块41的高度方向间隔设置,锁紧螺栓43固定于两个弹性片42上,连接线13的一端穿过两个弹性片42与锁紧螺栓43之间的位置,用于锁紧两个弹性片42,对连接线13进行夹紧定位。
33.参照图1、图2,为了便于调节夹钳装置2在窅井内的下降位置,使得夹钳装置2能够对准线缆并对线缆进行夹紧,在底座1的一侧固定安装有调节线架5,调节线架5能够进行伸缩,进而能够调节夹钳装置2下降的位置。调节线架5包括固定套51、活动杆52、导线环53,固定套51的一端固定于底座1的侧壁,且固定套51与立板33相对应设置,固定套51的另一端水平延伸,活动杆52滑动连接于固定套51内,固定环22固定于活动杆52远离固定套51的一端,为了减小活动杆52和固定套51相互转动,固定套51与活动杆52的截面均呈矩形,活动环的轴线竖直设置,当根据实际情况需要调节好固定套51与活动杆52之间的位置之后,通过螺栓将固定套51与活动杆52锁紧定位。连接线13穿过固定环22,连接线13穿过固定环22的一端与夹钳装置2连接。固定环22上端的外侧与内侧之间成型有圆滑的斜面,便于将连接线13穿过固定环22,且有利于减小连接线13与固定环22之间的摩擦力,提高对连接线13的保护。
34.参照图1、图6,夹钳装置2包括固定环22、夹持部23、驱动组件24,固定环22呈半圆环状,且固定环22为中空结构,固定环22的开口朝向下方,连接线13的端部与固定环22的正上方且位于中心的位置固定连接。固定环22的一端高度低于固定环22另一端的高度,固定环22的外侧壁上开设有导向槽221,导向槽221与固定环22的内部相连通,导向槽221的两端贯穿固定环22的两端部。固定环22上且靠近固定环22较低的一端的位置上固定有探测头21。夹持部23呈半圆环状,夹持部23的一端滑动连接于固定环22内,夹持部23的另一端可插接于固定环22较低的一端内,当夹持部23的一端插接于固定环22较低的一端内后,夹持部
23与固定环22组合形成圆环状。驱动组件24固定安装于固定环22较高端部的一侧,用于驱动夹持部23活动,使得夹持部23的一端插接于固定环22较低端部内。
35.参照图6,驱动组件24包括驱动电机241、齿轮242、齿条段243,驱动电机241固定安装于固定环22的侧壁上,齿轮242固定安装于驱动电机241的输出轴上,齿条段243固定于夹持部23的外侧壁上,且齿条段243呈圆弧状,齿条段243的两端与夹持部23的两端间隔设置,齿条段243滑动连接于导向槽221内,齿轮242与齿条段243相啮合。通过启动驱动电机241,能够带动齿轮242转动,齿轮242转动,与其相啮合的齿条段243沿着导向槽221转动,使得夹持部23的另一端插接于固定环22较低的端部内。当固定环22和夹持部23组合形成一个圆环时,线缆被夹持在该圆环内,且固定环22、夹持部23、导向槽221以及齿条段243的中心与圆环的中心重合。
36.参照图6,为了便于检测窅井内的状况,便于操作夹钳装置2对线缆进行夹紧,在固定环22顶部的一侧固定安装有检测摄像头6,在固定环22顶部的另一侧固定安装有激光笔7。通过激光笔7照射,能够方便将夹钳装置2对准所要夹紧的线缆,通过检测摄像头6能够观察夹钳装置2的状态,便于判断是否夹紧所对应线缆,在对地下管线探测结束之后,能够通过检测摄像头6所拍摄的画面,判断夹钳装置2是否与线缆分开,方便将夹钳装置2收起,提高了整体装置的精确性和安全性,提高工作效率。
37.实施例二
38.另一方面,本技术实施例公开了一种基于地下管线测绘的测量方法,采用上述的手持式数据采集仪,参照图1

图6,测量方法包括以下步骤。
39.s1、获取目标管线的实际埋深,首先打开与目标管线相关的窅井,量取目标管线的实际埋深。
40.s2、数据采集仪的安装,通过安装好数据采集仪,采集目标管线的数据以便于后续分析地下管线分布状况。
41.s21、在窅井的井口附近放置发射机11,使得底座1靠近窅井的井口附近,底座1安装有调节架的一侧靠近窅井的井口。
42.s22、将连接线13的一端插接于发射机11上,将夹钳装置2放置于窅井内,观察探测摄像头所拍摄的画面以及人工观察窅井内所获取的信息,对调节架的长度进行调节,使得夹钳装置2对准窅井内处于中间位置且位于最顶部的线缆,再通过开启制动电机,使得制动电机带动绕线辊32转动,使得绕卷于绕线辊32上的连接线13进行放线,连接线13沿着导线环53放线,使得夹钳装置2下降至目标管线处。
43.s23、通过启动驱动电机241,使得驱动电机241带动齿轮242转动,与齿轮242相啮合的夹持部23从固定环22内逐渐转动伸出,直至夹持部23的一端插接于固定环22较低的一端内,停止转动驱动电机241。
44.s24、通过观察激光笔7和探测摄像头所拍摄的画面,验证夹钳装置2是否将目标管线夹紧。
45.s25、定义窅井的中心为圆心,以窅井中所示的线缆基本走向所在直线为参照线,取参照线上且与圆心重合的一点以及与圆心间隔5米处的一点形成定位线段,将定位线段以圆心为旋转中心向其左右两侧旋转30度,形成待测区域。
46.s3、收集信号,根据窅井内的线缆走线方向并在待测区域内,手持接收机12进行探
测,采集电磁波信号,调整接收机12的频率,使其与目标管道产生二次场的频率一致,根据接收机12的指示找出信号最大的位置。
47.s4、分析确定最终测量值,对信号最大的位置进行定位标记,再做70%测深,根据目标管线的实际埋深值的70%计算得到管道中心埋深值,在根据管道中心埋深值,在记录信号最大的位置的左右两侧距离管道中心埋深值的两个位置做好标记,对平面位置进行修正,得到两个管道中心埋深值之间的距离总和,取距离总和的中心为管道中心位置并进行标记,再用接收机12对该管道中心位置标记处进行深度测量,得到最终的测量值。
48.s5、最终验证,将接收机12调节至最小值,采用最小值在管道中心位置标记处附近检测,观察接收机12上的箭头指示移动接收机12的位置,直至接收机12上的两个箭头同时出现得到线缆的平面位置,与管道中心位置标记处进行比对验证。
49.本技术实施例的工作原理是:采用数据采集,能够将夹钳装置2放置于目标管线所处的窅井内,通过夹钳装置2上设置有探测头21,通过将夹钳装置2放置于窅井内,对位于中间最顶部的线缆进行夹紧,使得探测头21探测到窅井内的电磁波信号,再开启接收机12,通过接收机12在一定距离外接收二次场信号,通过分析机算得到探测到地下管线的埋深。
50.本技术实施例所提供的基于地下管线测绘的手持式数据采集仪及测量方法主要针对金属管线,采用夹钳感应法施加探测信号,以克服与其他管线距离密集、埋深过大等造成的探查困难,从而确保探查精度。
51.以上所述的,仅为本技术实施例较佳的具体实施方式,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,根据本技术的技术方案及其构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本技术的保护范围之内。
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