何麗 金成宏 毛慧美 王詩茗

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

關(guān)鍵詞：智能水準(zhǔn)尺

1 作品簡介

“三會(huì)一克”智能水準(zhǔn)尺是一種能夠自動(dòng)架尺、調(diào)平、讀數(shù)的水準(zhǔn)尺，在使用過程中可以自動(dòng)完成水準(zhǔn)測(cè)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(cè)量結(jié)果的精度。

“三會(huì)”的內(nèi)容如下：

（1）會(huì)調(diào)平;

（2）會(huì)轉(zhuǎn)向;

（3）會(huì)讀數(shù)。

“一克”：克服測(cè)量高成本、高強(qiáng)度的缺點(diǎn)。

本產(chǎn)品是自動(dòng)化測(cè)量儀器，通過大數(shù)據(jù)和人工智能實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)平、自動(dòng)轉(zhuǎn)向，結(jié)合云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀數(shù)與計(jì)算。“三會(huì)一克”智能水準(zhǔn)尺可用于普通水準(zhǔn)測(cè)量工作，在使用時(shí)只需將兩側(cè)支撐腳打開并架穩(wěn)即可，智能水準(zhǔn)尺可自動(dòng)完成后續(xù)測(cè)量工作，無需使用水準(zhǔn)儀。測(cè)量數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)傳送至手機(jī)客戶端，由客戶端完成內(nèi)業(yè)處理工作，實(shí)現(xiàn)智慧測(cè)量。

本產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)免除水準(zhǔn)儀全自動(dòng)測(cè)量，因此在成本、效率、測(cè)量精度等方面具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭力，主要面向工程測(cè)量相關(guān)行業(yè)、企業(yè)工作人員，以及高校測(cè)量相關(guān)專業(yè)的教學(xué)人員，同時(shí)還可以提供給科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行性能測(cè)試及產(chǎn)品升級(jí)。“三會(huì)一克”智能水準(zhǔn)尺全面推廣使用后，必然對(duì)工程測(cè)量行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，水準(zhǔn)測(cè)量工作將不再有專業(yè)技術(shù)門檻，工作強(qiáng)度、人員和設(shè)備成本大大降低，測(cè)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(zhǔn)測(cè)量又名"幾何水準(zhǔn)測(cè)量"，是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)定地面上兩點(diǎn)間高差的方法。在地面兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，觀測(cè)豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)標(biāo)尺，按尺上讀數(shù)推算兩點(diǎn)間的高差。通常由水準(zhǔn)原點(diǎn)或任一已知高程點(diǎn)出發(fā)，沿選定的水準(zhǔn)路線逐站測(cè)定各點(diǎn)的高程。由于不同高程的水準(zhǔn)面不平行，沿不同路線測(cè)得的兩點(diǎn)間高差將存在差異，所以在整理國家水準(zhǔn)測(cè)量成果時(shí)，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(huì)一克”智能水準(zhǔn)尺的工作原理和現(xiàn)有技術(shù)的工作原理相同，但“三會(huì)一克”智能水準(zhǔn)尺只需兩支尺子就可以完成測(cè)量，使用方便。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）自動(dòng)調(diào)平，無需人工操作;

（2）陀螺儀代替水準(zhǔn)泡，測(cè)量精度提高：

（3）測(cè)量時(shí)無需翻轉(zhuǎn)尺面，尺面可自動(dòng)轉(zhuǎn)向，提高工作效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性;

（4）自動(dòng)讀數(shù)并記錄，無需使用水準(zhǔn)儀，節(jié)省成本;

（5）測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至手機(jī)客戶端，自動(dòng)進(jìn)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(jì)算出支撐桿伸縮長度，并指揮電機(jī)工作，控制伸縮桿的伸長和縮短，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。支撐桿底部安裝萬向輪和制動(dòng)開關(guān)，通過手機(jī)客戶端控制旋轉(zhuǎn)方向，由嵌入式系統(tǒng)指揮底部電機(jī)帶動(dòng)萬向輪滾動(dòng)和停止。尺身安裝攝像頭，拍攝另一根智能水準(zhǔn)尺的刻度線圖案，通過圖像處理技術(shù)獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，再經(jīng)過系統(tǒng)計(jì)算測(cè)量結(jié)果。本產(chǎn)品投入使用后，可節(jié)省人力成本，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯;同時(shí)本產(chǎn)品還可以顯著降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)人性化、智能化測(cè)量。