(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210839987.0 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 广东省源天工程有限公司 地址 510000 广东省广州市增城区新塘镇 广深大道中46号 (72)发明人 江庚春　谢良校　张仕堪　罗裕宏　 覃佐义　赖智峰　黄国辉　吴敦烽　 张健　谢荣　 (74)专利代理 机构 北京翔石知识产权代理事务 所(普通合伙) 11816 专利代理师 范金娇 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 7/11(2017.01) G06F 30/10(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G01C 9/00(2006.01) G01S 15/08(2006.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 一种输水钢管的铺设方法 (57)摘要 本发明涉及管道工程建筑领域， 尤其涉及一 种输水钢管的铺设方法， 本发明通过预先铺设一 条管道并在管道上定距设置若干距离传感器并 标定， 在铺设剩余管道前建立待铺设管道和已铺 设管道的三维轨迹坐标模型， 并对距离传感器的 位置进行标定， 在三维坐标系内设定一检测区 域， 在铺设剩余管道时在钻探设备上设置距离传 感器， 通过检测钻探设备与标定点的距离， 建立 钻探过程中的三维轨迹模型并根据三维轨迹模 型是否偏移所述检测区域， 判定钻探设备是否存 在偏移风险， 在钻探设备中根据钻探设备的实际 运行情况调整所述检测区域的大小进而调整检 测要求， 保证钻探过程中钻探的精确度， 同时通 过连续检测调整实现工程的连续进行， 减少工 期， 提高管道铺设的效率。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115239878 A 2022.10.25 CN 115239878 A 1.一种输水钢管的铺设方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一、 在山体内预铺设一初始输水管道， 在铺设所述初始初始输水管道时沿所述初 始输水管道以管道管路挖掘起始位置为起点每隔定距L0设置若干超声波距离传感器信号 接收端； 步骤二、 建立三维坐标系， 在所述三维坐标系中建立所述初始输水管道对应的管路轨 迹三维坐标模型， 以及， 根据需铺设的剩余输水管道与所述初始输水管道的实际位置关系 建立需铺设的剩余输水管道的管路轨迹三维坐标模型， 对于任意管路轨迹三维坐标模型， 其在所述 三维坐标系中为线条 形式； 步骤三、 在所述初始输水管道对应的管路轨迹三维坐标模型中标定超声波距离传感器 信号接收端的位置， 记为标记 点， 对于任意所述剩余输水管道的管路轨迹三 维坐标模型， 沿 着所述三 维坐标模型建立检测区域， 所述检测区域为一包裹所述剩余输水管道的管路轨迹 三维坐标模型的圆柱形区域； 步骤四、 将所述检测区域分为若干分割区域， 每个分割区域对应三个不同标记点， 建立 任意所述分割区域与标记点的对应关系数据集合， 所述对应关系数据集合的任意子集包括 所述分割区域内任意一点到达所述三个不同标记点的距离比例数据以及距离数据以及该 点在所述分割区域内的坐标； 步骤五、 根据所述剩余输水管道的管路轨迹三维坐标模型进行管路钻探， 钻探过程中 在钻探设备上设置超声波距离传感器信号发射装置， 在 任意分割区域内实时检测所述钻探 设备到达对应三个超声波距离传感器接收端的距离， 判定所述钻探 设备是否处于所述分割 区域内， 并在钻探过程中对所述分割区域的大小进行修正， 当钻探设备偏离所述分割区域 时判定所述钻探设备存在偏离风险； 步骤六、 管路钻探 完成后铺设剩余输水 管道。 2.根据权利要求1所述的输水钢管铺设方法， 其特征在于， 所述步骤三中， 所述检测区 域建立时， 建立一半径R的圆形， 将所述圆形的圆心移动至所述剩余输水管道的管路轨迹三 维坐标模型 的起始点， 并沿着其移动， 移动时所述圆形所处平面始终垂直于剩余输水管道 的管路轨迹三维坐标模型， 移动至末尾时构成圆柱形区域完成所述检测区域的建立， 所述 半径R按照如下公式确定， 其中r表示实际待铺设输水管道的管道半径， R0表示预设参量， r0表示预设待铺设输水 管道对比参 量； 所述标记点标定时， 以所述初始输水管道对应的管路轨迹三维坐标模型对应的所述管 道管路挖掘起始位置为起点， 依次记录为第p标记点， p＝1、 2...N， 其中N表示标记点的位 置。 3.根据权利要求2所述的输水钢管铺设方法， 其特征在于， 所述步骤四中， 将所述检测 区域划分为若干分割区域时以所述检测区域的起点为基准， 每隔2 ×L0距离划分一分割区 域， 按照先后顺序依次记录为第i分割区域， i ＝1、 2...q， q表示分割区域数量， 对于所述第1分割区域 其对应第1标记点、 第2标记点以及第3标记点； 对于所述第2分割区域 其对应第3标记点、 第4标记点以及第5标记点；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115239878 A 2对于所述第i分割区域 其对应第2i ‑1标记点、 第2i标记点以及第2i+1标记点。 4.根据权利要求3所述的输水钢管铺设方法， 其特征在于， 所述步骤五中， 根据所述剩 余输水管道的管路轨迹三维坐标模型进行管路钻探时， 当所述钻探设备移动至第i分割区 域时， 获取所述钻探设备距离所述第2i ‑1标记点、 第2i标记点以及第2i+1标记点对应超声 波距离传感器信号接收端的距离L1,L2以及L3， 将所述L1、 L2、 L3以及三者之间的比值与所 述对应关系数据集 合做对比， 其中 当所述L1、 L2、 L3以及三者之间的比值与所述对应关系数据集合中的任意子集中对应 的距离数据以及比例数据相同时， 判定当前所述钻探设备未偏离所述分割区域， 判定所述 钻探设备 无偏离风险； 当所述L1、 L2、 L3以及三者之间的比值与所述对应关系数据集合中的全部子集中对应 的距离数据以及比例数据不相同时， 判定当前所述钻探设备偏离所述分割区域， 判定所述 钻探设备存在偏离风险。 5.根据权利要求4所述的输水钢管铺设方法， 其特征在于， 所述步骤五中， 当所述L1、 L2、 L3以及三者之间的比值与所述对应 关系数据集合中的任意子集中对应的距离数据以及 比例数据相同时， 获取所述子集内对应的坐标数据， 并在所述三维坐标系内标定所述坐标 数据， 以通过 所述坐标数据构建所述钻探设备在所述第i分割区域的三维坐标轨 迹模型。 6.根据权利要求5所述的输水钢管铺设方法， 其特征在于， 所述步骤五中， 当建立任意 分割区域对应的所述钻探 设备的第i分割区域的三维坐标轨迹模型， 后， 计算所述三 维坐标 轨迹模型任一点距离所述剩余输水管道的管路轨迹三 维坐标模 型的最短距离D 0， 并按照以 下公式计算平均偏移 距离ΔD， 其中， D0(x)表示所述三维坐标轨迹模型第X个点距离所述剩余输水管道的管路轨迹三 维坐标模型的最短距离D0， a表示所述 三维坐标轨 迹模型中对应坐标点的数据； 根据所述平均偏移距离ΔD判定当所述钻探设备移动至第i+1个分割区域时是否对所 述第i+1个分割区域进行调整， 当ΔD≥ΔD0时， 判定需要对所述第i+1个分割区域进行调整； 当ΔD＜ΔD0时， 判定无需对所述第i+1个分割区域进行调整； 其中， ΔD0表示预设平均偏移 距离标准 值。 7.根据权利要求6所述的输水钢管铺设方法， 其特征在于， 所述步骤五中， 当确定需要 对检测区域的大小 进行调整时， 当ΔD≥d2时， 将所述第i+1分割区域的半径R调整至R ’， 设定R’＝R‑r1×ΔD/d2； 当d1≤ΔD＜d2时， 将所述第i+1分割区域的半径R调整至R ’， 设定R’＝R‑r2×ΔD/d1； 当ΔD＜d1时， 将所述第i+1分割区域的半径R调整至R ’， 设定R’＝R‑r3×ΔD/d1； 其中， r1、 r2以及r3表示预设半径调整值， r3＞r2＞r1， d1、 d2以及d3表示预设半径调整 参量。 8.根据权利要求6所述的输水钢管铺设方法， 其特征在于， 所述步骤五中， 预设一最小 检测区域， 所述最小检测区域为一包裹所述剩余输水管道的管路轨迹三 维坐标模型的圆柱权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115239878 A 3