“三會一克”智能水準尺研發(fā)與應(yīng)用

何麗 金成宏 毛慧美 王詩茗

摘 要：為解決傳統(tǒng)水準尺使用不便的問題，文中設(shè)計了一款“三會一克”智能水準尺，該產(chǎn)品能夠自動架尺、調(diào)平、讀數(shù)，并可在使用過程中自動完成水準測量的儀器架設(shè)、讀數(shù)、記算等工作，具有較廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞：智能水準尺

1 作品簡介

“三會一克”智能水準尺是一種能夠自動架尺、調(diào)平、讀數(shù)的水準尺，在使用過程中可以自動完成水準測量的儀器架設(shè)、讀數(shù)、記算等工作，大大節(jié)省人力、設(shè)備成本，不僅能夠顯著提高工作效率，更能夠保證測量結(jié)果的精度。

“三會”的內(nèi)容如下：

（1）會調(diào)平;

（2）會轉(zhuǎn)向;

（3）會讀數(shù)。

“一克”：克服測量高成本、高強度的缺點。

本產(chǎn)品是自動化測量儀器，通過大數(shù)據(jù)和人工智能實現(xiàn)了自動調(diào)平、自動轉(zhuǎn)向，結(jié)合云計算、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)自動讀數(shù)與計算?！叭龝豢恕敝悄芩疁食呖捎糜谄胀ㄋ疁蕼y量工作，在使用時只需將兩側(cè)支撐腳打開并架穩(wěn)即可，智能水準尺可自動完成后續(xù)測量工作，無需使用水準儀。測量數(shù)據(jù)將實時傳送至手機客戶端，由客戶端完成內(nèi)業(yè)處理工作，實現(xiàn)智慧測量。

本產(chǎn)品可以實現(xiàn)免除水準儀全自動測量，因此在成本、效率、測量精度等方面具有較強的市場競爭力，主要面向工程測量相關(guān)行業(yè)、企業(yè)工作人員，以及高校測量相關(guān)專業(yè)的教學(xué)人員，同時還可以提供給科研機構(gòu)進行性能測試及產(chǎn)品升級?！叭龝豢恕敝悄芩疁食呷嫱茝V使用后，必然對工程測量行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，水準測量工作將不再有專業(yè)技術(shù)門檻，工作強度、人員和設(shè)備成本大大降低，測量效率、結(jié)果精度顯著提高。

2 工作原理

現(xiàn)有技術(shù)的工作原理：準測量又名"幾何水準測量"，是用水準儀和水準尺測定地面上兩點間高差的方法。在地面兩點間安置水準儀，觀測豎立在兩點上的水準標(biāo)尺，按尺上讀數(shù)推算兩點間的高差。通常由水準原點或任一已知高程點出發(fā)，沿選定的水準路線逐站測定各點的高程。由于不同高程的水準面不平行，沿不同路線測得的兩點間高差將存在差異，所以在整理國家水準測量成果時，須按所采用的系統(tǒng)加以必要改正，以求得正確的高程。原理示意如圖1所示。

“三會一克”智能水準尺的工作原理和現(xiàn)有技術(shù)的工作原理相同，但“三會一克”智能水準尺只需兩支尺子就可以完成測量，使用方便。

3 創(chuàng)新點

（1）自動調(diào)平，無需人工操作;

（2）陀螺儀代替水準泡，測量精度提高：

（3）測量時無需翻轉(zhuǎn)尺面，尺面可自動轉(zhuǎn)向，提高工作效率和數(shù)據(jù)準確性;

（4）自動讀數(shù)并記錄，無需使用水準儀，節(jié)省成本;

（5）測量數(shù)據(jù)傳送至手機客戶端，自動進行內(nèi)業(yè)處理，減少工作量。

在尺身上安裝有數(shù)字陀螺儀，兩側(cè)安裝伸縮支架，傳感器獲取尺身傾斜數(shù)據(jù)，傳送至嵌入式系統(tǒng);系統(tǒng)計算出支撐桿伸縮長度，并指揮電機工作，控制伸縮桿的伸長和縮短，實現(xiàn)自動調(diào)整。支撐桿底部安裝萬向輪和制動開關(guān)，通過手機客戶端控制旋轉(zhuǎn)方向，由嵌入式系統(tǒng)指揮底部電機帶動萬向輪滾動和停止。尺身安裝攝像頭，拍攝另一根智能水準尺的刻度線圖案，通過圖像處理技術(shù)獲得測量數(shù)據(jù)，再經(jīng)過系統(tǒng)計算測量結(jié)果。本產(chǎn)品投入使用后，可節(jié)省人力成本，價格優(yōu)勢明顯;同時本產(chǎn)品還可以顯著降低勞動強度，實現(xiàn)人性化、智能化測量。