使用智能手机进行管道叠加弯角测量和计算

　　摘要：文章主要介绍了在缺少专业测量设备的情况下，使用智能手机（文章以Android手机为例，其他如IOS、WP7如有相应的应用，测量方法相同，但未经测试）测量水平弯角和纵向弯角，并通过计算得出叠加弯角数据，为弯管使用给出依据。
　　关键词：叠加弯角；测量设备；智能手机
　　中图分类号：U228文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）33-0037-02
　　1传统的叠加弯角测量方法
　　长输管道山地施工过程中，经常遇到水平转角与纵向转角叠加在一处的情况。在这种情况下，测量弯管角度尤其是热煨弯管的角度，成为重要的施工工序。目前我国管道施工队伍常用教具量角器和粉线作为工具完成测量工作，这种方法需要至少三个人紧密配合完成测量工作，同时要求至少一名测量人员具有丰富的施工经验，否则很容易因测量误差过大而导致选用的弯管无法安装。
　　本文旨在介绍一种新的测量方法，使用智能手机自带的指南针和倾角传感器分别测量叠加弯角两侧管道的水平和纵向角度，并通过数学计算得出叠加弯角的角度。
　　2新测量方法的实地测量
　　2.1软硬件准备
　　以目前市场上常见的Android手机为例，此类手机绝大多数都内置了指南针和倾角传感器，通过各种传感器应用都可以在手机屏幕上直接获得各项传感器的读数，在本测量方法里，以"GPS状态"这一应用为例，我们需要的是朝向（图中白色圆圈）和倾角传感器（图中灰色圆圈）的
　　读数。
　　2.2固定管测量
　　将手机放在已安装好的管道上，最好是放在管口六点位置的内侧，保持手机方向与管口朝向完全一致，记录下测得的数据。
　　2.3活动管测量
　　将手机放在转角后拟安装管道的方向上，如果是沟下焊接，可以直接顺管沟放在沟底，如果是沟上焊接，可以选择转角后12米内比较典型的位置作为测量位置。不论沟上还是沟下，都需要多点测量取平均值，以提高数据的准
　　确性。
　　2.4注意事项
　　水平转角的数据来源于指南针，纵向转角的数据来源于纵向倾角传感器，这两个数据均与横向倾角传感器无关，因此在测量时应尽量避免受到横向倾角传感器的干扰。在"GPS状态"这一应用中，记录数据时应调整手机位置直到横向倾角传感器读数为零，即红色圆圈内后三位数据为"000"，而不出现字母"L"或"R"。此时记录到的纵向倾角传感器读数才是准确而可靠的纵向倾角。
　　3新测量方法的数据计算
　　3.1水平和纵向转角的单独计算
　　不论水平转角还是纵向转角，均应取固定管轴线延长线和活动管轴线夹角，这个角只会是锐角，它也就是弯管所在圆弧所对应的圆心角。
　　3.2叠加弯角的计算
　　4本测量方法的利弊分析
　　4.1本测量方法的优势
　　本方法需要使用的主要硬件设备是民用手机，此类设备通常便于携带，且往往是管道施工人员必不可少的通讯工具，故可以随时随地使用。另外，在测量过程中通过多点测量取平均值的办法，虽然测得的数据精度远低于经纬仪、水平仪等专业测量设备，但已经足够管道施工使用，因为目前管道施工采用的热煨弯管无法实现按需定制，而只能是3°一个台阶，在这个数量级上，两者的精度差异可以忽略不计。
　　另外，本方法只需一人即可操作，非常适用于焊接机组技术员单独踏勘线路、验收管沟时进行弯管测量作业。
　　4.2本测量方法的不足
　　本方法的操作稍嫌繁琐，不但测量时需要多点测量取平均值，测量之后还要进行复杂的数学计算，否则无法得出最终结论。因此操作时必须使用笔、纸和具备三角函数计算功能的计算器。幸运的是，智能手机也可以解决数据记录和计算的问题。
　　另外，在实地测量过程中，管道本身如果带磁，会对指南针产生不可避免的影响，这就需要用垫板、笔记本等扁平物体将手机与管道隔开一定距离测量。