[發明專利]一種非開挖管道路徑彎曲度計算方法及其規劃方法

在審

• 申請號: 202210469258.0
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114662257A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 張志余;金宇陽;金宇鵬
• 申請（專利權）人: 黃山金地電子有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G01B21/20;G06F111/10;G06F113/14
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;林輝

1.一種非開挖管道路徑彎曲度計算方法，所述方法應用的非開挖鉆探系統包括具備GPS數據采集功能的導向儀、鉆桿和鉆頭，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

S1)推算每次增加鉆桿時鉆頭的位置：

1.1)記錄鉆頭正上方地面位置O₂的原始位置(J,W,G,Q)，上述四個參數依次為經度J、緯度W、高度G以及傾角Q，傾角Q是鉆頭和地平面的夾角；

1.2)然后將四個參數轉換成三維坐標值，三維坐標以地心為坐標原點：

1.2.1)設鉆頭的起點O的相對高度H₀為0，鉆桿的推進長度為d，每推進一個鉆桿則鉆頭產生一個數據點，當前數據點的鉆頭的相對高度為H_i＝H_i-1+d*sin(Q_i)，其中i為鉆桿的編號，設置鉆頭的第一個鉆桿記為i＝1，每增加一個鉆桿，i+1；

1.2)換算鉆頭的三維坐標：

設起點O的GPS坐標高度為G₀，將GPS標準坐標和任意一個鉆桿的相對高度換算成新的GPS坐標，得到任意一個鉆桿的坐標為(J_i,W_i,G₀+H_i)；

1.3)將每一個數據點的新的GPS坐標換算成地心坐標(x_i,y_i,z_i)；

S2)計算每一個數據點的地心坐標的傾角變化。

2.根據權利要求1所述的種非開挖管道路徑彎曲度計算方法，其特征在于：在步驟S2)中，計算傾角變化包括如下步驟：

2.1)計算每一個數據點在地心坐標內三個平面的傾角：

X平面傾角Qx_i＝atan(|(y_i-y_i-1)/(z_i-z_i-1)|)

Y平面傾角Qy_i＝atan(|(x_i-x_i-1)/(z_i-z_i-1)|)

Z平面傾角Qz_i＝atan(|(y_i-y_i-1)/(x_i-x_i-1)|)

其中，起點O的Qx₀,Qy,Qz₀為0；

2.2)計算每一個數據點相對于前一個數據點在三個平面的傾角變化：

X平面傾角變化qx_i＝|Qx_i-Qx_i-1|

Y平面傾角變化qy_i＝|Qy_i-Qy_i-1|

Z平面傾角變化qz_i＝|Qz_i-Qz_i-1|

通過傾角變化得到表征管道彎曲度的鉆桿的彎曲度。

3.根據權利要求2所在所述的種非開挖管道路徑彎曲度計算方法，其特征在于：當傾角計算出現無窮大異常時，將傾角按90°記錄。

4.根據權利要求1所述的種非開挖管道路徑彎曲度計算方法，其特征在于：在步驟S2)中，計算傾角變化包括如下步驟：

2.1’)根據每相連的三個數據點的地心坐標解析出一個三維空間的圓，并求出該圓的半徑R，如果R不為無窮大，則相鄰兩個鉆桿之間的傾角變化的弧度是2d/R，其中d是每一根鉆桿的推進長度；如果R為無窮大，則傾角變化為0；

2.2’)將弧度換算成角度。

5.一種非開挖管道路徑規劃方法，其特征在于：所述規劃方法包括如下步驟：

首先，通過如權利要求1～4中任一項所述的非開挖管道路徑彎曲度計算方法得到管道路徑彎曲度；

然后判斷是否符合工程設計標準：把每個鉆桿的傾角變化和工程要求的指標比較，如果傾角變化小于工程指標，則施工滿足工程要求，否則不滿足工程要求。

6.根據權利要求5所述的非開挖管道路徑規劃方法，其特征在于：如果不滿足工程需求，則將當前推進的鉆桿回退。