CN113405539A - 地下管道测绘方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种地下管道测绘方法及系统，其方法如下步骤：每节管道上均连接有终端，终端内存储有当前管道的管道信息，且管道信息包括编号和长度；确定当前管道的一个端部，在该端部取预设面积的区域记录为测量区；测绘装置在测量区内确定多个测量点，获取多个测量点至当前终端的距离值；依据多个距离值计算当前终端在水平方向上相对于测量区的方位；将测量区沿当前终端在水平方向上相对于当前测量区的方位移动当前管道的长度至下一个测量区；将测绘装置移动至下一个测量区，并重复步骤获取记录的各个测量区的地理位置，并利用折线依次连接，形成地下管道的线路图。实现测绘装置在地面上自动完成对地下管道的测绘，提高效率。

Description

地下管道测绘方法及系统
技术领域
本申请涉及管道施工的领域，尤其是涉及一种地下管道测绘方法及系统。
背景技术
地下管道是城市建设的重要组成部分，地下管道在建设、使用、维护的过程中需要对管道进行测量测绘。地下管线由多节直管道连接而成，且管道主线与管道支线之间通过三通管实现连接。
采用人工方法对地下管道进行测量测绘时，人员手持超声波探测仪，依据超声波探测仪的图像，一边向下探测一边缓慢前进，若图像中管道消失，则判断管道于此处转向；随后，人员在附近区域内进行探测，直至图像中再次出现管道，以确定管道的走向。
地下管线常常存在多处转向的情况，依靠上述的人工方法进行测绘，其效率低。
发明内容
为了提高对地下管道的测绘效率，本申请提供一种地下管道测绘方法及系统。
第一方面，本申请提供一种地下管道测绘方法，采用如下的技术方案：
一种地下管道测绘方法，包括如下步骤：
S100，每节管道上均连接有终端，终端内存储有当前管道的管道信息，且管道信息包括编号和长度；
S200，确定当前管道的一个端部，在该端部取预设面积的区域记录为测量区；
S300，测绘装置2放置于测量区内，记录测量区的地理位置；且测绘装置2读取当前终端内存储的管道信息；
S400，测绘装置2在测量区内确定多个测量点，获取多个测量点至当前终端的距离值；依据多个距离值计算当前终端相对于测量区的位置信息；其中；所述位置信息包括当前终端在水平方向上相对于测量区的方位；
S500，将测量区沿当前终端在水平方向上相对于当前测量区的方位移动当前管道的长度至下一个测量区；
S600，将测绘装置2移动至下一个测量区，并重复步骤S300-S500；
S700，获取记录的各个测量区的地理位置，并利用折线依次连接，形成地下管道的线路图。
通过采用上述技术方案，实现测绘装置2在地面上自动完成对地下管道的测绘，提高效率；且测绘装置2工作于地面上，便于实时监控其运行状况。
优选的，步骤S400中，在测量区内确定三个不共线的测量点。
通过采用上述技术方案，依据三个不共线的测量点至终端的距离值，精准计算终端的位置，并且终端始终位于地面以下，则终端的位置唯一确定。
优选的，步骤S400中，多个测量点在同一水平面内；
所述位置信息还包括当前终端相对于测量点的深度。
通过采用上述技术方案，依据终端相对于测量点的深度，即可得知管道的埋设深度，后期需要挖开土方以对管道进行维护时，可参靠此次测绘得到的深度进行挖掘。
优选的，步骤S400中还包括：
获取任意两个测量点至当前终端的距离值，若两个距离值的差值小于预设值，则增大两个测量点之间的距离。
通过采用上述技术方案，两个距离值的差值较小时，计算得出的终端的位置可能存在较大的误差；此时，增大两个测量点之间的距离，进而增大两个距离值的差值，以保证计算得出的终端的位置的精度，以保证测绘精度。
优选的，步骤S100中还包括：将管线划分为主管线及支管线，并配置不同的编号；
步骤S400中还包括：优先获取多个测量点至连接于主管线的终端的距离值，并记录当前测量区存在支管；
步骤S600中还包括，完成主管线的测绘后，将测绘装置2移动存在支管的测量区，并重复步骤S300-S500，以完成支管线的测绘
通过采用上述技术方案，完成整个地下管道（包括主管线和支管线）的测绘。
第二方面，本申请提供一种地下管道测绘系统，采用如下的技术方案：
一种地下管道测绘系统，包括终端及测绘装置2；
所述终端固定连接于单节管道，且所述终端内存储有当前管道的管道信息；
所述测绘装置2包括控制器、测量单元、获取单元及计算单元；
所述控制器用于数据的处理和存储，控制器记录当前测量区的地理位置，并在测量区内确定多个测量点；
所述测量单元获取每个测量点至当前终端的距离值，并依据多个距离值计算当前终端相对于测量区的位置信息；
所述获取单元读取当前终端内存储的管道信息；
所述计算单元基于当前终端相对于测量区的位置信息和当前管道的管道信息，计算下一个测量区的位置。
通过采用上述技术方案，测绘装置2在地面上自动完成对地下管道的测绘，提高效率；且测绘装置2工作于地面上，便于实时监控其运行状况。
优选的，所述测量单元还包括判断模块，
所述判断模块获取任意两个测量点至当前终端的距离值，若两个距离值的差值小于预设值，则输出增距信号至控制器；
所述控制器响应于增距信号，以增大两个测量点之间的距离。
通过采用上述技术方案，两个距离值的差值较小时，计算得出的终端的位置可能存在较大的误差；此时，增大两个测量点之间的距离，进而增大两个距离值的差值，以保证计算得出的终端的位置的精度，以保证测绘精度。
优选的，所述测绘装置2还包括移动工具，所述控制器、测量单元、获取单元及计算单元均设于移动工具上；所述控制器用于控制移动工具从当前测量区移动至下一个测量区。
优选的，所述测量单元仅设有一个，所述控制器还用于控制移动工具在多个测量点之间移动。
通过采用上述技术方案，利用控制器控制移动工具的移动距离，进而实现调节测量点的位置，并实现调节两个测量点之间的距离；并实现测绘装置2从当前测量区移动至下一个测量区。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.测绘装置2在地面上自动完成对地下管道的测绘，提高效率；
2.移动工具在地面上移动，便于实时监控其运行状况，以完成对地下管道进行测量测绘。
附图说明
图1是管道线路的示意图。
图2是地下管道测绘方法的原理图一。
图3是地下管道测绘方法的原理图二。
图4是地下管道测绘系统中，终端的原理图。
图5是地下管道测绘系统中，测绘装置的原理图。
图6是计算过程的示意图。
附图标记说明：1、终端；11、主控模块；12、存储模块；13、通讯模块；14、超声波接收模块；2、测绘装置；21、移动工具；22、控制器；23、获取单元；24、测量单元；241、超声波发射模块；242、处理模块；243、判断模块；25、计算单元。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种地下管道测绘方法，包括如下步骤：
参照图1、2，S100，每节管道上均连接有终端1，终端1内存储有当前管道的管道信息，且管道信息包括编号、尺寸、材质和测量记录等，其中，尺寸包括长度、管径和壁厚等。同时，依据主管线、支管线配置不同的编号；如：主管线的编号为A-000至A-999，第一支管线的编号为a1-00至a1-99，第二支管线的编号为a2-00至a2-99。
S200，确定任一节管道的一个端部，在该端部取预设面积的区域记录为测量区。
S300，测绘装置2放置于测量区内，记录测量区的地理位置；且测绘装置2读取当前终端1内存储的管道信息。
S400，测绘装置2在测量区内确定三个在同一水平面内且不共线测量点，获取多个测量点至无测量记录的终端1的距离值，且优先获取多个测量点至编号属于主管线的终端1的距离值，再获取三个测量点至编号属于支管线的终端1的距离值；
获取距离值的过程中，若两个距离值的差值小于预设值，则增大两个测量点之间的距离；并且，测绘装置2依据三个距离值计算终端1相对于测量区的位置信息；
其中；位置信息包括该终端1在水平方向上相对于测量区的方位和该终端1相对于测量点在竖直方向上的深度。同时，在完成测量后，测绘装置2在该终端1内写入测量记录。
参照图1，主管线中的一节管道的一端可能通过三通管同时连接主管线中的另一节管道和支管线中的一节管道，测绘装置2放置于该测量区内时，可同时读取到三个终端1内存储的管道信息，如：
管道信息1：编号A-100、长度15米、有测量记录；
管道信息2：编号A-101、长度15米；
管道信息3：编号a2-01、长度10米。
则测绘装置2优先获取编号A-101的终端1至测量点的距离值，并依据三个距离值计算终端1相对于测量区的位置信息，在完成测量后，测绘装置2在编号A-101的终端1内写入测量记录，且测绘装置2记录当前测量区存在支管。
参照图1、3，S500，将测量区沿当前终端1在水平方向上相对于当前测量区的方位移动当前管道的长度至下一个测量区。
S600，将测绘装置2移动至下一个测量区，并重复步骤S300-S500；完成主管线的测绘后，将测绘装置2移动存在支管的测量区，并重复步骤S300-S500，以完成支管线的测绘。
S700，获取记录的各个测量区的地理位置，并利用折线依次连接，形成地下管道的线路图。
参照图1、4，本申请实施例还公开一种地下管道测绘系统，包括终端1及测绘装置2。
参照图1，多节直管道埋设于地下并依次连通，形成管道线路；且主管线与支管线之间通过三通管实现连接。终端1对应于每节管道分别设有一个，且终端1嵌于管道内沿轴向的正中间。同时，为保证终端1可正常工作，埋设管道时，将电缆随管道一起埋入地下，以通过电缆为终端1供电。
参照图4，终端1包括主控模块11、存储模块12、通讯模块13及超声波接收模块14。主控模块11用于数据的处理；存储模块12内存储有管道信息，管道信息包括当前管道的编号、尺寸、材质、测量记录等信息；其中，尺寸包括当前管道的长度、管径、壁厚等；通讯模块13通过无线信号实现与测绘装置2之间的通讯；超声波接收模块14用于接收测绘装置2发射的超声波。
参照图5，测绘装置2包括移动工具21、控制器22、获取单元23、测量单元24及计算单元25。其中，控制器22、测量单元24、获取单元23及计算单元25均设于移动工具21上，且控制器22可控制移动工具21的前进、后退及转向。移动工具21可采用无人机或小车，且可配置有导航功能。优选采用无人机，且悬浮高度设定为10米，以减少地面障碍物对测绘装置2的影响。
参照图1，人员现场勘察，确定某一节管道的端部，进而确定第一个测量区。
参照图3、5，控制器22用于数据的存储及处理；若移动工具21采用小车，则测绘装置2被放置第一个测量区对应的地面上；若移动工具21采用无人机，则无人机悬浮于测量区的正上方的空中。
开始工作时，控制器22记录当前地理位置为第一个测量区。且控制器22控制移动工具21在第一个测量区内移动，当移动工具21移动至第一测量点时，控制器22输出测距信号。
参照图4、5，获取单元23耦接于控制器22，用于获取预设范围内所有的终端1内存储的管道信息；管道信息包括编号、长度和测量记录。同时，仅当管道信息内无测量记录时，则获取单元23将管道信息发送至测量单元24；
测量单元24包括超声波发射模块241及处理模块242。超声波发射模块241响应于测距信号，以发射超声波，并输出超声波的发射时刻至处理模块242。终端1中的超声波接收模块14接收超声波发射模块241发射的超声波，并输出超声波的接收时刻；通讯模块13将超声波的接收时刻通过无线信号发送至测绘装置2。
处理模块242基于获取单元23发送的管道信息，选取其中一个终端1，且选取过程中，优先选取编号为主管道的终端1，再选取编号为支管道的终端1。
处理模块242获取对应于选取的终端1输出的超声波的接收时刻，结合超声波的发射时刻和超声波的传播速度计算并记录第一测量点与该终端1之间的第一距离值。且处理模块242于记录第一距离值时，还记录移动工具21的当前位置为第一测量点，并输出第一次测距完成信号。
控制器22响应于第一次测距完成信号，以控制移动工具21在第一节管道的起始区内移动预设距离，并使得移动工具21远离第一测量点；控制器22于控制移动工具21停止移动后，再次输出测距信号。
测量单元24响应于测距信号，以发射超声波，并计算移动工具21当前位置至终端1的距离值。测量单元24还包括判断模块243，判断模块243获取当前距离值和第一距离值并判断。若当前距离值和第一距离值的差值大于预设值，则判断模块243输出记录信号；反之，判断模块243输出增距信号。
处理模块242响应于记录信号，以记录当前距离值为第二距离值，记录移动工具21的当前位置为第二测量点，并输出第二次测距完成信号。
同时，控制器22响应于第二次测距完成信号，控制移动工具21回到第一测量点后，再控制移动工具21在第一节管道的起始区内移动预设距离，并使得移动工具21远离第一测量点和第二测量点；控制器22于控制移动工具21停止移动后，再次输出测距信号。
测量单元24响应于测距信号，以发射超声波，并计算测距小车当前位置至终端1的距离值。判断模块243获取当前距离值、第一距离值和第二距离值并判断。若当前距离值和第一距离值的差值大于预设值，且当前距离和第二距离值的差值大于预设值，则判断模块243输出记录信号；反之，判断模块243输出增距信号。
处理模块242响应于记录信号，以记录当前距离值为第三距离值，记录移动工具21的当前位置为第三测量点，并输出第三次测距完成信号。计算单元25响应于第三次测距完成信号，记录移动工具21的当前位置为第三测量点，并记录第三距离值。同时，控制器22响应于第三次测距完成信号，控制移动工具21回到第一测量点。
控制器22响应于增距信号，以控制移动工具21继续移动预设距离，并继续远离第一测量点。控制器22于控制移动工具21停止移动后，再次输出测距信号。
处理模块242基于三个测量点的位置和三个距离值，计算终端1相对于第一测量点的方位和深度。且控制器22通过无线信号发送终端1深度至终端1，存储模块12接收并存储终端1深度。
计算时，相当于一个四面体，已知四面体的各个棱边长，求解顶点D至底面ABC的垂直距离h和顶点D相对于B点的方位。
具体的，参照图6，三角形ABC的面积为S， DA的长为a， DB的长为b， DC的长为c，AB的长记为c'，BC的长记为a'，CA的长记为b'，四面体体积记为V。
12V2=Da2+Db2+Dc2-D2，
其中：
Da=(b2+c2-a2 +b'2+c'2–a'2)a2a'2 ，
Db=(a2+c2-b2+a'2+c'2-b'2)b2b'2
Dc=(a2+b2-c2+a'2+b'2-c'2)c2c'2
D=a2b2c2+a2b'2c'2+a'2b2c'2+a'2b'2c2。
同时，3V=Sh，S2=p(p-a')(p-b')(p-c')，其中，2p=a'+b'+c'。
结合上述公式，可计算得出h的值，即为终端1的深度。同时，已知各棱长，可计算得出各线线角、线面角，进而可知终端1的方位。
参照图3、4，计算单元25获取并记录当前管道的起始区，并记录为第一记录点；同时，计算单元25基于当前终端1相对于测量点的方位和当前管道的长度，计算当前管道的另一端部的位置，并记录为第二测量区；且第二测量区覆盖为下一节管道的端部。
控制器22基于第二测量区，控制移动工具21移动至第二测量区，并在移动工具21停止移动后，输出测距信号，重复上述过程，以开始对下一节管道的测绘。
主管线中有N节管道，则测绘完成后，共记录有N+1个记录点，最终，以折线依次连接各个记录点，即为主管线的线路图。
同时，当处理模块242接收获取单元23发送的到两个及以上的管道信息时，处理模块242输出备注信号，控制器22响应于备注信号，记录当前测量区存在支管。
测绘装置2完成主管线的测绘后，控制器22控制移动工具21移动至记录为存在支管测量区，并重复上述过程，以开始对支管线的测绘。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地下管道测绘方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100，每节管道上均连接有终端（1），终端（1）内存储有当前管道的管道信息，且管道信息包括编号和长度；
S200，确定当前管道的一个端部，在该端部取预设面积的区域记录为测量区；
S300，测绘装置（2）放置于测量区内，记录测量区的地理位置；且测绘装置（2）读取当前终端（1）内存储的管道信息；
S400，测绘装置（2）在测量区内确定多个测量点，获取多个测量点至当前终端（1）的距离值；依据多个距离值计算当前终端（1）相对于测量区的位置信息；其中；所述位置信息包括当前终端（1）在水平方向上相对于测量区的方位；
S500，将测量区沿当前终端（1）在水平方向上相对于当前测量区的方位移动当前管道的长度至下一个测量区；
S600，将测绘装置（2）移动至下一个测量区，并重复步骤S300-S500；
S700，获取记录的各个测量区的地理位置，并利用折线依次连接，形成地下管道的线路图。
2.根据权利要求1所述的地下管道测绘方法，其特征在于：步骤S400中，在测量区内确定三个不共线的测量点。
3.根据权利要求1所述的地下管道测绘方法，其特征在于：步骤S400中，多个测量点在同一水平面内；
所述位置信息还包括当前终端（1）相对于测量点的深度。
4.根据权利要求1所述的地下管道测绘方法，其特征在于，步骤S400中还包括：
获取任意两个测量点至当前终端（1）的距离值，若两个距离值的差值小于预设值，则增大两个测量点之间的距离。
5.根据权利要求1所述的地下管道测绘方法，其特征在于，步骤S100中还包括：将管线划分为主管线及支管线，并配置不同的编号；
步骤S400中还包括：优先获取多个测量点至连接于主管线的终端（1）的距离值，并记录当前测量区存在支管；
步骤S600中还包括，完成主管线的测绘后，将测绘装置（2）移动存在支管的测量区，并重复步骤S300-S500，以完成支管线的测绘。
6.一种地下管道测绘系统，其特征在于：包括终端（1）及测绘装置（2）；
所述终端（1）固定连接于单节管道，且所述终端（1）内存储有当前管道的管道信息；
所述测绘装置（2）包括控制器（22）、测量单元（24）、获取单元（23）及计算单元（25）；
所述控制器（22）用于数据的处理和存储，控制器（22）记录当前测量区的地理位置，并在测量区内确定多个测量点；
所述测量单元（24）获取每个测量点至当前终端（1）的距离值，并依据多个距离值计算当前终端（1）相对于测量区的位置信息；
所述获取单元（23）读取当前终端（1）内存储的管道信息；
所述计算单元（25）基于当前终端（1）相对于测量区的位置信息和当前管道的管道信息，计算下一个测量区的位置。
7.根据权利要求5所述的地下管道测绘系统，其特征在于：所述测量单元（24）还包括判断模块（243），
所述判断模块（243）获取任意两个测量点至当前终端（1）的距离值，若两个距离值的差值小于预设值，则输出增距信号至控制器（22）；
所述控制器（22）响应于增距信号，以增大两个测量点之间的距离。
8.根据权利要求5所述的地下管道测绘系统，其特征在于：所述测绘装置（2）还包括移动工具（21），所述控制器（22）、测量单元（24）、获取单元（23）及计算单元（25）均设于移动工具（21）上；所述控制器（22）用于控制移动工具（21）从当前测量区移动至下一个测量区。
9.根据权利要求7所述的地下管道测绘系统，其特征在于：所述测量单元（24）仅设有一个，所述控制器（22）还用于控制移动工具（21）在多个测量点之间移动。
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