一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)包括全站儀、偏心測量盤和計(jì)算機(jī)，偏心測量盤安裝在全站儀的手柄上；偏心測量盤包括圓形刻度盤和角度指標(biāo)尺，圓形刻度盤的頂面圓周上刻有角度刻度，角度指標(biāo)尺上刻有指標(biāo)尺長度刻度，角度指標(biāo)尺長度方向上的中心線上刻有角度指示線，角度指標(biāo)尺上設(shè)置有讀數(shù)窗，圓形刻度盤的底面上連接有兩個(gè)固定栓，全站儀的手柄上設(shè)置有兩個(gè)連接孔，圓形刻度盤的幾何中心位于全站儀的中心軸線上，角度刻度的零刻度對準(zhǔn)全站儀上望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸設(shè)置；其方法包括步驟：一、外業(yè)數(shù)據(jù)采集，二、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明測量精度高、效率高，成本低，操作簡便，數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化程度高，數(shù)據(jù)處理結(jié)果能夠直觀顯示并保存。
【專利說明】一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地下工程測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在地下工程中，特別是礦井工程，由于受井下巷道條件的限制，其平面控制測量均 以導(dǎo)線的形式沿巷道布設(shè)。井下平面控制測量的目的是建立井下平面測量的依據(jù)，用于測 繪和標(biāo)定井下巷道、硐室、回采工作面等的平面位置，也能滿足巷道貫通測量的要求。
[0003] 地下導(dǎo)線測量中，目前應(yīng)用最多的是全站儀導(dǎo)線測量。全站儀的安置指在測點(diǎn)標(biāo) 志上進(jìn)行儀器對中和整平。地下巷道的測量環(huán)境與地面測量環(huán)境有很大的不同。首先是導(dǎo) 線點(diǎn)標(biāo)志一般位于巷道的頂板上，在導(dǎo)線測量過程中，相應(yīng)的全站儀采取向上對中方式，需 要利用垂球輔助對中。由于地下光線弱及巷道內(nèi)環(huán)境惡劣，全站儀的對中和整平過程往往 耗時(shí)較多，其對中精度亦無法保證，大大影響了地下導(dǎo)線測量工作的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單、設(shè)計(jì)新穎合理、實(shí)現(xiàn)方便且成本低、操作簡便、自動(dòng)化程度高的地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特 征在于：包括用于進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集的全站儀和偏心測量盤，以及用于進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理 的計(jì)算機(jī)，所述偏心測量盤安裝在全站儀的手柄上；所述偏心測量盤包括圓形刻度盤和角 度指標(biāo)尺，所述角度指標(biāo)尺的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在圓形刻度盤的幾何中心位置處，所述角度指 標(biāo)尺的另一端伸出圓形刻度盤外沿，所述圓形刻度盤的頂面圓周上刻有角度刻度，所述角 度指標(biāo)尺上刻有指標(biāo)尺長度刻度，所述指標(biāo)尺長度刻度的0刻度與圓形刻度盤的圓心相重 合，所述角度指標(biāo)尺長度方向上的中心線上刻有角度指示線，所述角度指標(biāo)尺上設(shè)置有鏤 空的能夠外露出角度刻度的讀數(shù)窗，所述圓形刻度盤的底面上連接有兩個(gè)在圓形刻度盤上 的位置能夠微調(diào)的固定栓，兩個(gè)所述固定栓沿圓形刻度盤的直徑方向間隔設(shè)置，且兩個(gè)所 述固定栓分別設(shè)置在圓形刻度盤圓心的兩側(cè)，所述全站儀的手柄上設(shè)置有兩個(gè)分別用于插 裝兩個(gè)固定栓的連接孔，所述圓形刻度盤的幾何中心位于全站儀的中心軸線上，所述角度 刻度的零刻度對準(zhǔn)全站儀上望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸設(shè)置。
[0006] 上述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤的頂面上設(shè)置有相 互間隔均為Imm的多個(gè)用于表示長度刻度的圓形刻劃，多個(gè)所述圓形刻劃均以圓形刻度盤 的圓心為圓心，所述圓形刻度盤的頂面上沿指向所述角度刻度0°、90°、180°和270°的 半徑刻有長度刻度數(shù)值。
[0007] 上述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤的幾何中心位置處 設(shè)置有圓形通孔，所述角度指標(biāo)尺的一端設(shè)置有用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接到所述圓形通孔中的中心旋 鈕。
[0008] 上述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述中心旋鈕焊接在角度指標(biāo)尺的 一端，所述中心旋鈕的形狀為圓柱形，所述中心旋鈕的高度為2mm?4_，所述中心旋鈕的 半徑為Imm?3mm。
[0009] 上述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤的半徑為55mm? 67mm，所述圓形刻度盤的厚度為2mm?6mm ;所述角度指標(biāo)尺的長度為60?80mm，所述角度 指標(biāo)尺的寬度為8mm?12_，所述角度指標(biāo)尺的厚度為0. 2mm?0. 8_。
[0010] 上述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤的底面上位于圓形 刻度盤圓心的兩側(cè)設(shè)置有分別用于連接兩個(gè)固定栓的兩組螺紋孔，每組所述螺紋孔均由兩 個(gè)螺紋孔構(gòu)成，其中一組所述螺紋孔沿圓形刻度盤指向所述角度刻度90°的半徑設(shè)置，另 一組所述螺紋孔沿圓形刻度盤指向所述角度刻度270°的半徑設(shè)置，所述固定栓為由矩形 鋼板和固定連接在矩形鋼板底部幾何中心位置處且用于插入所述連接孔中的圓柱形連接 桿組成的T字型結(jié)構(gòu)，所述矩形鋼板上位于圓柱形連接桿的兩側(cè)設(shè)置有位置分別與一組所 述螺紋孔中的兩個(gè)螺紋孔相對應(yīng)的兩個(gè)矩形通孔，所述矩形通孔的長度大于所述螺紋孔的 直徑，所述固定栓通過兩個(gè)分別穿過兩個(gè)矩形通孔且分別螺紋連接到兩個(gè)所述螺紋孔中的 螺絲釘連接在圓形刻度盤上，所述螺絲釘?shù)尼旑^直徑大于矩形通孔的寬度。
[0011] 上述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述矩形鋼板的長度為20mm? 32mm，所述矩形鋼板的寬度為4mm?8mm，所述矩形鋼板的厚度為Imm?5mm ;所述圓柱形連 接桿的高度為8mm?12mm，所述圓柱形連接桿的半徑為2mm?4mm ;所述螺紋孔的直徑為 Imm?I. 5mm，所述螺紋孔的深度為2mm?4mm ;所述矩形通孔的長度為5mm?7mm，所述矩 形通孔的寬度為2. 5mm?3. 5mm ;所述螺絲釘?shù)尼旑^直徑為3mm?5mm。
[0012] 上述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：兩個(gè)所述固定栓對稱設(shè)置在圓形刻 度盤圓心的兩側(cè)，相應(yīng)兩組所述螺紋孔對稱設(shè)置在圓形刻度盤圓心的兩側(cè)，每組螺紋孔中 兩個(gè)螺紋孔的中心距離圓形刻度盤圓心的距離分別為18mm?24mm和36mm?42mm。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種能夠有效地提高地下導(dǎo)線測量的效率和精度、在地下工程測 量中有著重要的現(xiàn)實(shí)意義的地下導(dǎo)線測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
[0014] 步驟一、外業(yè)數(shù)據(jù)采集，具體過程如下：
[0015] 步驟101、安裝所述偏心測量盤：將兩個(gè)固定栓分別插裝到兩個(gè)所述連接孔中，使 所述偏心測量盤安裝在了全站儀的手柄上，并調(diào)整兩個(gè)固定栓在圓形刻度盤上的位置，使 所述圓形刻度盤的幾何中心位于全站儀的中心軸線上，使所述角度刻度的零刻度對準(zhǔn)全站 儀上望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸；
[0016] 步驟102、進(jìn)行地下導(dǎo)線測量，具體過程如下：
[0017] 步驟1021、在前視測站點(diǎn)位上、后視測站點(diǎn)位上和中間測站點(diǎn)位上均用魚線懸掛 垂球，并使垂球自然下垂；
[0018] 步驟1022、在前視測站點(diǎn)位上架設(shè)前視棱鏡，在后視測站點(diǎn)位上架設(shè)后視棱鏡，并 在中間測站點(diǎn)位上架設(shè)全站儀；
[0019] 步驟1023、將全站儀在中間測站點(diǎn)位的下方進(jìn)行粗對中和精平，使垂球位于所述 偏心測量盤的圓形刻度盤范圍內(nèi)；
[0020] 步驟1024、采用全站儀進(jìn)行地下導(dǎo)線測量，得到導(dǎo)線實(shí)測夾角β、導(dǎo)線實(shí)測后視 邊長L1和導(dǎo)線實(shí)測前視邊長L 2 ;
[0021] 步驟1025、將全站儀對準(zhǔn)所述后視棱鏡后制動(dòng)，待懸掛在中間測站點(diǎn)位上的垂球 穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)動(dòng)所述偏心測量盤的角度指標(biāo)尺，使角度指標(biāo)尺上的角度指示線與垂球的中心 線重合，讀出角度指標(biāo)尺上的角度指示線所指示的角度值λ和垂球底部頂點(diǎn)距離圓形刻 度盤圓心的距離e ;
[0022] 步驟二、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，具體過程如下：
[0023] 步驟201、采用數(shù)據(jù)輸入設(shè)備將步驟1024中得到的導(dǎo)線實(shí)測夾角β、導(dǎo)線實(shí)測后 視邊長L1和導(dǎo)線實(shí)測前視邊長L 2，以及步驟1025中得到的角度指標(biāo)尺上的角度指示線所 指示的角度值λ和垂球底部頂點(diǎn)距離圓形刻度盤圓心的距離 e輸入所述計(jì)算機(jī)中；
[0024] 步驟202、所述計(jì)算機(jī)根據(jù)公式

【權(quán)利要求】
1. 一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：包括用于進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集的全站儀（10)和 偏心測量盤（11)，以及用于進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)，所述偏心測量盤（11)安裝在全站 儀（10)的手柄上；所述偏心測量盤（11)包括圓形刻度盤⑴和角度指標(biāo)尺（2)，所述角度 指標(biāo)尺（2)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在圓形刻度盤（1)的幾何中心位置處，所述角度指標(biāo)尺（2)的 另一端伸出圓形刻度盤（1)外沿，所述圓形刻度盤（1)的頂面圓周上刻有角度刻度（3)，所 述角度指標(biāo)尺（2)上刻有指標(biāo)尺長度刻度（4)，所述指標(biāo)尺長度刻度（4)的0刻度與圓形刻 度盤（1)的圓心相重合，所述角度指標(biāo)尺（2)長度方向上的中心線上刻有角度指示線（5)， 所述角度指標(biāo)尺（2)上設(shè)置有鏤空的能夠外露出角度刻度（3)的讀數(shù)窗（12)，所述圓形刻 度盤（1)的底面上連接有兩個(gè)在圓形刻度盤（1)上的位置能夠微調(diào)的固定栓￠)，兩個(gè)所 述固定栓（6)沿圓形刻度盤（1)的直徑方向間隔設(shè)置，且兩個(gè)所述固定栓（6)分別設(shè)置在 圓形刻度盤（1)圓心的兩側(cè)，所述全站儀（10)的手柄上設(shè)置有兩個(gè)分別用于插裝兩個(gè)固定 栓（6)的連接孔，所述圓形刻度盤（1)的幾何中心位于全站儀（10)的中心軸線上，所述角 度刻度（3)的零刻度對準(zhǔn)全站儀（10)上望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸設(shè)置。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤（1) 的頂面上設(shè)置有相互間隔均為Imm的多個(gè)用于表示長度刻度的圓形刻劃（7)，多個(gè)所述圓 形刻劃（7)均以圓形刻度盤（1)的圓心為圓心，所述圓形刻度盤（1)的頂面上沿指向所述 角度刻度〇°、90°、180°和270°的半徑刻有長度刻度數(shù)值。
3. 按照權(quán)利要求1所述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤（1) 的幾何中心位置處設(shè)置有圓形通孔，所述角度指標(biāo)尺（2)的一端設(shè)置有用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接到所 述圓形通孔中的中心旋鈕（8)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述中心旋鈕（8)焊 接在角度指標(biāo)尺（2)的一端，所述中心旋鈕（8)的形狀為圓柱形，所述中心旋鈕（8)的高度 為2mm?4mm，所述中心旋鈕（8)的半徑為Imm?3mm。
5. 按照權(quán)利要求1所述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤（1) 的半徑為55mm?67mm，所述圓形刻度盤⑴的厚度為2mm?6mm;所述角度指標(biāo)尺⑵的 長度為60?80mm，所述角度指標(biāo)尺（2)的寬度為8mm?12mm，所述角度指標(biāo)尺（2)的厚度 為 0·2mm?0· 8mm。
6. 按照權(quán)利要求1所述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形刻度盤（1) 的底面上位于圓形刻度盤（1)圓心的兩側(cè)設(shè)置有分別用于連接兩個(gè)固定栓（6)的兩組螺紋 孔，每組所述螺紋孔均由兩個(gè)螺紋孔構(gòu)成，其中一組所述螺紋孔沿圓形刻度盤（1)指向所 述角度刻度9(?的半徑設(shè)置，另一組所述螺紋孔沿圓形刻度盤（1)指向所述角度刻度27(? 的半徑設(shè)置，所述固定栓（6)為由矩形鋼板￠-1)和固定連接在矩形鋼板（6-1)底部幾何 中心位置處且用于插入所述連接孔中的圓柱形連接桿（6-2)組成的T字型結(jié)構(gòu)，所述矩形 鋼板（6-1)上位于圓柱形連接桿￠-2)的兩側(cè)設(shè)置有位置分別與一組所述螺紋孔中的兩個(gè) 螺紋孔相對應(yīng)的兩個(gè)矩形通孔￠-3)，所述矩形通孔￠-3)的長度大于所述螺紋孔的直徑， 所述固定栓（6)通過兩個(gè)分別穿過兩個(gè)矩形通孔￠-3)且分別螺紋連接到兩個(gè)所述螺紋孔 中的螺絲釘（9)連接在圓形刻度盤（1)上，所述螺絲釘（9)的釘頭直徑大于矩形通孔（6-3) 的寬度。
7. 按照權(quán)利要求6所述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：所述矩形鋼板（6-1) 的長度為20mm?32mm，所述矩形鋼板（6-1)的寬度為4mm?8mm，所述矩形鋼板（6-1)的厚 度為Imm?5mm;所述圓柱形連接桿（6-2)的高度為8mm?12mm，所述圓柱形連接桿（6-2) 的半徑為2mm?4mm;所述螺紋孔的直徑為Imm?I. 5mm，所述螺紋孔的深度為2mm?4mm; 所述矩形通孔（6-3)的長度為5mm?7mm，所述矩形通孔（6-3)的寬度為2. 5mm?3. 5mm; 所述螺絲釘（9)的釘頭直徑為3mm?5mm。
8. 按照權(quán)利要求6所述的一種地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)，其特征在于：兩個(gè)所述固定栓（6) 對稱設(shè)置在圓形刻度盤（1)圓心的兩側(cè)，相應(yīng)兩組所述螺紋孔對稱設(shè)置在圓形刻度盤（1) 圓心的兩側(cè)，每組螺紋孔中兩個(gè)螺紋孔的中心距離圓形刻度盤（1)圓心的距離分別為 18mm?24mm和 36mm?42mm。
9. 一種利用如按照權(quán)利要求1所述地下導(dǎo)線測量系統(tǒng)進(jìn)行地下導(dǎo)線測量的方法，其特 征在于該方法包括以下步驟： 步驟一、外業(yè)數(shù)據(jù)采集，具體過程如下： 步驟101、安裝所述偏心測量盤（11):將兩個(gè)固定栓（6)分別插裝到兩個(gè)所述連接孔 中，使所述偏心測量盤（11)安裝在了全站儀（10)的手柄上，并調(diào)整兩個(gè)固定栓（6)在圓形 刻度盤（1)上的位置，使所述圓形刻度盤（1)的幾何中心位于全站儀（10)的中心軸線上， 使所述角度刻度（3)的零刻度對準(zhǔn)全站儀（10)上望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸； 步驟102、進(jìn)行地下導(dǎo)線測量，具體過程如下： 步驟1021、在前視測站點(diǎn)位上、后視測站點(diǎn)位上和中間測站點(diǎn)位上均用魚線懸掛垂球， 并使垂球自然下垂； 步驟1022、在前視測站點(diǎn)位上架設(shè)前視棱鏡，在后視測站點(diǎn)位上架設(shè)后視棱鏡，并在中 間測站點(diǎn)位上架設(shè)全站儀（10); 步驟1023、將全站儀（10)在中間測站點(diǎn)位的下方進(jìn)行粗對中和精平，使垂球位于所述 偏心測量盤（11)的圓形刻度盤（1)范圍內(nèi)； 步驟1024、采用全站儀（10)進(jìn)行地下導(dǎo)線測量，得到導(dǎo)線實(shí)測夾角β、導(dǎo)線實(shí)測后視 邊長L1和導(dǎo)線實(shí)測前視邊長L2 ; 步驟1025、將全站儀（10)對準(zhǔn)所述后視棱鏡后制動(dòng)，待懸掛在中間測站點(diǎn)位上的垂球 穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)動(dòng)所述偏心測量盤（11)的角度指標(biāo)尺（2)，使角度指標(biāo)尺（2)上的角度指示線 (5)與垂球的中心線重合，讀出角度指標(biāo)尺（2)上的角度指示線（5)所指示的角度值λ和 垂球底部頂點(diǎn)距離圓形刻度盤（1)圓心的距離e; 步驟二、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，具體過程如下： 步驟201、采用數(shù)據(jù)輸入設(shè)備將步驟1024中得到的導(dǎo)線實(shí)測夾角β、導(dǎo)線實(shí)測后視邊 長L1和導(dǎo)線實(shí)測前視邊長L2，以及步驟1025中得到的角度指標(biāo)尺（2)上的角度指示線（5) 所指示的角度值λ和垂球底部頂點(diǎn)距離圓形刻度盤（1)圓心的距離e輸入所述計(jì)算機(jī)中； 步驟202、所述計(jì)算機(jī)根據(jù)公式'=^jLc+e2-2Lrc>-co^計(jì)算得到導(dǎo)線后視邊長S1 并顯示； 步驟203、所述計(jì)算機(jī)根據(jù)公式S2=^L21+e2~2L2-e-co^fi-A)計(jì)算得到導(dǎo)線前視邊 長S2并顯示； sin/· c 步驟204、首先，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)公式" =arcsin^f'計(jì)算得到全站儀（10)相對于 后視的對中偏移角度a;接著，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)公式C=arcsin',又。，計(jì)算得到全站儀 (10)相對于前視的對中偏移角度c;然后，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)公式α=β+a+c計(jì)算得到導(dǎo)線 夾角α并顯示。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：步驟二中所述計(jì)算機(jī)還將其計(jì)算得到的 導(dǎo)線后視邊長S1、導(dǎo)線前視邊長S2和導(dǎo)線夾角α存儲到文本文件中。
【文檔編號】G01C15/00GK104316035SQ201410617253
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】湯伏全, 張健, 李陽 申請人:西安科技大學(xué)