[发明专利]基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统及方法

说明书

本发明涉及建筑与土木工程技术领域，公开了一种基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统及方法，该系统包括：挖掘机械及设置在挖掘机械上的双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块、数据计算终端、电源模块和两台GNSS接收机，所述电源模块为GNSS接收机、双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块和数据计算终端供电。本系统在作业设备开挖施工的同时，实时提供观测数据，省去传统开挖复测及中途放线工序，避免因复测和放线导致的开挖中断，提高开挖连续性，提升开挖施工效率；而且在挖掘机械开挖施工的同时，实时提供观测数据，实现开挖实时监测，监测频率高于传统施工复测频率，提高开挖精度，避免超欠挖。

技术领域

本发明涉及建筑与土木工程技术领域，尤其涉及一种基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统及方法。

背景技术

传统挖掘机械进行土石方施工作业前，需要测量技术人员现场放样，放样结束后，挖掘机械操作人员根据测量放样点位和放样交底数据进行作业。此方法存在以下不足：

(1)测量放样与边坡开挖的交叉作业，影响放样精度和开挖效率，安全隐患较大；

(2)测量复测频率不足，无法实现边坡实时超欠挖控制，导致边坡开挖精度误差大；

(3)一次成型效果受挖掘机械操作人员的技能水平和经验影响较大，需测量人员多次放线、多次修整边坡，影响土石方开挖效率。

发明内容

本发明提出一种基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统，解决上述现有技术中存在的不足的问题。

本发明的一种基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统，包括：挖掘机械及设置在挖掘机械上的双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块、数据计算终端、电源模块和两台GNSS接收机，所述电源模块为GNSS接收机、双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块和数据计算终端供电；

所述GNSS接收机用于实时获取挖掘机械的三维定位坐标和航偏角；

所述双轴倾角传感器用于将实时监测挖掘机械的俯仰角和横滚角；

所述测距仪用于实时测量挖掘机械与开挖面测量点的空间距离；

所述角度传感器安装在所述测距仪上，用于实时获取测距仪与挖掘机械之间的倾斜角；

所述数据集成模块用于在所述数据计算终端的指令下同步获取所述三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角，并将获取的信息发送至所述数据计算终端；

所述数据计算终端用于根据三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角实时计算出开挖值和开挖工程量。

其中，所述两台GNSS接收机安装在挖掘机械顶部，所述两台GNSS接收机在水平面上的中心连线最长，且中心连线与挖掘机械动臂的水平朝向一致。

其中，所述双轴倾角传感器的俯仰角的观测方向与挖掘机械动臂的水平朝向一致。

其中，所述双轴倾角传感器的监测频率不低于50Hz。

其中，所述测距仪的安装端可转动地安装在挖掘机械的驾驶室内，转动轴线平行于挖掘机械停放平面，且测距仪的发射端的朝向与所述转动轴线垂直。

本发明还提供了一种上述任一项所述的基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统的施工测量方法，包括步骤：

S1：数据计算终端通过用户交互界面接收用户输入导航坐标系下的工程设计参数；

S2：数据计算终端通过用户交互界面接收用户输入的GNSS接收机、测距仪、双轴倾角传感器和角度传感器的在载体坐标系下的安装参数；