CN111879283B - 一种穿越河道的管道复测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于埋地管道探测领域，具体说是一种穿越河道的管道复测方法。包括，获取设于河道两侧的桩标A和桩标B的大地坐标；数据转换模块将桩标A和桩标B的大地坐标发送至解算模块进行解算，得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程；获取桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离；获取测量点处的大地高程，调取桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程和桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离，并计算测量点处的管顶的大地高程；根据测量点处大地高程与管顶的大地高程，得到管道埋藏深度。本发明的方法原理简单，测量精确，可以在穿越河道的有水环境下运用。

Description

一种穿越河道的管道复测方法

技术领域

本发明属于埋地管道探测领域，具体说是一种穿越河道的管道复测方法。

背景技术

陆上石油或天然气输送管线布设过程中，必然会穿越河道，但是穿越河道底部由于常年受水动力作用，会对管道上面的填土造成冲刷，严重的甚至会造成管道出露或者悬空，如果不及时采取措施，长此下去，会造成管道变形甚至破裂漏油漏气的情况。为避免这种情况发生，需要对穿越河道的管线每年进行一次复测，观察管道在河床中的埋藏状态，以便及时采取措施进行补救。

在以往的管线复测中，通常利用陆地管线探测仪通过电磁感应等技术来直接进行管线埋深的探测，但是这种方法只能适用于陆地环境，对于穿越河道等有水环境下无法使用。因此，提供一种穿越河道的管道复测方法尤为重要。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的是提供一种穿越河道的管道复测方法，能够适用于陆地环境以及穿越河道等有水环境，以克服上述问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种穿越河道的管道复测方法，包括以下步骤：

S1：通过移动测量设备获取设于河道两侧的桩标A和桩标B的大地坐标；

S2：数据转换模块将通过天线获取的定位数据转换为桩标A和桩标B的大地坐标并发送至解算模块进行解算，得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程，并将大地高程发送至存储模块进行存储；

S3：利用激光测距仪得出桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离；

S4：再次利用移动测量设备获取测量点处的大地高程，调取存储模块存储的桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程、以及测量的桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离、以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离，并计算得到测量点处的管顶的大地高程，再次存储至存储模块；

S5：解算模块根据存储的测量点处大地高程与步骤S4得到的管顶的大地高程，得到管道埋藏深度。

所述步骤S2中数据转换模块将桩标A和桩标B的大地坐标发送至解算模块进行解算，得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程，具体为：

根据移动测量设备分别测量桩标A和桩标B处的大地高程Ha1和Hb1，获取施工时设置的桩标A和桩标B的管线埋藏深度Ha2和Hb2，得到桩标A处管线顶部的大地高程Ha3＝Ha1-Ha2；桩标B处管线顶部的大地高程Hb3＝Hb1-Hb2。

所述步骤S4中利用移动测量设备获取测量点处的大地高程，调取存储模块存储的桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程、桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离、以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离，并计算测量点处的管顶的大地高程，具体为：

管线过河段为直线设置，根据公式得到管顶的大地高程H为：

H＝Hb3+L1×(Ha3-Hb3)/L

其中，Ha3为桩标A处的管线顶部的大地高程，Hb3为桩标B处的管线顶部的大地高程，L为标A与桩标B之间水平方向上的距离，L1为测量点与桩标B之间水平方向上的距离。

所述测量点为有河段的水面上任意一点和出露河段的河床最高点至少一种。

所述得到管道埋藏深度，具体为：

当测量点X位于有河段水面时，获取通过单波束测量仪和GPS测量仪测量的水面到河床底部的深度即水深Hx2；获取移动测量设备测量的测量点X处水面的大地高程Hx1、水深Hx2以及测量点X的管顶的大地高程Hx4；根据Hx3＝Hx1-Hx2-Hx4，得到的水面下管道埋藏深度Hx3；

当测量点Y位于露出水面的河床时，获取移动测量设备测量的露河床管线埋藏段的河床大地高程Hy1，根据Hy1以及测量点Y的管顶的大地高程Hy3，根据Hy2＝Hy1-Hy3，得到的河床下管道埋藏深度Hy2。

所述解算模块将所述得到的管道埋藏深度发送至服务器，管道埋藏深度经与数据库比对后判断管线是否故障，服务器将判断故障结果发送至显示模块，根据显示模块显示的故障问题进行检修。

所述数据库包括施工时管道各处的埋藏深度数据和管径数据。

管道埋藏深度经与数据库比对后判断管线是否故障，具体为：

将管道埋藏深度与测量点所对应的管道施工埋藏深度数据h做差对比：(管道埋藏深度-h)为正数，则管道向下偏移；(管道埋藏深度-h)为负数，则管道向上偏移；否则不偏移；

若管道埋藏深度为负数，则管线已经出露河床；

若管道埋藏深度为负数且绝对值大于管径，则管线悬空。

所述移动测量设备为RTK设备、CORS设备或RTK-GPS设备的其中一种。

一种穿越河道的管道复测设备，包括：解算模块以及与其连接的数据转换模块和存储模块；

数据转换模块，用于接收通过天线发送获取的定位数据，并转换为桩标A和桩标B的大地坐标，并将桩标A和桩标B的大地坐标，发送至解算模块；

存储模块，用于接收并存储解算模块解算的数据；

解算模块，用于根据大地坐标得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程，并将大地高程发送至存储模块进行存储；并根据测量的桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离、以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离，得到测量点处的管顶的大地高程，再次存储至存储模块；根据存储模块存储的测量点处大地高程与管顶的大地高程，得到管道埋藏深度。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明方法原理简单，测量精确，可以解决穿越河道管线无法准确监测问题，可以在穿越河道的有水环境下运用。

2.本发明可适用于穿越陆地、穿越河道、穿越河道和陆地等多种情况下的管线埋藏状态测量，且操作简单，易于实现。

3.本发明中在数据资料输入系统后，可以直接显示管线的埋藏及出露状态，以便及时的采取补救措施，杜绝安全隐患，保障环境及财产安全。

附图说明

图1本发明的原理图；

图2本发明移动测量设备工作原理图；

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～2所示，结合本发明移动测量设备工作原理图和本发明原理图，一种穿越河道的管道复测方法，包括以下步骤：

S1：通过移动测量设备获取设于河道两侧的桩标A和桩标B的大地坐标；

在桩标A和桩标B处搭建移动测量设备，移动测量设备发送定位指令信号至GPS卫星，天线接收来自GPS卫星的定位数据，并传递给数据转换模块，数据转换模块将定位数据WGS84坐标转换为桩标A和桩标B的大地坐标；

S2：数据转换模块将通过天线获取的定位数据转换为桩标A和桩标B的大地坐标并发送至解算模块进行解算，得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程，并将大地高程发送至存储模块进行存储；

其中，根据移动测量设备分别测量桩标A和桩标B处的大地高程Ha1和Hb1，获取施工时设置的桩标A和桩标B的管线埋藏深度Ha2和Hb2；解算模块根据调取的Ha1和Hb1以及桩标A和桩标B的管线埋藏深度Ha2和Hb2进行解算得到：

桩标A处管线顶部的大地高程Ha3＝Ha1-Ha2；

桩标B处管线顶部的大地高程Hb3＝Hb1-Hb2；

得到上述桩标A和桩标B管线顶部的大地高程Ha3和Hb3发送至存储模块进行存储。

S3：利用激光测距仪得出桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离L以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离L1；

S4：再次利用移动测量设备获取测量点处的大地高程，调取存储模块存储的桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程Ha3和Hb3、测量得到的桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离L，以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离L1，并计算测量点处的管顶的大地高程，再次存储至存储模块；

在本领域，管线过河段为直线设置，根据公式得到管顶的大地高程H为：

H＝Hb3+L1×(Ha3-Hb3)/L

其中，Ha3为桩标A处的管线顶部的大地高程，Hb3为桩标B处的管线顶部的大地高程，L为标A与桩标B之间水平方向上的距离，L1为测量点与桩标B之间水平方向上的距离。

测量点为有河段的水面上任意一点和出露河段的河床最高点至少一种。

1)对于有河段的水面上任意一点的测量点X处的管顶大地高程Hx4，则有：

Hx4＝Hb3+L1×(Ha3-Hb3)/L

解算模块将解算得到的测量点X处的管顶大地高程Hx4存储至存储模块；

2)对于出露河段的河床最高点的测量点y处的管顶大地高程Hy3，首先需要利用激光测距仪测量测量点y与桩标B之间在水平方向上的距离L2

则有：

Hy3＝Hb3+L2×(Ha3-Hb3)/L

解算模块将解算得到的测量点y处的管顶大地高程Hy3存储至存储模块；

S5：解算模块根据存储的测量点处大地高程与步骤S4得到的管顶的大地高程，得到管道埋藏深度。

当测量点X位于有河段水面时，获取通过单波束测量仪和GPS测量仪测量的水面到河床底部的深度即水深Hx2；

单波束测深仪通过声呐资料获得水深数据的仪器。通过固定在船舷的单波束换能器模块不断的向水底发射声学脉冲信号，到达水底后信号反射回来被单波束换能器接收，单波束的数据处理模块记录声学脉冲信号在水中的传播时间，然后根据设置的水中声学传播速度来将传播时间转换为传播距离，即为声学信号在水中的双程旅行时，双程旅行时的1/2再加上换能器的吃水修正，即可得到水深。然后结合GPS传输到单波束系统中的坐标信息，即可获得任意测量点处的坐标及水深数据信息。

获取移动测量设备测量的测量点X处水面的大地高程Hx1、水深Hx2以及解算得到的测量点X的管顶的大地高程Hx4；

得到水面下管道埋藏深度Hx3为Hx1-Hx2-Hx4；

当测量点y位于露出水面的河床时，获取移动测量设备测量的露河床管线埋藏段的河床大地高程Hy1，根据Hy1以及测量点Y的管顶的大地高程Hy3，得到河床下管道埋藏深度Hy2为Hy1-Hy3。

本实施例中可采用的移动测量设备为RTK设备、CORS设备或RTK-GPS设备的其中一种。

最终，解算模块将所述得到的管道埋藏深度发送至服务器，服务器将管道埋藏深度与数据库中的施工时管道各处的埋藏深度数据和管径数据比对后判断管线是否故障，服务器将判断故障结果发送至显示模块，根据显示模块显示出某处测量点的故障问题，并进行检修。

管道埋藏深度经与数据库比对后判断管线是否故障，具体为：

将管道埋藏深度与测量点所对应的管道施工埋藏深度数据h做差对比：(管道埋藏深度减去h)为正数，则管道向下偏移；(管道埋藏深度减去h)为负数，则管道向上偏移；否则不偏移；

若管道埋藏深度为负数，则管线已经出露河床；

若管道埋藏深度为负数且绝对值大于管径，则管线悬空。

如图2所示为本发明的移动测量设备的工作原理图，一种穿越河道的管道复测设备，包括：解算模块以及与其连接的数据转换模块和存储模块；

数据转换模块，用于接收通过天线获取的定位数据，并转换为桩标A和桩标B的大地坐标，并将桩标A和桩标B的大地坐标发送至解算模块；

存储模块，用于接收并存储解算模块解算的数据；

解算模块，用于根据大地坐标得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程，并将大地高程发送至存储模块进行存储；并根据测量的桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离、以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离，得到测量点处的管顶的大地高程，再次存储至存储模块；根据存储模块存储的测量点处大地高程与管顶的大地高程，得到管道埋藏深度。

控制中心根据事先获取的河道地理三维数据构建河道模型，通过显示模块进行可视化；接收到管道埋藏深度数据后，根据深度所对应的位置坐标显示故障判断结果，用于根据故障判断结果对管道进行检修。

Claims (6)

1.一种穿越河道的管道复测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过移动测量设备获取设于河道两侧的桩标A和桩标B的大地坐标：移动测量设备发送定位指令信号至GPS卫星，天线接收来自GPS卫星的定位数据，并传递给数据转换模块，数据转换模块将定位数据WGS84坐标转换为桩标A和桩标B的大地坐标；

S2：数据转换模块将通过天线获取的定位数据转换为桩标A和桩标B的大地坐标并发送至解算模块进行解算，得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程，并将大地高程发送至存储模块进行存储；

数据转换模块将桩标A和桩标B的大地坐标发送至解算模块进行解算，得到桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程，具体为：

根据移动测量设备分别测量桩标A和桩标B处的大地高程Ha1和Hb1，获取施工时设置的桩标A和桩标B的管线埋藏深度Ha2和Hb2，得到桩标A处管线顶部的大地高程Ha3＝Ha1-Ha2；桩标B处管线顶部的大地高程Hb3＝Hb1-Hb2；

S3：利用激光测距仪得出桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离；

所述测量点为有河段的水面上任意一点和出露河段的河床最高点至少一种；

S4：再次利用移动测量设备获取测量点处的大地高程，调取存储模块存储的桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程、测量的桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离、以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离，得到测量点处的管顶的大地高程，再次存储至存储模块；

所述利用移动测量设备获取测量点处的大地高程，调取存储模块存储的桩标A和桩标B处的管线顶部的大地高程、桩标A与桩标B之间在水平方向上的距离、以及测量点与桩标B之间在水平方向上的距离，并计算测量点处的管顶的大地高程，具体为：

管线过河段为直线设置，根据公式得到管顶的大地高程H为：

H＝Hb3+L1×(Ha3-Hb3)/L

其中，Ha3为桩标A处的管线顶部的大地高程，Hb3为桩标B处的管线顶部的大地高程，L为桩标A与桩标B之间水平方向上的距离，L1为测量点与桩标B之间水平方向上的距离；

S5：解算模块根据存储的测量点处大地高程与步骤S4得到的管顶的大地高程，得到管道埋藏深度。

2.根据权利要求1的一种穿越河道的管道复测方法，其特征在于，所述得到管道埋藏深度，具体为：

当测量点X位于有河段水面时，获取通过单波束测量仪和GPS测量仪测量的水面到河床底部的深度即水深Hx2；获取移动测量设备测量的测量点X处水面的大地高程Hx1、水深Hx2以及测量点X的管顶的大地高程Hx4；根据Hx3＝Hx1-Hx2-Hx4，得到的水面下管道埋藏深度Hx3；

当测量点Y位于露出水面的河床时，获取移动测量设备测量的露河床管线埋藏段的河床大地高程Hy1，根据Hy1以及测量点Y的管顶的大地高程Hy3，根据Hy2＝Hy1-Hy3，得到的河床下管道埋藏深度Hy2。

3.根据权利要求1的一种穿越河道的管道复测方法，其特征在于，所述解算模块将所述得到的管道埋藏深度发送至服务器，管道埋藏深度经与数据库比对后判断管线是否故障，服务器将判断故障结果发送至显示模块，根据显示模块显示的故障问题进行检修。

4.根据权利要求3的一种穿越河道的管道复测方法，其特征在于，所述数据库包括施工时管道各处的埋藏深度数据和管径数据。

5.根据权利要求3的一种穿越河道的管道复测方法，其特征在于，管道埋藏深度经与数据库比对后判断管线是否故障，具体为：

将管道埋藏深度与测量点所对应的管道施工埋藏深度数据h做差对比：管道埋藏深度减去h为正数，则管道向下偏移；管道埋藏深度减去h为负数，则管道向上偏移；否则不偏移；

若管道埋藏深度为负数，则管线已经出露河床；

若管道埋藏深度为负数且绝对值大于管径，则管线悬空。

6.根据权利要求1的一种穿越河道的管道复测方法，其特征在于，所述移动测量设备为RTK设备、CORS设备或RTK-GPS设备的其中一种。

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