基于送電線路工程項(xiàng)目測量覘標(biāo)裝置設(shè)計(jì)與研究

梁雨田 齊慶會 李櫻昊

1 中國和國際上的送電線路工程概況

隨著國家電力事業(yè)的飛速發(fā)展，一些高壓、超高壓、高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的長距離高壓送電線路不斷涌現(xiàn)，工程設(shè)計(jì)中對送電線路測量的精度要求日顯提高，技術(shù)要求也越來越高。目前，中國和國際對送電線路測覘標(biāo)單桿的要求也越來越高，特別是跨越一些高山、原始森林以及復(fù)雜城區(qū)的高壓線路，通視難度很大，既要保證覘標(biāo)單桿的高度，還要保證每一個測量細(xì)部點(diǎn)的精度，這就是中國送電線路工程中存在著需要解決的問題。

在國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展的大環(huán)境下，一些精度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特殊測量不斷涌現(xiàn)，其中覘標(biāo)裝置作為影響工程精度的重要指標(biāo)，它的設(shè)計(jì)也隨著實(shí)際的工程要求在不斷尋求著創(chuàng)新和改革。例如，為了適應(yīng)夜間工程的要求，進(jìn)行一種用于夜間測量的可控制覘標(biāo)裝置；為了適應(yīng)較長距離的工程三角高程測量，進(jìn)行一種適用于遠(yuǎn)距離可用的專用覘標(biāo)設(shè)計(jì)；為了能在實(shí)際的測量之中更加靈活的方便測量，設(shè)計(jì)一種適用于方便使用的活動覘標(biāo)儀設(shè)計(jì)。但是，對于現(xiàn)在的送電線路工程而言，最主要的問題就是覘標(biāo)單桿的高度問題。在國家的大力支持下，山區(qū)送電線路的不斷完善，越來越多的工程是在地形起伏較大的環(huán)境下進(jìn)行施工，這就涉及覘標(biāo)高度不再適應(yīng)與實(shí)際的應(yīng)用需求。

2 項(xiàng)目研究的必要性及可行性

在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，由于對測量成果的精度要求日顯提高，導(dǎo)致技術(shù)要求也越來越高，所以既要保證覘標(biāo)單桿的高度，還要保證每一個測量細(xì)部點(diǎn)的精度，這里就存在著要解決的問題。由于覘標(biāo)單桿的有限桿高度較小，一般覘標(biāo)高最高只能到3m，在實(shí)際測量中其缺陷有以下兩點(diǎn)。

一是由于標(biāo)桿長度固定，沒有超過一些民用建筑物和很多植被的高度，易受檢測場地障礙物遮擋，無法調(diào)整更高的觀測高度；

二是觀測過程中經(jīng)常人為高舉覘標(biāo)桿，難以保證覘標(biāo)高的準(zhǔn)確高度以及準(zhǔn)確在中心位置觀測，往往對精度的要求也不能保證。

因此，在滿足高度要求的條件下以保證高水準(zhǔn)的測量精度，是現(xiàn)在實(shí)際工程中需要解決的重要內(nèi)容之一，這也是送電線路工程項(xiàng)目測量覘標(biāo)裝置設(shè)計(jì)的必要性。覘標(biāo)是工程測量中常用的工具，其種類很多，觀測時應(yīng)根據(jù)不同視線長度選用不同的覘標(biāo)[1]。在野外工程測量過程中，高的覘標(biāo)一般都設(shè)有儀器觀測臺，使觀測者無法精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)，誤差很難控制，給測量工作帶來極大的不便[2]，因此論文針對送電線路工程項(xiàng)目中測量覘標(biāo)裝置進(jìn)行了分析。其中，覘標(biāo)是指設(shè)置在三角點(diǎn)或精密導(dǎo)線點(diǎn)上供觀測使用的標(biāo)架，用木材、鋼材或其他材料制成，呈三角錐形或四角錐形，高度自數(shù)米到數(shù)十米。覘標(biāo)照準(zhǔn)部分的中心位于三角點(diǎn)或?qū)Ь€點(diǎn)的鉛垂線上，供他處進(jìn)行照準(zhǔn)觀測。

3 測量覘標(biāo)裝置設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容

為了適應(yīng)實(shí)際的工程需求，需打破原有標(biāo)桿長度固定的限制，對于一些超不過一些民用建筑物和很多植被的高度，易受檢測場地障礙物遮擋區(qū)域，可調(diào)整更高的觀測高度；通過提高覘標(biāo)桿高度，保證覘標(biāo)高的準(zhǔn)確高度以及準(zhǔn)確在中心位置觀測，提高測量精度。在實(shí)際的工程測量中，覘標(biāo)的式樣對變形測量照準(zhǔn)精度的影響頗大。所以，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用最佳覘標(biāo)。由于變形測量的特點(diǎn)是精度要求高，視線長度變化大，選用的覘標(biāo)形狀、圖案、色彩、光澤要適宜，以滿足精度的需求[3]。

由于覘標(biāo)對測量精度有著至關(guān)重要的影響，所以需要根據(jù)實(shí)際的工程要求和站標(biāo)的基本要素，選取合適的站標(biāo)，具體要求如下所示：

（1）首先應(yīng)考慮到的是采用雙絲照準(zhǔn)、還是采用單絲照準(zhǔn)。在邊長變化懸殊的情況下，用單絲照準(zhǔn)將產(chǎn)生較大的照準(zhǔn)誤差。單絲照準(zhǔn)只有在單絲寬度與標(biāo)志中心軸寬度相等時才具有較高精度。

（2）在外業(yè)觀測不斷的實(shí)踐中可知，保證有足夠顏色反差的覘標(biāo)，使覘標(biāo)的標(biāo)心界線明晰，在一定程度上是保證觀測精度的重要條件。從人眼的感光靈敏度來說，應(yīng)采用黃綠色覘標(biāo)為佳。

（3）為保證足夠的精度，覘標(biāo)必須有足夠的亮度。

（4）覘標(biāo)寬度要適中。觀測時應(yīng)根據(jù)不同視線長度選用不同寬度標(biāo)志的覘標(biāo)，其中覘標(biāo)的種類有很多種，從使用的形式而言，基本上可分為固定式覘標(biāo)和活動式覘標(biāo)兩大類。在選取合適的覘標(biāo)之后，需要根據(jù)工程的實(shí)際地形環(huán)境、地質(zhì)條件和工程需求去進(jìn)行適當(dāng)點(diǎn)位的覘標(biāo)設(shè)計(jì)[4]。

其中，適當(dāng)點(diǎn)位的覘標(biāo)設(shè)計(jì)具體要求如下所示：

①結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：搭建的覘標(biāo)需適應(yīng)大部分的極端天氣，確保不會有傾斜變形的隱患，確保能有較長時間的使用周期[5]。理應(yīng)按照規(guī)定櫓柱坑尺寸進(jìn)行施工。對于鋼標(biāo)的設(shè)計(jì)應(yīng)做到各部件的牢固結(jié)合，鋼標(biāo)角柱要創(chuàng)建敦實(shí)的混凝土灌基和固定層；對于木標(biāo)需選取優(yōu)質(zhì)木材，完善防腐措施并安置避雷設(shè)備。

②結(jié)構(gòu)端正：實(shí)現(xiàn)覘標(biāo)的整體框架為中心軸對稱，使其標(biāo)心柱和圓筒相互垂直，做到標(biāo)石中心和圓筒中心沿鉛垂線搭建，同時高覘標(biāo)的基板中心和回光中心也應(yīng)滿足相同條件，并控制偏差范圍在標(biāo)石中心以內(nèi)0.1m，以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[6]。

③測量通視：根據(jù)實(shí)際的地形情況，確定覘標(biāo)高度和位置，保障櫓柱和高標(biāo)的外架不阻擋觀測的方向，并使其和觀測方向線相隔一定距離[7]。

④安全事項(xiàng)：在造標(biāo)的過程中，各個部門要分工合作，配合協(xié)調(diào)，尤其在高空作業(yè)時，必須保障安全措施的完善，才能順利地進(jìn)行工程量測[8]。

在合適的覘標(biāo)選擇和實(shí)際的覘標(biāo)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)并研制一種升降式覘標(biāo)單桿觀測裝置，根據(jù)實(shí)際的工程需求，覘標(biāo)高度可現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)并應(yīng)用，預(yù)計(jì)最大可以覘標(biāo)高度可以達(dá)到6.50m，使觀測精度免受各種不穩(wěn)定因素的影響。

本次測量覘標(biāo)要解決的技術(shù)問題是提供一種升降式覘標(biāo)單桿觀測裝置，覘標(biāo)高度可根據(jù)工程現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)的，最大可以覘標(biāo)高度可以達(dá)到6.50m，使觀測精度免受各種不穩(wěn)定因素的影響，本設(shè)備采用以下技術(shù)方案：一種升降式變形觀測裝置，包括3 個外桿、一個花桿，所述3 個外桿相對于1個花桿作上下運(yùn)動，所述3 個外桿的每個桿下端上固定有螺旋緊環(huán)，該螺旋緊環(huán)露出外桿的一端有刻度，螺旋對應(yīng)的刻度就是對應(yīng)的覘標(biāo)高，3 個外桿根據(jù)工程現(xiàn)場情況從下而上運(yùn)動，自由調(diào)整覘標(biāo)高度值，第一節(jié)外桿刻度是2.00m～3.50m，第二節(jié)外桿的刻度是從3.50m～5.00m，第三節(jié)外桿的刻度是從5.00～6.50m，覘標(biāo)高最多可以到6.50m，可以跨越一般的6.50以下的建筑物進(jìn)行測量。外桿最上端可以固定覘標(biāo)棱鏡，花桿下端尖部立在觀測點(diǎn)上，外桿相對于花桿可上下升降移動。將旋轉(zhuǎn)任一個外桿螺旋在任意高度位置固定，測量時可以根據(jù)所在刻度記下覘標(biāo)高，螺紋間產(chǎn)生壓緊力使夾緊環(huán)朝中心收縮，抱緊下一節(jié)桿，由此實(shí)現(xiàn)桿之間的固定。

如圖1所示，由上至下包括覘標(biāo)與棱鏡接頭101，棱鏡固定裝置102、第一外桿103、第一外桿夾緊螺母104，第一外桿103 通過第一外桿夾緊螺母104 與第二外桿105 的上端連接，夾緊螺母104 的固定有夾緊環(huán)，順時針旋轉(zhuǎn)可以使外桿103 在任何一個位置夾緊，對應(yīng)的刻度值在2.00～3.50m 之間，就是當(dāng)時測量的覘標(biāo)高度。

圖1 升降式覘標(biāo)裝置的外觀示意圖

如圖2A 所示；第二外桿105 一端與103 外桿相連，第二外桿夾緊螺母106，第二外桿105 通過第二外桿夾緊螺母106 與第三外桿107 的上端連接，夾緊螺母106 的固定有夾緊環(huán)，順時針旋轉(zhuǎn)可以使外桿105 在任何一個位置夾緊，對應(yīng)的刻度值在3.50～5.00m 之間，就是當(dāng)時測量的覘標(biāo)高度。如圖2B 所示；第三外桿107 一端與第二105 外桿相連，第三外桿夾緊螺母108，第三外桿107 通過第三外桿夾緊螺母108與第二外桿105 的下端連接，夾緊螺母108 的固定有夾緊環(huán)，順時針旋轉(zhuǎn)可以使外桿107 在任何一個位置夾緊，對應(yīng)的刻度值在5.00～6.50m 之間，就是當(dāng)時測量的覘標(biāo)高度，如圖2中的C 所示；107 外桿與下端花桿109 相連，110 為水準(zhǔn)水平氣泡，用來調(diào)節(jié)覘標(biāo)桿的垂直度?；U上都間隔涂有不同顏色一般是紅白顏色間隔劃分，這樣能減少瞄準(zhǔn)產(chǎn)生的誤差。在使用時將花桿一端的桿頭111 對準(zhǔn)測量點(diǎn)位置，桿頭111采用金屬材料制成。該金屬材料優(yōu)選為45#鋼。

圖2 升降式覘標(biāo)裝置的展開后分解示意圖

如圖3所示，120 為棱鏡頭，放在101 棱鏡接頭上部，用于接收紅外線全站儀發(fā)射的信號，121 為連接處的放大圖。

圖3 為升降式覘標(biāo)裝置棱鏡和連接處示意圖

收縮槽關(guān)于夾緊環(huán)中心軸對稱，夾緊螺母的內(nèi)螺紋孔形狀為錐形。該孔自上而下孔徑漸小，隨著旋轉(zhuǎn)螺母旋入的深度增加了抱緊力，外桿、花桿的材質(zhì)均為鋁合金。標(biāo)桿由空心硬質(zhì)材料（鋁質(zhì)）制成，材料輕，整個裝置安裝快速簡便，攜帶方便。而且整個裝置能反復(fù)循環(huán)使用，符合環(huán)保理念。

由于標(biāo)桿為自由升降，克服了遮擋物對覘標(biāo)的遮擋，且突破了地理位置的限制，可用于電力高壓測量工作。觀測高度能根據(jù)需求確定，效果好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且低成本、精度高、重量輕、攜帶方便，保證了電力測量任務(wù)得以進(jìn)行。

4 主要應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢

本覘標(biāo)裝置目的在于提供一種升降式覘標(biāo)單桿觀測裝置，擬解決因原有標(biāo)桿長度固定的限制，覘標(biāo)高度可根據(jù)工程現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)的，使觀測精度免受各種不穩(wěn)定因素的影響，對于一些超不過一些民用建筑物和很多植被的高度，易受檢測場地障礙物遮擋區(qū)域，實(shí)現(xiàn)測量工作的實(shí)施，給廣大測繪工作者的工作帶來諸多便利。

本覘標(biāo)裝置在中國遼寧撫順?biāo)钠剑懒?6KV 送電線路測量項(xiàng)目中，共觀測了16 天，完成測平斷面圖37.7km。在遼寧撫順楊家-葦子峪66kV 線路改造工程，共觀測了10 天，完成測平斷面圖27.4km。在國宏普蘭店熱電廠-普蘭店220kV 輸電線路工程，共觀測了8 天，完成測平斷面圖14.3km。

此覘標(biāo)裝置如果加以推廣應(yīng)用，可以在測量送電平斷面圖時提高野外工作效率，減輕了測量技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，提高了測量精度，推廣該覘標(biāo)裝置在工程當(dāng)中，會提高測繪專業(yè)技術(shù)水平，提高市場競爭力.不僅可提高測繪專業(yè)的設(shè)備利用水平，同時也可提高測繪全員的業(yè)務(wù)水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 結(jié)語

現(xiàn)有特殊測量環(huán)境中，大多數(shù)測量作業(yè)地點(diǎn)都需要跨越一些高山，原始森林以及復(fù)雜城區(qū)，通視難度很大，而市場現(xiàn)有主流覘標(biāo)無法提供更高的視野，因此如何對現(xiàn)有覘標(biāo)支撐裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改良，以使其在具有高度差的地面仍然可以為測量提供穩(wěn)定的支持，成為亟待解決的問題，本項(xiàng)目在于提供一種新的覘標(biāo)裝置，即一種特殊測量覘標(biāo)裝置，可以解決現(xiàn)有覘標(biāo)只能提供固定高度的問題，使其通過改良設(shè)計(jì)，為具有一定高差的作業(yè)地點(diǎn)也可以提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的作業(yè)條件，保證測量的安全和精度。