一种地下工程导线测量的灯光语言*

葛茹香, 马 超,2

(1.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，焦作 454003；2.河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室，焦作 454003)

目前，已有许多行业制定了自己的行业语言。如交通警察依靠一套简捷易懂的手势，保证车辆安全顺畅[1]；夜间行车通过汽车灯光语言驾驭员相互进行交流，提高了夜间行车的安全性[2]；舰船航行通过灯光进行通信交流，提高了航行的安全性和可靠性等[3]。这些行业语言，简单方便，极大提高了行业的工作效率，保障了行业的安全性。

地下工程测量是一项团队合作的特殊作业，施测过程中作业人员的沟通受多种因素制约[4-6]。

(1)照明条件差：地下工程多处于地表以下50～1 000 m(包括地铁、人防工程和采矿工程)，无自然光源，所以地下工程照明全部依赖于人工光源，主要的大巷、硐室会在顶板上安置防爆的照明灯，工作面则主要通过工人携带的灯具照明；

(2)通视条件受限：地下工程工作空间不如地面环境开阔，主要由纵横交错的巷道和硐室构成，巷道曲折狭窄，硐顶、硐壁设置各种管线，通视效果非常差；

(3)空气质量差：在矿井中瓦斯等有害气体以及高湿、高粉尘等充斥其间，为了降低粉尘，地下工程工作空间随时需要长期喷水，所以环境十分潮湿；

(4)风速大，风噪高：为及时抽放甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等有毒有害气体，地下工程随时需要保证通风，这也导致在主要巷道及硐室的风速很高；

(5)工程机械噪声大：地下施工作业场所多为交叉作业，施工作业大多采用重型机械(如挖掘机、凿岩机、空间压缩机等)，同时运行，噪声很大，严重影响语音交流。

地下工程测量是一个要求在复杂环境下力求高精密的作业，在通视条件差、高噪声、高湿、易燃易爆有害气体充斥的地下空间，限制使用手机、对讲机等电子设备，导致施测人员交流不畅，使得开展地下工程导线测量工作困难重重。因此设计一套适用于地下工程测量的行业语言势在必行。

1 作业过程与分解

以工程测量最常用的光电测距导线测量为例，设计制定适用于地下工程测量的行业语言。地下工程全站仪导线测量是指沿巷道选择一些测点设置观测站，用全站仪测量水平角、垂直角和距离来传递这些点的平面及高程信息[7]。根据《工程测量规范》光电测距导线的作业要求，按“后-前-前-后”的观测顺序测角量边[8]。故地下工程导线测量主要包括以下步骤：第一步：安置仪器；第二步：整平对中；第三步：设置观测参数；第四步：瞄准并测距(盘左后视、盘左前视、盘右前视、盘右后视)、测角(盘左后视、盘左前视、盘右前视、盘右后视)；第五步：读数与记录；第六步：量取仪器高；第七步：检查测量精度并确定是否结束观测如图1所示。

根据地下工程导线测量的步骤，提炼出8处施测人员必需相互沟通的节点，这些沟通是保证作业顺利进行的必要步骤如图1所示。这8个必要沟通的内涵分别是：

(1)当测站仪器安置完成，需要询问前、后视“是否安置好觇牌？”，前、后视给出必要的响应；

(2)开始观测时，提醒前、后视“开始观测，请保持照明”，前、后视给出必要的响应；

(3)测角过程中，站点工作人员因前、后视工作人员未照准观测部位，而看不清楚，提醒前、后视“测角看不清”，前、后视调整照明角度；

(4)测距过程中，站点工作人员因前、后视工作人员未照准观测部位，而看不清楚，提醒前、后视“测距看不清”，前、后视调整照明角度；

(5)测量(测角、测距)完成后，提醒前、后视“测量(测角、测距)完成，开始量取仪器高”，前、后视及站点工作人员开始量取仪器高；

(6)前、后视仪器高量取完毕，需要回复站点“仪器高量取完毕”，待站点量取完毕给出必要的响应，并开始核对观测结果是否合格；

(7)观测合格：提醒前、后视“观测合格，开始下一站的观测”，前、后视给出必要的响应，并前往下一站工作；

(8)观测不合格：提醒前、后视“观测不合格，重新开始整平对中”，前、后视给出必要的响应，并返回第一步的工作。

2 符号化与动作要领

为了方便理解与记忆，可以将灯光语言符号化如图2所示。

(1)符号a对应“动作1”描述为：上下快速抖动手腕，使手中的矿灯形成“闪烁信号”。用来询问后视和前视工作人员“对中、整平工作是否完成”，以及提示后视和前视工作人员“要进行测角或测距工作了”。

(2)符号b对应“动作2”描述为：手握矿灯用小臂反复竖直划线，形成“竖直一字信号”。表示测角时站点工作人员看不清楚目标，提醒后视或前视工作人员“调整照明角度”。

(3)符号c对应“动作3”描述为：手握矿灯用小臂反复水平划线，形成“水平一字信号”。表示测距的时候站点工作人员看不清楚目标，提醒后视或前视工作人员“调整照明角度”。

(4)符号d对应“动作4”描述为：手握矿灯用小臂挥小圆，形成“小圆信号”。表示完成测角和测距工作，询问和提醒后视和前视工作人员仪器高量取工作是否完成。

(5)符号e对应“动作5”描述为：手握矿灯用大臂挥大圆，形成“大圆信号”。表示“测量结果合格”。

(6)符号f对应“动作6”描述为：手握矿灯用大臂划叉，形成“交叉信号”。表示“测量结果不合格”。

3 工程验证

为了检验灯语的可靠性，未使用任何通讯工具，在两个特大型贯通测量井下导线的施测中，对灯语进行了验证。分别是华晋焦煤有限责任公司沙曲矿特大型贯通测量[9]、潞安集团漳村矿特大型贯通测量工程[10]。两个工程贯通导线长度分别为8 km和14.335 km，7”级井下导线站数分别为69站和112站。全部为独立观测两次，共设站362站。通过实践，圆满实现了高精度贯通并通过工程验收。

图1 作业过程的动作分解及沟通节点提取

图2 灯语动作的符号化示意图

单站导线测量完整的实施过程如下：

(1)安置仪器：沿巷道选择测点作为观测站，在观测站位置安置仪器。

(2)整平对中：具体过程如下：站点工作人员分别朝后视和前视方向做动作1(闪烁信号)，若后视或前视整平对中完成，应同时以动作1(闪烁信号)作为回复。若后视或前视未完成整平对中，则不回复站点的询问。待后视或前视工作人员完成整平对中工作后朝站点方向做动作1，站点工作人员应同时以动作1(闪烁信号)作为回复。

(3)设置观测参数：在收到来自后视和前视整平对中完成信号后，站点工作人员设置观测参数。

(4)瞄准并测角： 具体过程如下：

①仪器置于盘左位置，站点工作人员朝后视方向做动作1(闪烁信号)，后视方向工作人员同时重复动作1，完成盘左位置后视方向的角度观测；

②将照准部旋转至前视方向，站点工作人员朝前视方向做动作1(闪烁信号)，前视方向工作人员同时重复动作1(闪烁信号)，完成盘左位置前视方向的角度观测；

③将仪器置于盘右位置，完成盘右位置前视方向的角度观测；

④将照准部旋转至后视方向，站点位置朝后视方向做动作1(闪烁信号)，后视方向工作人员同时重复动作1(闪烁信号)，完成盘右位置后视方向的角度观测，则测角完成；若站点工作人员在后视或前视观测过程中看不清楚，朝后视或前视方向做动作2(竖直一字信号)，提醒后视或前视工作人员调整照明角度。

(5)瞄准并测距：具体过程如下：

①仪器置于盘左位置，站点工作人员朝后视方向做动作1(闪烁信号)，后视方向工作人员同时重复动作1(闪烁信号)，完成盘左位置后视方向的距离观测；

②将照准部旋转至前视方向，站点工作人员朝前视方向做动作1(闪烁信号)，前视方向工作人员同时重复动作1，完成盘左位置前视方向的距离观测；

③将仪器置于盘右位置，完成盘右位置前视方向的距离观测；

④将照准部旋转至后视方向，站点位置朝后视方向做动作1(闪烁信号)，后视方向工作人员同时重复动作1(闪烁信号)，完成盘右位置后视方向的距离观测，则测距完成；若站点工作人员在后视或前视观测过程中看不清楚，朝后视或前视方向做动作3(水平一字信号)，提醒后视或前视工作人员调整照明角度。

(6)读数与记录；

(7)量取仪器高：具体过程如下：站点仪器高量取完成后，工作人员分别向后视和前视方向做动作4(小圆信号)，后视和前视工作人员应同时做动作4(小圆信号)，表示收到信息并完成仪器高的量取。

(8)观测合格：具体过程如下：站点工作人员分别朝后视和前视方向做动作5(大圆信号)，后视和前视工作人员应同时回复动作5(大圆信号)表示收到信息，准备进行下一站的观测。

(9)观测不合格：具体过程如下：站点工作人员分别朝后视和前视方向做动作6(交叉信号)，后视和前视工作人员应同时回复动作6(交叉信号)表示收到信息，重返步骤(2)。

4 结论与展望

通过制定灯光语言，无需增加新的通讯设备，仅将手中的照明设备(矿灯)一物两用，可以在照明条件恶劣、噪音的干扰的情况下，使工作人员仅通过矿灯晃动，就能及时有效地沟通，提高了工作效率。同时，也避免了工作人员前后跑动或通过大声呼喊进行交流，降低了劳动强度，减少了对有害气体的吸入。

在以后的工作中希望能将该系统更简捷、更智能化，以减少工作人员工作量，从而更有效地提高地下工程导线测量的工作效率。这种工作思路还可以推广到地下工程水准测量作业中。