消防管道安裝水平垂直度的自動化校驗理論研究

摘要：本文以消防管道安裝水平垂直度的自動化檢驗理論為基礎，以查閱資料的方式，獲取消防管道安裝水平垂直度的相關標準，對消防管道安裝水平垂直度的自動化檢驗理論進行分析。經過對消防管道安裝水平垂直度的自動化檢驗系統(tǒng)的分析，為消防管道的合理應用奠定基礎。

關鍵詞：消防管道；安裝水平；垂直度；自動化；檢驗；理論

引言

消防管道是消防工程實現(xiàn)消防用水運送的管道。要保證消防管道的功能，消防管道的安裝精度十分重要，因此要做好消防管道安裝精度的控制。水平垂直度是衡量消防管道安裝質量的重要指標之一。當管道水平垂直度達到規(guī)定標準后，可以有效避免管道內水流不暢、水壓不穩(wěn)定等問題。水平垂直度不達標，影響管道接口，造成接口應力過大，火災起泵時出現(xiàn)射水、漏水、部分位置揚程大、揚程不足等各類問題。自動化校驗技術的應用可以減少人工操作，提高校驗速度和精度。通過激光、微波、攝像頭等技術，能實時測量消防管道的水平垂直度，并與標準數(shù)值進行比對，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。同時，自動化校驗技術還能夠記錄校驗數(shù)據(jù)，為管道后續(xù)維護提供依據(jù)?；诖?，對消防管道安裝水平垂直度的自動化檢驗理論進行分析，通過自動化檢驗的順利進行，能對消防管道安裝水平垂直度進行控制，提高消防送水能力。

一、消防管道安裝水平垂直度的相關研究

（一）消防管道安裝水平垂直度檢測的重要性

消防管道是消防水系統(tǒng)的關鍵內容，能為消防提供足夠的水資源，發(fā)揮消防作用。消防管道安裝時，水平垂直度對消防管道的影響相對較大。如果水平垂直度不合格，可能引起消防設備的應用問題，甚至導致消防用水不能及時到達現(xiàn)場，使消防效果受到影響。因此，在消防管道安裝時，水平垂直度的檢測十分重要[1]。

（二）水平垂直度的相關要求

結合消防管道的基本情況，要對消防管道的垂直度進行分析。在具體分析時，需要對水平垂直度的相應要求進行闡述，詳細內容分析如下。

1.消防管道的水平垂直度誤差不要超過管道直徑的1/300，不能超過10mm?，F(xiàn)假設管道的直徑為100mm，水平垂直度的誤差則不要超過0.33mm。需要注意誤差不要＞10mm，從而滿足水平垂直度的控制需求[2]。

2.在消防管道安裝時，消防管道如果穿越設備或建筑構件，需要注意水平垂直度的誤差不能＞1/600，注意最大誤差不能＞20mm。

按照上述要求，能保證水平垂直度的控制，使消防管道安裝質量實現(xiàn)提升，推動消防工程的作用體現(xiàn)。

（三）水平垂直度的檢驗方法

針對消防管道安裝精度的控制，需要采取適宜的水平垂直度檢驗方法。

1.經緯儀測量水平垂直度偏差。以經緯儀為測定為基礎，先通過經緯儀視線水平后置零或記錄讀數(shù)，再對消防管道的仰角進行測定，并對消防管道的高度進行計算，如果高度已知則可省略這一步工作。然后，再將十字線對準消防管道的底端，找到參照物，實現(xiàn)測量工作。完成后再進行儀器的旋轉，實現(xiàn)水平夾角的測定，并對這個數(shù)值進行利用，獲取水平垂直度的偏差值[3]。

2.垂線測量法。借助垂線完成測定工作。因為測量工作中人為因素的影響相對較大，所以產生的誤差也相對明顯，控制難度相對較高[4]。

3.尺量。為了滿足水平垂直度的檢驗，還可對尺量的方法進行應用。在應用這種方法時，需要借助旋轉角度，完成偏差計算，可參考公式（1），實現(xiàn)相關計算工作。

α=（H/2）b（1）

按照上述公式，能實現(xiàn)對水平垂直度偏差的計算。其中，式中b為靠尺兩端連續(xù)和垂線的偏移程度，H為高度。

4.激光標線儀。使用這個設備同樣能對水平垂直度進行檢驗。在使用時，以激光為基礎，配合條碼水準尺，完成水平垂直度的檢驗。工作中不需要人工讀數(shù)，能避免人為誤差的影響，還能提高檢驗精度[5]。

結合上述方法，能完成對消防管道安裝水平垂直度的檢驗。在實際檢驗時，主要依靠人工檢測，會有檢測精度和檢測效率相對不高的情況，限制了消防管道安裝水平垂直度的檢驗效率。因此，在檢驗時，可對自動化檢驗理論進行應用。

二、自動化檢驗理論研究

為了滿足消防管道安裝水平垂直度的合理檢驗，傳統(tǒng)方法雖能完成檢驗，但是在檢驗中仍舊存在一定不足。因此，可對消防管道安裝水平垂直度的自動化檢驗進行研究，提高消防管道安裝精度的控制水平。

（一）自動化檢驗的相關理論

自動化檢驗在許多行業(yè)中都有重要的作用，主要依靠計算機的視覺和機器學習等技術，實現(xiàn)對消防管道安裝水平垂直度的自動化檢驗。在檢驗期間，通過傳感器的使用，獲取消防管道安裝水平垂直度的相關信息，再由計算機實現(xiàn)相關信息的評判，保證檢驗水平符合消防標準。通過自動化檢驗，能獲取大量數(shù)據(jù)信息，通過計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的分析，再由工作人員進行相關安裝工藝的調整，保證消防管道安裝精度的控制效果。為了實現(xiàn)自動化檢驗，需要對消防管道水平垂直度自動化校驗系統(tǒng)進行構建，發(fā)揮系統(tǒng)功能，使檢驗工作順利開展[6]。

（二）自動化校驗技術的特點

1.較高的工作效率。因為信息采集期間，依靠自動化技術，能很大提升工作效率，并完成大規(guī)模數(shù)據(jù)處理，達到節(jié)省人力資源的目的。

2.提升數(shù)據(jù)質量。選擇數(shù)據(jù)的智能化處理，對無利用價值的信息進行處理，進而提高信息質量。

3.節(jié)省時間。相較于傳統(tǒng)的檢驗工作，選擇自動化檢驗技術，能在很大程度上縮短檢驗所需的時間，促使工作人員能在第一時間接收消防管道水平垂直度的相關信息，便于對水平垂直度不合格問題的快速處理[7]。

三、消防管道水平垂直度自動化校驗系統(tǒng)分析

（一）校驗系統(tǒng)的整體架構和功能

針對消防管道安裝水平垂直度的自動化校驗需求，本文設計了一套消防管道水平垂直度自動化校驗系統(tǒng)，旨在提高校驗效率和精度，為消防管道的正常運行提供可靠保障。該校驗系統(tǒng)的整體架構包括測量傳感器、信號采集與處理模塊、控制指令生成模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊等。測量傳感器采用高精度的水平儀和垂直儀，通過與管道接觸直接獲取管道的水平垂直度信息，并將其傳輸給信號采集與處理模塊。信號采集與處理模塊根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行信號處理和濾波，提取出水平和垂直度的關鍵特征參數(shù)，并轉化為數(shù)字信號。控制指令生成模塊根據(jù)這些特征參數(shù)生成相應的控制指令，實現(xiàn)對校驗系統(tǒng)的自動控制。數(shù)據(jù)顯示模塊用于實時顯示管道的水平垂直度情況，以便操作人員進行觀察和判斷。

系統(tǒng)的功能設計主要包括自動校正和數(shù)據(jù)記錄。自動校正功能通過水平儀和垂直儀的校準，保證了測量的準確性和精度。數(shù)據(jù)記錄功能通過將測量結果實時存儲到數(shù)據(jù)庫中，方便日后查詢和分析。同時，系統(tǒng)還提供了報警功能，當管道的水平垂直度超出預設范圍時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，提醒操作人員進行處理[8]。

（二）硬件設備和傳感器的選擇

系統(tǒng)應包括合適的硬件設備和傳感器。在選擇硬件設備和傳感器時，需要考慮其適用性、準確性和穩(wěn)定性。硬件設備應具備良好的性能和可靠性，能夠滿足校驗系統(tǒng)的工作要求，如選擇高精度的水平儀和垂直儀，以確保校驗過程的準確性。傳感器的選擇應根據(jù)管道的特性和校驗需求進行。例如，對于較長距離管道的校驗，可以選擇使用激光水平放線儀進行水平度的測量；對于垂直度的校驗，可以選擇使用傾斜傳感器或者激光垂直放線儀等。傳感器應具備高精度、高靈敏度和快速響應的特點，以確保校驗結果的準確性和可靠性[9]。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化，可以在校驗系統(tǒng)中使用現(xiàn)代化的自動控制器和數(shù)據(jù)采集裝置。自動控制器可以對傳感器進行實時監(jiān)測和控制，確保校驗過程的自動化。數(shù)據(jù)采集裝置可以實時記錄和保存校驗結果，為后續(xù)分析和處理提供依據(jù)。

（三）軟件的開發(fā)

在校驗系統(tǒng)的算法設計中，需要考慮消防管道安裝的精度和實際基準點位，并將其與實際安裝管道進行自動化校驗。需要根據(jù)國家相關標準制定校驗指標，確定校驗精度要求?？梢允褂眉す鉁y距等技術手段對管道進行測量，獲取管道的實際位置。然后，通過與設計位置進行比較，計算出管道的水平與垂直度誤差。

根據(jù)誤差值判斷管道是否符合要求。在軟件開發(fā)方面，可以采用圖像處理技術對激光測距數(shù)據(jù)進行處理和分析，提取出所需的水平垂直度信息。同時，根據(jù)相關管道特點，結合Excel表格可以開發(fā)出簡潔、易用的用戶界面，方便操作人員配置校驗參數(shù)、啟動校驗任務，由激光投線儀輸出并查看校驗結果。做好相關傳感器輸出數(shù)據(jù)與電腦Excel之間的API對接。

（四）應用實例分析

在實際應用案例分析中，選取一座大型創(chuàng)新產業(yè)園綜合體的消防管道安裝工程進行驗證。將傳感器安裝在消防管道的相關位置，通過數(shù)據(jù)采集和處理，實時獲取管道的水平和垂直度信息。系統(tǒng)根據(jù)事先設定的合格標準，對采集到的數(shù)據(jù)進行比對和分析，自動判斷管道是否符合要求。該系統(tǒng)不僅能夠快速、準確校驗消防管道的水平垂直度，還能自動調整管道位置和姿態(tài)，確保管道符合安裝標準。通過與傳統(tǒng)手工校驗方法相比較，不僅提高了工作效率，還減少了人為誤差，提高了安全性和可靠性。

在自動化檢驗工作當中，可按照相應流程完成檢驗工作。在BIM上標定當天安裝任務；確定兩側卡箍中段施工范圍；水平校準點選擇（復測全站基準點并引入工作區(qū)間）；儀器（雙線激光經緯儀、單線激光水平儀）準備，該部分儀器經過改造；誤差設定；進入工作狀態(tài)。水準儀和放線儀會根據(jù)安裝部位傳感器反饋的信號與后臺自動化裝置、BIM、誤差設定值進行比較，輸出不同顏色的縱橫軸線或邊線。誤差超標輸出紅線，反之為合格的綠線。

自動控制系統(tǒng)由輸入輸出系統(tǒng)、數(shù)模轉換、邏輯運算比較單元、智能化采樣系統(tǒng)等組成。接入輸出系統(tǒng)包括測量儀器、接入傳感器、A/D模塊，邏輯單元有BIM數(shù)據(jù)、運算數(shù)據(jù)庫。測距傳感器選擇（精度與經濟性、抗干擾能力，激光及波長）狹小空間的應用，如泵房內設備與管道連接、濕式報警閥間內的應用。

通過消防管道安裝水平垂直度自動化檢驗系統(tǒng)的應用，能完成對消防管道安裝水平垂直度的檢驗。在檢驗期間，不僅能自動完成檢驗，還提高了檢驗效率和數(shù)據(jù)的可靠性，符合消防管道安裝精度的控制標準。

結語

本文以消防管道安裝技術為基礎，先對消防管道安裝水平垂直度的相關內容進行分析，再對消防管道安裝水平垂直度自動化檢驗的關鍵內容進行闡述。通過對消防管道安裝水平垂直度自動化檢驗系統(tǒng)的研究，結合實踐確保自動化檢驗的順利進行，滿足對水平垂直度的合理控制，提高消防管道的安裝精度，使其滿足消防工程的消防用水運輸需求。

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作者簡介：梁旭（1982- ），男，漢族，廣東德慶人，本科，工程師，研究方向：消防施工調試自動化。