專利名稱：地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應(yīng)用系統(tǒng)及其建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息系統(tǒng)，特別是公開(kāi)一種地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應(yīng)用系統(tǒng)及其建立方法。
背景技術(shù)：
目前大城市的數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)中以開(kāi)挖施工工藝完成的管線為主，而同一開(kāi)挖管線的埋深基本不變，目前的數(shù)字化管網(wǎng)系統(tǒng)為平面圖，深度的體現(xiàn)是用數(shù)字注釋，而在管網(wǎng)圖中未體現(xiàn)。隨著城市建設(shè)步伐的加快，管網(wǎng)建設(shè)飛速發(fā)展，在管網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)中，首先需要了解所建管線經(jīng)由地段的地下管線情況，常規(guī)手段是查閱圖紙結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘探，而這些手段對(duì)于開(kāi)挖管線尚可解決問(wèn)題。傳統(tǒng)的開(kāi)挖管線鋪設(shè)方法，所鋪設(shè)管線是可見(jiàn)的，具體位置是明確的，兩井間的管線路由基本上是直線的而且埋深基本一致，在后期的管線維護(hù)和管線定位時(shí)，根據(jù)井的位置，就可確定管線位置，可在圖紙上用相對(duì)位置的方法僅用長(zhǎng)度度量工具即可完成測(cè)量定位工作。但對(duì)于目前的非開(kāi)挖管線就存在較大的困難，費(fèi)事費(fèi)時(shí)，有時(shí)不能實(shí)現(xiàn)；對(duì)于新建的非開(kāi)挖管線的敷設(shè)，由于其特殊的施工工藝，對(duì)管線的定位常規(guī)手段已不適應(yīng)或不可實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的迅速發(fā)展，廠礦企業(yè)、生活小區(qū)的改擴(kuò)建工程及人們對(duì)生態(tài)環(huán)境要求的提高，加之有些用傳統(tǒng)的開(kāi)挖施工方法無(wú)法施工或不允許施工的場(chǎng)合(例如穿越河流、高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)跑道、廣場(chǎng)、綠地等)，使得非開(kāi)挖管線敷設(shè)新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，而且隨著非開(kāi)挖施工設(shè)備的日益完善、專業(yè)化的非開(kāi)挖施工企業(yè)大量出現(xiàn)，帶來(lái)了地下管道敷設(shè)技術(shù)的革命，并以其獨(dú)到的技術(shù)特征與優(yōu)勢(shì)；以其對(duì)環(huán)境、城市交通的最小影響和危害；以其低成本和高效率等優(yōu)勢(shì)得到了迅速的發(fā)展，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
一個(gè)國(guó)家或城市地下管線的人均擁有量，反映出這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人們生活、工作的環(huán)境質(zhì)量。而且，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，各類地下管線工程已經(jīng)成為推進(jìn)這一進(jìn)程的重要基礎(chǔ)性條件之一。因此，各發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)地下管線工程的建設(shè)十分重視，投入十分巨大，近年來(lái)國(guó)外非開(kāi)挖管線施工量迅速提高。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市人口的激增，自來(lái)水管、污水管等市政基礎(chǔ)設(shè)施的增容改造工程量大幅度增加，而且近幾年我國(guó)大力發(fā)展電信、燃?xì)?、電力、城市集中供熱、煤漿輸送和有線電視網(wǎng)絡(luò)等，使地下管線管道需求量激增，加上市政工程管理的規(guī)范要求，都將為非開(kāi)挖施工技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)前景。
隨著社會(huì)的發(fā)展和人們環(huán)境質(zhì)量意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，采用開(kāi)挖方式進(jìn)行地下管線施工導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題已越來(lái)越得到人們的普遍關(guān)注。我國(guó)城市限制開(kāi)挖施工的法規(guī)已陸續(xù)出臺(tái)，其適應(yīng)面將逐漸擴(kuò)大，這對(duì)非開(kāi)挖技術(shù)的推廣和應(yīng)用無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用。例如為保護(hù)城市道路，減少由于地下管線施工導(dǎo)致的交通堵塞，國(guó)務(wù)院于1996年10月1日頒布了《城市道路管理?xiàng)l例》，其中規(guī)定，新建道路五年內(nèi)不準(zhǔn)開(kāi)挖，修復(fù)道路三年內(nèi)不準(zhǔn)開(kāi)挖。我們相信，隨著我國(guó)加入WTO以及2008年奧運(yùn)會(huì)和2010年世博會(huì)的舉辦，必然會(huì)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)；隨著人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，必然會(huì)促進(jìn)與環(huán)境保護(hù)有關(guān)的新技術(shù)的推廣應(yīng)用。非開(kāi)挖技術(shù)以其自身的優(yōu)勢(shì)順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需要，在21世紀(jì)必將得到蓬勃的發(fā)展。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是非開(kāi)挖管線敷設(shè)施工屬于地下隱蔽工程，地下掘進(jìn)的安全隱患危險(xiǎn)程度較大，特別是對(duì)上海這樣一個(gè)飛速發(fā)展又有一定歷史文化積淀的國(guó)際化大都市，地下管線、地層及構(gòu)筑物情況錯(cuò)綜復(fù)雜，非開(kāi)挖施工存在著極大的風(fēng)險(xiǎn)，地下掘進(jìn)的安全隱患及危險(xiǎn)程度較開(kāi)挖作業(yè)大得多。作為一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)地下多變的情況尚存在著技術(shù)上的不足和弱點(diǎn)，這也是在新技術(shù)的推廣應(yīng)用中不可避免要出現(xiàn)的問(wèn)題。但是，非開(kāi)挖技術(shù)作為一種與環(huán)境友好的新興技術(shù)，正日益受到社會(huì)的重視，其發(fā)展態(tài)勢(shì)不可阻擋。因此非開(kāi)挖施工技術(shù)的應(yīng)用成功與否，除了技術(shù)本身的優(yōu)越性和先進(jìn)性外，在施工過(guò)程中不發(fā)生損壞地下原有管線的事故并保證施工成功完成就成為問(wèn)題的關(guān)鍵。因而作為為地下管線敷設(shè)施工服務(wù)的施工場(chǎng)地地下管線及構(gòu)筑物探測(cè)和地層勘探、施工過(guò)程的安全保證跟蹤服務(wù)、施工前路由的優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。本發(fā)明在這方面已建立了一套完整的工藝流程和技術(shù)保障措施，以確保工程安全、高效及低成本的完成。
施工路由具有無(wú)規(guī)則性。由于非開(kāi)挖施工屬于幾乎完全的地下隱蔽工程，施工工藝又有特殊要求，而要求進(jìn)行非開(kāi)挖施工的路段，都是為了穿越障礙物，由于障礙物的多樣性以及同一路由下管線等障礙物的多樣性和無(wú)規(guī)律性，因此在保護(hù)地下原有物體不受破壞的前提下利用非開(kāi)挖技術(shù)敷設(shè)的地下管線在地下的賦存狀態(tài)與傳統(tǒng)的開(kāi)挖管線敷設(shè)技術(shù)相比則無(wú)規(guī)律性。比如用非開(kāi)挖方法完成的地下管線，除了井口兩點(diǎn)為已知外，其余點(diǎn)平面位置、剖面位置均為未知，而這種無(wú)規(guī)律性除對(duì)管線自身的維護(hù)帶來(lái)困難，同時(shí)也增加了后續(xù)管線的敷設(shè)難度，在安全施工的前提下，勢(shì)必會(huì)造成了地下空間的浪費(fèi)和管理的困難。
為了解決施工路由的無(wú)規(guī)則性而帶來(lái)的問(wèn)題，本發(fā)明的任務(wù)是建立“非開(kāi)挖信息管線數(shù)字管網(wǎng)(管理應(yīng)用)三維可視化信息系統(tǒng)”的科研攻關(guān)項(xiàng)目，有望解決非開(kāi)挖敷設(shè)管線的位置確定及其數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化管理問(wèn)題，這對(duì)完善非開(kāi)挖施工工藝，促進(jìn)地下管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的良性發(fā)展將起到積極作用。
系統(tǒng)建立工作內(nèi)容1)借助于GPS系統(tǒng)及控向記錄及時(shí)完成在建管線位置的數(shù)據(jù)采集工作，或借助GPS系統(tǒng)和管線定位系統(tǒng)完成在建管線和擬建管線的數(shù)據(jù)采集工作；2)建立非開(kāi)挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)管理及應(yīng)用平臺(tái)；3)根據(jù)非開(kāi)挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象，確立相應(yīng)管理及應(yīng)用界面，以滿足用戶的需求，特別是全方位剖面的切取，即三維空間任意方向和位置的管線信息的提??；4)管線定位系統(tǒng)的選擇，對(duì)于不同性質(zhì)及管徑的管材，要求配備的發(fā)射探頭既滿足管徑大小，同時(shí)在結(jié)構(gòu)及性能上滿足管材性質(zhì)，以具備強(qiáng)的抗干擾能力，管線定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)已建管線、在建管線的路由定位。
四

附圖是本發(fā)明系統(tǒng)建立方法方框圖五具體實(shí)施例方式本發(fā)明系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)建立兩大部分組成，數(shù)據(jù)采集采用的手段目前已有適應(yīng)非開(kāi)挖工藝敷設(shè)的管線的設(shè)備和手段，而系統(tǒng)建立基于目前的平面數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)和井下三維動(dòng)態(tài)地質(zhì)信息管理系統(tǒng)。
采用分兩步走的方法第一，首先進(jìn)行非開(kāi)挖地下管線的管位數(shù)據(jù)采集；第二，建立非開(kāi)挖地下管網(wǎng)系統(tǒng)的三維可視化信息系統(tǒng)。
非開(kāi)挖管線敷設(shè)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新的管道敷設(shè)工藝，與傳統(tǒng)的管線敷設(shè)方法相比，有許多需要解決的新問(wèn)題。對(duì)于非開(kāi)挖而言，受施工工藝的影響，管線在地下的具體位置借助于開(kāi)挖管線定位方法就不易確定，這就要求有新的管線定位手段。新的非開(kāi)挖管線管位數(shù)據(jù)采集手段，是借助于管線定位系統(tǒng)，將測(cè)量探頭置于待測(cè)管線內(nèi)，利用事先放置于管線內(nèi)的繩索或“通條”將探頭從一端移動(dòng)到另一端，借助于地面無(wú)纜測(cè)量控制儀(市售商品)，控制測(cè)量探頭自動(dòng)采集記錄上所經(jīng)路由的相對(duì)三維坐標(biāo)(或絕對(duì)坐標(biāo)，取決于起點(diǎn)坐標(biāo)是相對(duì)坐標(biāo)還是絕對(duì)坐標(biāo))，然后通訊電纜將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存或進(jìn)一步處理應(yīng)用；管線管位數(shù)據(jù)采集的目的是為地下管線的維護(hù)(保護(hù))、搶修及地下空間的合理使用提供服務(wù)。如何提供方便、及時(shí)、準(zhǔn)確、全方位的服務(wù)是行業(yè)發(fā)展的要求，非開(kāi)挖地下管網(wǎng)系統(tǒng)的三維可視化即可解決這一問(wèn)題對(duì)于任何一管線可查詢到每一點(diǎn)的三維坐標(biāo)；可進(jìn)行地下任意方向的剖面切取，對(duì)于擬建管線需經(jīng)過(guò)的地下路由空間截取一剖面，反映出所經(jīng)路由的其它地下管線，為新管線的敷設(shè)施工提供安全保障。
本發(fā)明的有益效果在于由于非開(kāi)挖施工工藝在電力、電信、煤氣、自來(lái)水、雨(污)水、輸油等管線領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展和廣泛的應(yīng)用前景，使得非開(kāi)挖地下管線的信息化管理顯得尤為重要1)本發(fā)明服務(wù)于非開(kāi)挖管線施工的設(shè)計(jì)階段，節(jié)省人力、物力，省時(shí)省事，避免了不必要的再生勞動(dòng)(建設(shè)時(shí)，就有明確管線位置資料，而不是后來(lái)再進(jìn)行探測(cè)，自己解決自己埋下的隱患)，節(jié)約勘探成本，也不因要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘探，造成交通堵塞及勘探人員人身安全受到威脅等問(wèn)題；2)本發(fā)明服務(wù)于非開(kāi)挖管線的維護(hù)和搶修時(shí)，也是省時(shí)省事，能贏得寶貴的時(shí)間，避免重大的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接的經(jīng)濟(jì)損失及不良的社會(huì)影響，比如，煤氣管道、通信光纜、電力管線及自來(lái)水管道等這些關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的管線的搶修和維護(hù)；3)本發(fā)明有利于那些不可再擴(kuò)展的地下空間的合理使用和地下各種構(gòu)筑物的保護(hù)，為后人留下可貴的地下空間資源，有利于社會(huì)的可持續(xù)化發(fā)展。
權(quán)利要求
1.一種地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應(yīng)用系統(tǒng)建立方法，包括數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)建立兩大部份，數(shù)據(jù)采集采用的手段目前已有適應(yīng)非開(kāi)挖工藝敷設(shè)的管線的設(shè)備和手段，而系統(tǒng)建立基于目前的平面數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)和井下三維動(dòng)態(tài)地質(zhì)信息管理系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)建立的工作內(nèi)容有以下四個(gè)A)借助于GPS系統(tǒng)及控向記錄及時(shí)完成在建管線位置的數(shù)據(jù)采集工作，或借助GPS系統(tǒng)和管線定位系統(tǒng)完成在建管線和擬建管線的數(shù)據(jù)采集工作；B)建立非開(kāi)挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)管理及應(yīng)用平臺(tái)；C)根據(jù)非開(kāi)挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象，確立相應(yīng)管理及應(yīng)用界面，以滿足用戶的需求，特別是全方位剖面的切取，即三維空間任意方向和位置的管線信息的提?。籇)管線定位系統(tǒng)的選擇，對(duì)于不同性質(zhì)及管徑的管材，要求配備的發(fā)射探頭既滿足管徑大小，同時(shí)在結(jié)構(gòu)及性能上滿足管材性質(zhì)，以具備強(qiáng)的抗干擾能力，管線定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)已建管線、在建管線的路由定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應(yīng)用系統(tǒng)建立方法，其特征在于所述管線位置的數(shù)據(jù)采集手段，是借助于管線定位系統(tǒng)，將測(cè)量探頭置于待測(cè)管線內(nèi)，利用事先放置于管線內(nèi)的繩索或“通條”將探頭從一端移動(dòng)到另一端，借助于地面無(wú)纜測(cè)量控制儀，控制測(cè)量探頭自動(dòng)采集記錄上所經(jīng)路由的相對(duì)三維坐標(biāo)或絕對(duì)三維坐標(biāo)，然后通訊電纜將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行保存或進(jìn)一步處理應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1建立的地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中存有包括電力、電信、煤氣、自來(lái)水、雨(污)水、輸油、天然氣地下管道信息，對(duì)于任何一管線可查詢到每一點(diǎn)的三維坐標(biāo)；可進(jìn)行地下任意方向的剖面切取，顯示路經(jīng)該點(diǎn)的其它管線的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于對(duì)于擬建管線需經(jīng)過(guò)的地下路由空間切取一剖面，反映出所經(jīng)路由的地下管線分布，為新管線的敷設(shè)施工提供安全保障。
全文摘要
本發(fā)明為一種地下管網(wǎng)全方位可視化信息管理應(yīng)用系統(tǒng)及其建立方法，應(yīng)用在非開(kāi)挖工程的管理和施工工藝中，系統(tǒng)建立方法工作內(nèi)容是借助于GPS系統(tǒng)及控向記錄及時(shí)完成在建管線位置的數(shù)據(jù)采集工作；建立非開(kāi)挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)管理及應(yīng)用平臺(tái)；根據(jù)非開(kāi)挖數(shù)字管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象，確立相應(yīng)管理及應(yīng)用界面，以滿足用戶的需求，特別是全方位剖面的切取，即三維空間任意方向和位置的管線信息的提??；管線定位系統(tǒng)的選擇，對(duì)于不同性質(zhì)及管徑的管材，要求配備的發(fā)射探頭既滿足管徑大小，同時(shí)在結(jié)構(gòu)及性能上滿足管材性質(zhì)，以具備強(qiáng)的抗干擾能力，管線定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)已建管線、在建管線的路由定位。本發(fā)明為大城市不可再擴(kuò)展的地下空間的合理使用和地下各種構(gòu)筑物的保護(hù)，為后人留下可貴的地下空間資源，對(duì)社會(huì)的可持續(xù)化發(fā)展有著極重要的意義。
文檔編號(hào)G01V3/00GK1566989SQ03141438
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月8日
發(fā)明者薛忍霞 申請(qǐng)人:上海非開(kāi)挖信息工程技術(shù)有限公司