管道陀螺仪在非开挖管线中的应用

管道陀螺仪在非开挖管线中的应用

GSZ-160是一款基于MEMS惯性测量单元的三维姿态测量仪器，该仪器在管道内穿行过程中 可对自身三轴姿态角（或角速度 ）、当前加速度，行进里程进行测量，通过积分算法对这些姿态 量进行分析和计算以zui终获得管道的三维姿态。
 
仪器测量效率高、数据连续，且测量过程不受管道埋设深度、管道材质及现场电碰干扰的影响，是地下管道勘探与姿态测量的*设备。

近年来，城市管线敷设过程大量运用了非开挖施工技术。此类管线埋藏深，难以测定其准确位置，增加了后期交叉管线施工的安全风险。为了解决该类管线的定位问题，本文着重介绍了惯性陀螺仪在非开挖施工管线定位测量中的应用，并将其与导向仪进行了对比分析。通过实例，验证了惯性陀螺仪定位技术在非开挖施工管线定位测量中的可行性，并且有着其他测量技术不可比拟的优势。

 随着城市建设的飞速发展，燃气、排水、电力、通信、蒸汽、化工等行业经常需要穿越铁路、公路、河流等障碍物敷设管道，而基于城市市容环境的考虑，在城市利用非开挖技术敷设管线的情况也越来越多。由于敷设的管线埋深、位置信息都不准确的特点，常规的管线探测仪（RD8000、T5000、地质雷达）等自身的局限性（探测深度浅、易受电磁干扰、探测环境条件差）无法获得准确的管线位置信息。导致后期交叉施工时易破坏、损坏后修复成本高，极易造成人员伤亡的事故。

传统地下管线定位技术遇到的挑战

1、实际探测深度受到很大限制，很难在埋深>10米以上的情况下准确测量地下管线的埋设位置和深度

2、容易受测量环境背景的电磁干扰影响

3、电磁感应法管线仪、地质雷达等不能完成城市地下空间发展的要求

4、非开挖施工的特殊性

在城市规划管理过程中，因地下管线位置信息的不准确，也会造成地下空间资源浪费，为了获取非开挖管线与探测管线位置的准确数据，科学的利用地下空间，尽量避免管线切改，消除潜在的地下事故隐患，可用管线惯性陀螺仪来对地下管线进行准确定位，来解决传统探测手段不能解决的实际问题。

JZ-4.8非开挖惯性陀螺仪是一款基于MEMS惯性测量单元的三维姿态测量仪器，该仪器在管道内穿行过程中 可对自身三轴姿态角（或角速度 ）、当前加速度，行进里程进行测量，通过积分算法对这些姿态量进行分析和计算以终获得管道的三维姿态。

仪器测量效率高、数据连续，且测量过程不受管道埋设深度、管道材质及现场电碰干扰的影响，是地下管道勘探与姿态测量的设备。

JZ4.8陀螺仪进行管线定位的原理

（1）陀螺仪和加速度计分别测量定位仪的相对惯性空间的3个转角速速和3个线加速度延定位仪坐标系的分量，经过坐标变换，把加速度信息转化为延导航坐标系的加速度，并运算出定位仪的位置、速度、航向和水平姿态。

例如：将北向加速度计和东向加速度计测得的运动加速度an、ae进行一次积分，与北、东向初始速度Vno、Veo得到定位仪的速度分量。

将速度V北和V东进行变换并再次积分得到定位仪的位置变化量，与初始经纬坐标相加，即得到定位仪的地理位置经纬坐标。

（2）几种常用的坐标系：惯性坐标系、地球坐标系、地理坐标系、载体坐标系、陀螺坐标系、动参考坐标系；

陀螺仪管线精准定位仪的组成

硬件：由测量单元和行进部分组成

软件：用于对测量单元采集的数据进行处理计算并生成点坐标和管线空间图形图

各种尺寸的测量单元

惯性陀螺仪现场操作过程