CN112859195A - 一种非开挖电力管道的精准定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非开挖电力管道的精准定位方法，包含步骤：S1、为非开挖电力管道铺设路径建立铺设模型；S2、对所述非开挖电力管道进行定位，获取其准确的地下路径信息；S3、基于所述铺设模型、地下路径信息，判断非开挖电力管道的定位精度。本发明通过多种检测方法对非开挖电力管道进行定位，非开挖电力管道准确的地下路径信息；并基于所述地下路径信息、铺设模型寻找定位待确定位置，进一步通过超声法获取该待确定位置的实际位置信息。通过本发明的精准定位方法，保证了对非开挖电力管道定位的准确度。

Description

一种非开挖电力管道的精准定位方法

技术领域

本发明涉及电力系统地下管廊技术领域，特别涉及一种非开挖电力管道的精准定位方法。

背景技术

现有电力管道敷设方式中，需要在地表经过机械开挖或人工开凿挖出电缆沟壑，在施工过程中会造成城市道路交通阻塞、城市噪声加重以及城市环境的污染。当电力管道经过大中城市繁华街道、景观路段、穿越各种建筑物、河道、高速公路、铁路时，都会采用非开挖拉管敷设方式。非开挖拉管敷设方式是在不挖开地表的条件下完成电力管道埋设的一种特殊施工方法。其具有地表不受破坏，不影响交通、施工方便、综合费用低、施工工期较短等优点。

随着经济的发展，地下非开挖电力管道的需求量越来越大，其利用率及管理难度也越来越高。由于非开挖地下管道的施工复杂度高，非开挖地下管道所在的地质也有不同，稍有不慎，非开挖地下管道的实际铺设位置与理论设计位置会存在较大的差别。而在铺设新的非开挖的新电力管道时需要避开地下原有的非开挖电力管道，由于地下非开挖电力管道错综复杂，肉眼无法识别，因而需要对现有的非开挖地下电力管道进行精准定位，以获得非开挖地下电力管道的实际铺设路径。

有时因为早期地下非开挖电力管道的拉管路径工程资料不准确或缺失等原因，使得不能获得现有地下非开挖电力管道的准确路径，因而对新建地下非开挖电力管道的铺设造成了一定困难。一旦在施工过程中外力误破坏现有管道，将造成停电乃至人身伤亡等重大事故。由于通常地下非开挖电力管道一般位于地表下4米甚至更深的位置，传统测绘方式很难确定其准确位置及实际铺设路径。

非开挖电力管道施工完成后，验收方也需要获取其实际铺设路径，并通过比对实际铺设路径与设计的非开挖电力管道路径之间的重合度，判断施工精度，根据施工精度判断非开挖电力管道是否达到施工标准。另一方面，施工方也需要知道非开挖电力管道的施工精度，进行施工经验总结。

发明内容

本发明的目的是提供一种非开挖电力管道的精准定位方法，首先为非开挖电力管道铺设路径建立铺设模型；然后通过不同的探测方法获取非开挖电力管道的地下路径信息；最后从铺设模型依序选取若干个第一测量点，从所述地下路径信息选取对应的若干个第二测量点，通过将对应的第一测量点与第二测量点进行比对，获取地下路径信息中位置不准确的第二测量点，进一步通过超声测量法测量非开挖电力管道与该第二测量点对应的位置，修正所述地下路径信息。本发明能够快速准确地对非开挖电力管道进行精准定位，获取非开挖电力管道的准确路径信息。

为了达到上述目的，本发明提供一种非开挖电力管道的精准定位方法，包含步骤：

S1、为非开挖电力管道铺设路径建立铺设模型；

S2、对所述非开挖电力管道进行定位，获取其准确的地下路径信息；

S3、基于所述铺设模型、地下路径信息，判断非开挖电力管道的定位精度。

优选的，所述铺设模型包含与非开挖电力管道对应的入射段、第一过渡段、水平段、第二过渡段、出射段；所述入射段、第一过渡段、水平段、第二过渡段、出射段5依序连接；所述入射段对应非开挖电力管道的起始点，所述出射段对应非开挖电力管道的终点；入射段和出射段均为直线型，第一、第二过渡段均为圆弧型；为铺设模型建立第一坐标系，所述第一坐标系的原点为所述第一过渡段与所述水平段的交点，所述铺设模型包含五个基本变量：入射角θ，其为入射段与水平面的夹角线；第一半径R，其为第一过渡段所在圆弧半径；水平段与地面的距离h(也即电力管道的敷设深度)；第二半径r，其为第二过渡段所在圆弧半径；出射角α，其为出射段与水平面的夹角线。

优选的，所述入射段的路径公式为：

其中x＜-Rcos(π-θ)；x为入射段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标。

优选的，所述第一过渡段的路径公式为：

x为第一过渡段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标；x∈[-Rcos(π-θ),0]。

优选的，所述水平段的路径公式为：f(x)＝h，x为水平段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标，x∈[0,l]，l为水平段的长度。

优选的，所述第二过渡段的路径公式为：

x为第二过渡段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标；x∈[l,l+rcos(π-α)]。

优选的，所述出射段的路径公式为：

其中x＞l+rcos(π-α)；x为出射段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标。

优选的，所述步骤S2包含：

S21、通过陀螺定位仪基于陀螺定位法对所述非开挖电力管道进行初步定位，获取非开挖管道的第一路径信息；

S22、通过地质地震映像定位仪再次定位非开挖电力管道，纠正所述第一路径信息为第二路径信息，将所述第二路径信息作为所述地下路径信息。

优选的，所述步骤S3包含：

S31、将所述地下路径信息对应到所述第一坐标系中；

S32、从铺设模型依序选取N个第一测量点d₁～d_N，d₁～d_N分别落在所述入射段、第一过渡段、水平段、第二过渡段、出射段上；d_i的坐标记为(x_i,y_i)；i∈[1,N]；

S33、从地下路径信息选取对应的N个第二测量点p₁～p_N，p_i的横坐标与d_i的横坐标相同，p_i的纵坐标记为y′_i；

S34、若|y′_i-y_i|大于设定的阈值，通过超声波探测仪测量非开挖电力管道与第二测量点p_i对应的位置，获取非开挖电力管道在该位置的真实位置信息，基于该真实位置信息修正所述地下路径信息，其中|·|表示求绝对值；重复步骤S34，直到遍历所有的第一测量点。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明首先为非开挖电力管道铺设路径建立铺设模型，并通过陀螺定位仪和地质地震映像定位仪对非开挖电力管道进行定位，获取非开挖电力管道准确的地下路径信息；本发明还基于所述地下路径信息、铺设模型寻找定位不准确位置，进一步通过超声法获取非开挖电流管道在该定位不准确位置的真实位置信息，并基于真实位置信息修正地下路径信息。通过本发明的精准定位方法，保证了对非开挖电力管道定位的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的非开挖电力管道的精准定位方法流程图；

图2为本发明实施例中的铺设模型示意图；

图3为本发明实施例中，通过陀螺定位仪获取的第一路径信息示意图；

图4为本发明实施例中，通过地质地震映像定位仪修正所述第一路径信息为第二路径信息示意图；

图5为本发明实施例中，第一坐标系下的入射段与第一过渡段示意图；

图6为第一坐标系下铺设模型的第一测量点d_i与地下路径信息第二测量点p_i示意图；

图中：1、入射段；2、第一过渡段；3、水平段；4、第二过渡段；5、出射段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供本发明提供一种非开挖电力管道的精准定位方法，包含步骤：

S1、为非开挖电力管道铺设路径建立铺设模型；

如图2所示，所述铺设模型包含与非开挖电力管道对应的入射段1、第一过渡段2、水平段3、第二过渡段4、出射段5；所述入射段1、第一过渡段2、水平段3、第二过渡段4、出射段5依序连接；所述入射段1对应非开挖电力管道的起始点，所述出射段5对应非开挖电力管道的终点；入射段1和出射段5均为直线型，第一过渡段2、第二过渡段4均为圆弧型。

如图5所示，为铺设模型建立第一坐标系，所述第一坐标系的原点为所述第一过渡段2与所述水平段3的交点，所述铺设模型包含五个基本变量：入射角θ，其为入射段1与水平面的夹角线；第一半径R，其为第一过渡段2所在圆弧半径；水平段3与地面的距离h；第二半径r，其为第二过渡段4所在圆弧半径；出射角α，其为出射段5与水平面的夹角线。

图5中，E点为过渡段与入射段1的切点，AE段落在入射段1上，EO之间的圆弧为第一过渡段2；B点为第一过渡段2所在圆弧的圆心；C点为E点在y轴上的投影，x_L为E点在x轴上的投影。

其中

所述入射段1的路径公式为：

其中x＜-Rcos(π-θ)；x为入射段1任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标。

所述第一过渡段2的路径公式为：

x为第一过渡段2任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标；x∈[-Rcos(π-θ),0]。

所述水平段3的路径公式为：f(x)＝h，x为水平段3任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标，x∈[0,l]，l为水平段3的长度。

所述第二过渡段4的路径公式为：

x为第二过渡段4任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标；x∈[l,l+rcos(π-α)]。

所述出射段5的路径公式为：

其中x＞l+rcos(π-α)；x为出射段5任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标。

S2、对所述非开挖电力管道进行定位，获取其准确的地下路径信息；

所述步骤S2包含：

S21、通过陀螺定位仪基于陀螺定位法对所述非开挖电力管道进行初步定位，获取非开挖管道的第一路径信息；图3为本发明实施例中，通过陀螺定位仪获取的第一路径信息示意图。

陀螺定位法基于惯性导航的原理，利用陀螺定位仪的自定位功能，将陀螺定位仪放入待测管道内部，通过牵引拖动，使陀螺定位仪在管道内部穿越一个来回，并通过陀螺定位仪的测量单元自动记录所经历的路径信息(此为现有技术)。本发明的实施例中，所述陀螺定位仪为比利时REDUCT公司生产的DR—HDD4.1S管道陀螺仪。陀螺定位法不再受管道材质、管道埋深、周围环境地质条件以及电磁干扰影响，但必须在空管里探测，若电力管道中穿有电缆，则无法探测，另外，该方法探测精度受空管内光滑程度影响较大，会在平面位置上产生较大的误差。

S22、通过地质地震映像定位仪再次定位非开挖电力管，修正所述第一路径信息为第二路径信息，将所述第二路径信息作为所述地下路径信息。图4为本发明实施例中，通过地质地震映像定位仪修正所述第一路径信息为第二路径信息示意图。

地质地震影响定位仪通过地质地震映像法定位非开挖电力管道(此为现有技术)。地质地震映像法主要基于层析成像(Computer Tomography)方法，此是近十年来蓬勃发展的一门交叉学科。层析成像技术在地球物理探测中被成功地推广应用，探测结果可以直观显示。地质地震映像法又名弹性波层析成像技术(地震子波)，在工程中的应用包括：不利工程地质条件(断层、破碎带、溶洞、土的地震液化势)探查；堤坝隐患探测及加固效果评价；铁路及高速公路路基病害探测；深部地下管道探测等。层析成像成果更直观、准确、信息量更丰富。无损检测手段多样化，有着广阔的应用前景。就像给大地做CT一样，直观且精确。我们运用该方法可有效圈定非开挖电力管道的边界，彻底解决漏探问题。

S3、基于所述铺设模型、地下路径信息，判断非开挖电力管道的定位精度。

如图6所示，所述步骤S3包含：

S31、将所述地下路径信息对应到所述第一坐标系中；

S32、从铺设模型依序选取N个第一测量点d₁～d_N，d₁～d_N分别落在所述入射段1、第一过渡段2、水平段3、第二过渡段4、出射段5上；d_i的坐标记为(x_i,y_i)；i∈[1,N]；

S33、从地下路径信息选取对应的N个第二测量点p₁～p_N，p_i的横坐标与d_i的横坐标相同，p_i的纵坐标记为y′_i；

S34、若|y′_i-y_i|大于设定的阈值，通过超声波探测仪测量非开挖电力管道与第二测量点p_i对应的位置，获取非开挖电力管道在该位置的真实位置信息，基于该真实位置信息修正所述地下路径信息，其中|·|表示求绝对值；重复步骤S34，直到遍历所有的第一测量点。

超声波探测仪基于超声成像法探测地表以下的物体及其位置信息，其基于高于可听声频率的声波探测地下管线的位置(此为现有技术)。

本发明结合了陀螺定位仪、地质地震映像定位仪、超声波探测仪对非开挖电力管道进行定位，并基于建立的铺设模型修正定位信息。通过本发明的精准定位方法，保证了对非开挖电力管道定位的准确度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种非开挖电力管道的精准定位方法，其特征在于，包含步骤：

S1、为非开挖电力管道铺设路径建立铺设模型；

S2、对所述非开挖电力管道进行定位，获取其地下路径信息；

S3、基于所述铺设模型、地下路径信息，判断非开挖电力管道的定位精度。

2.如权利要求1所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述铺设模型包含与非开挖电力管道对应的入射段、第一过渡段、水平段、第二过渡段、出射段；所述入射段、第一过渡段、水平段、第二过渡段、出射段依序连接；所述入射段对应非开挖电力管道的起始点，所述出射段对应非开挖电力管道的终点；入射段和出射段均为直线型，第一、第二过渡段均为圆弧型；为铺设模型建立第一坐标系，所述第一坐标系的原点为所述第一过渡段与所述水平段的交点，所述铺设模型包含五个基本变量：入射角θ，其为入射段与水平面的夹角线；第一半径R，其为第一过渡段所在圆弧半径；水平段与地面的距离h；第二半径r，其为第二过渡段所在圆弧半径；出射角α，其为出射段与水平面的夹角线。

3.如权利要求2所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述入射段的路径公式为：

其中x＜-Rcos(π-θ)；x为入射段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标。

4.如权利要求2所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述第一过渡段的路径公式为：

x为第一过渡段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标；x∈[-Rcos(π-θ),0]。

5.如权利要求2所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述水平段的路径公式为：f(x)＝h，x为水平段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标，x∈[0,l]，l为水平段的长度。

6.如权利要求2所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述第二过渡段的路径公式为：

x为第二过渡段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标；x∈[l,l+rcos(π-α)]。

7.如权利要求1所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述出射段的路径公式为：

其中x＞l+rcos(π-α)；x为出射段任一点的横坐标，f(x)为该点的纵坐标。

8.如权利要求1所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述步骤S2包含：

S21、通过陀螺定位仪基于陀螺定位法对所述非开挖电力管道进行初步定位，获取非开挖管道的第一路径信息；

S22、通过地质地震映像定位仪再次定位非开挖电力管道，纠正所述第一路径信息为第二路径信息，将所述第二路径信息作为所述地下路径信息。

9.如权利要求1所述的非开挖电力管道的施工精度判断方法，其特征在于，所述步骤S3包含：

S31、将所述地下路径信息对应到所述第一坐标系中；

S32、从铺设模型依序选取N个第一测量点d₁～d_N，d₁～d_N分别落在所述入射段、第一过渡段、水平段、第二过渡段、出射段上；d_i的坐标记为(x_i,y_i)；i∈[1,N]；

S33、从地下路径信息选取对应的N个第二测量点p₁～p_N，p_i的横坐标与d_i的横坐标相同，p_i的纵坐标记为y′_i；

S34、若|y′_i-y_i|大于设定的阈值，通过超声波探测仪测量非开挖电力管道与第二测量点p_i对应的位置，获取非开挖电力管道在该位置的真实位置信息，基于该真实位置信息修正所述地下路径信息，其中|·|表示求绝对值；重复步骤S34，直到遍历完所有的第一测量点。

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