葛茹香, 馬 超,2

(1.河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，焦作 454003；2.河南理工大學(xué)自然資源部礦山時(shí)空信息與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，焦作 454003)

目前，已有許多行業(yè)制定了自己的行業(yè)語言。如交通警察依靠一套簡捷易懂的手勢，保證車輛安全順暢[1]；夜間行車通過汽車燈光語言駕馭員相互進(jìn)行交流，提高了夜間行車的安全性[2]；艦船航行通過燈光進(jìn)行通信交流，提高了航行的安全性和可靠性等[3]。這些行業(yè)語言，簡單方便，極大提高了行業(yè)的工作效率，保障了行業(yè)的安全性。

地下工程測量是一項(xiàng)團(tuán)隊(duì)合作的特殊作業(yè)，施測過程中作業(yè)人員的溝通受多種因素制約[4-6]。

(1)照明條件差：地下工程多處于地表以下50～1 000 m(包括地鐵、人防工程和采礦工程)，無自然光源，所以地下工程照明全部依賴于人工光源，主要的大巷、硐室會在頂板上安置防爆的照明燈，工作面則主要通過工人攜帶的燈具照明；

(2)通視條件受限：地下工程工作空間不如地面環(huán)境開闊，主要由縱橫交錯(cuò)的巷道和硐室構(gòu)成，巷道曲折狹窄，硐頂、硐壁設(shè)置各種管線，通視效果非常差；

(3)空氣質(zhì)量差：在礦井中瓦斯等有害氣體以及高濕、高粉塵等充斥其間，為了降低粉塵，地下工程工作空間隨時(shí)需要長期噴水，所以環(huán)境十分潮濕；

(4)風(fēng)速大，風(fēng)噪高：為及時(shí)抽放甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等有毒有害氣體，地下工程隨時(shí)需要保證通風(fēng)，這也導(dǎo)致在主要巷道及硐室的風(fēng)速很高；

(5)工程機(jī)械噪聲大：地下施工作業(yè)場所多為交叉作業(yè)，施工作業(yè)大多采用重型機(jī)械(如挖掘機(jī)、鑿巖機(jī)、空間壓縮機(jī)等)，同時(shí)運(yùn)行，噪聲很大，嚴(yán)重影響語音交流。

地下工程測量是一個(gè)要求在復(fù)雜環(huán)境下力求高精密的作業(yè)，在通視條件差、高噪聲、高濕、易燃易爆有害氣體充斥的地下空間，限制使用手機(jī)、對講機(jī)等電子設(shè)備，導(dǎo)致施測人員交流不暢，使得開展地下工程導(dǎo)線測量工作困難重重。因此設(shè)計(jì)一套適用于地下工程測量的行業(yè)語言勢在必行。

1 作業(yè)過程與分解

以工程測量最常用的光電測距導(dǎo)線測量為例，設(shè)計(jì)制定適用于地下工程測量的行業(yè)語言。地下工程全站儀導(dǎo)線測量是指沿巷道選擇一些測點(diǎn)設(shè)置觀測站，用全站儀測量水平角、垂直角和距離來傳遞這些點(diǎn)的平面及高程信息[7]。根據(jù)《工程測量規(guī)范》光電測距導(dǎo)線的作業(yè)要求，按“后-前-前-后”的觀測順序測角量邊[8]。故地下工程導(dǎo)線測量主要包括以下步驟：第一步：安置儀器；第二步：整平對中；第三步：設(shè)置觀測參數(shù)；第四步：瞄準(zhǔn)并測距(盤左后視、盤左前視、盤右前視、盤右后視)、測角(盤左后視、盤左前視、盤右前視、盤右后視)；第五步：讀數(shù)與記錄；第六步：量取儀器高；第七步：檢查測量精度并確定是否結(jié)束觀測如圖1所示。

根據(jù)地下工程導(dǎo)線測量的步驟，提煉出8處施測人員必需相互溝通的節(jié)點(diǎn)，這些溝通是保證作業(yè)順利進(jìn)行的必要步驟如圖1所示。這8個(gè)必要溝通的內(nèi)涵分別是：

(1)當(dāng)測站儀器安置完成，需要詢問前、后視“是否安置好覘牌？”，前、后視給出必要的響應(yīng)；

(2)開始觀測時(shí)，提醒前、后視“開始觀測，請保持照明”，前、后視給出必要的響應(yīng)；

(3)測角過程中，站點(diǎn)工作人員因前、后視工作人員未照準(zhǔn)觀測部位，而看不清楚，提醒前、后視“測角看不清”，前、后視調(diào)整照明角度；

(4)測距過程中，站點(diǎn)工作人員因前、后視工作人員未照準(zhǔn)觀測部位，而看不清楚，提醒前、后視“測距看不清”，前、后視調(diào)整照明角度；

(5)測量(測角、測距)完成后，提醒前、后視“測量(測角、測距)完成，開始量取儀器高”，前、后視及站點(diǎn)工作人員開始量取儀器高；

(6)前、后視儀器高量取完畢，需要回復(fù)站點(diǎn)“儀器高量取完畢”，待站點(diǎn)量取完畢給出必要的響應(yīng)，并開始核對觀測結(jié)果是否合格；

(7)觀測合格：提醒前、后視“觀測合格，開始下一站的觀測”，前、后視給出必要的響應(yīng)，并前往下一站工作；

(8)觀測不合格：提醒前、后視“觀測不合格，重新開始整平對中”，前、后視給出必要的響應(yīng)，并返回第一步的工作。

2 符號化與動(dòng)作要領(lǐng)

為了方便理解與記憶，可以將燈光語言符號化如圖2所示。

(1)符號a對應(yīng)“動(dòng)作1”描述為：上下快速抖動(dòng)手腕，使手中的礦燈形成“閃爍信號”。用來詢問后視和前視工作人員“對中、整平工作是否完成”，以及提示后視和前視工作人員“要進(jìn)行測角或測距工作了”。

(2)符號b對應(yīng)“動(dòng)作2”描述為：手握礦燈用小臂反復(fù)豎直劃線，形成“豎直一字信號”。表示測角時(shí)站點(diǎn)工作人員看不清楚目標(biāo)，提醒后視或前視工作人員“調(diào)整照明角度”。

(3)符號c對應(yīng)“動(dòng)作3”描述為：手握礦燈用小臂反復(fù)水平劃線，形成“水平一字信號”。表示測距的時(shí)候站點(diǎn)工作人員看不清楚目標(biāo)，提醒后視或前視工作人員“調(diào)整照明角度”。

(4)符號d對應(yīng)“動(dòng)作4”描述為：手握礦燈用小臂揮小圓，形成“小圓信號”。表示完成測角和測距工作，詢問和提醒后視和前視工作人員儀器高量取工作是否完成。

(5)符號e對應(yīng)“動(dòng)作5”描述為：手握礦燈用大臂揮大圓，形成“大圓信號”。表示“測量結(jié)果合格”。

(6)符號f對應(yīng)“動(dòng)作6”描述為：手握礦燈用大臂劃叉，形成“交叉信號”。表示“測量結(jié)果不合格”。

3 工程驗(yàn)證

為了檢驗(yàn)燈語的可靠性，未使用任何通訊工具，在兩個(gè)特大型貫通測量井下導(dǎo)線的施測中，對燈語進(jìn)行了驗(yàn)證。分別是華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲礦特大型貫通測量[9]、潞安集團(tuán)漳村礦特大型貫通測量工程[10]。兩個(gè)工程貫通導(dǎo)線長度分別為8 km和14.335 km，7”級井下導(dǎo)線站數(shù)分別為69站和112站。全部為獨(dú)立觀測兩次，共設(shè)站362站。通過實(shí)踐，圓滿實(shí)現(xiàn)了高精度貫通并通過工程驗(yàn)收。

圖1 作業(yè)過程的動(dòng)作分解及溝通節(jié)點(diǎn)提取

圖2 燈語動(dòng)作的符號化示意圖

單站導(dǎo)線測量完整的實(shí)施過程如下：

(1)安置儀器：沿巷道選擇測點(diǎn)作為觀測站，在觀測站位置安置儀器。

(2)整平對中：具體過程如下：站點(diǎn)工作人員分別朝后視和前視方向做動(dòng)作1(閃爍信號)，若后視或前視整平對中完成，應(yīng)同時(shí)以動(dòng)作1(閃爍信號)作為回復(fù)。若后視或前視未完成整平對中，則不回復(fù)站點(diǎn)的詢問。待后視或前視工作人員完成整平對中工作后朝站點(diǎn)方向做動(dòng)作1，站點(diǎn)工作人員應(yīng)同時(shí)以動(dòng)作1(閃爍信號)作為回復(fù)。

(3)設(shè)置觀測參數(shù)：在收到來自后視和前視整平對中完成信號后，站點(diǎn)工作人員設(shè)置觀測參數(shù)。

(4)瞄準(zhǔn)并測角： 具體過程如下：

①儀器置于盤左位置，站點(diǎn)工作人員朝后視方向做動(dòng)作1(閃爍信號)，后視方向工作人員同時(shí)重復(fù)動(dòng)作1，完成盤左位置后視方向的角度觀測；

②將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)至前視方向，站點(diǎn)工作人員朝前視方向做動(dòng)作1(閃爍信號)，前視方向工作人員同時(shí)重復(fù)動(dòng)作1(閃爍信號)，完成盤左位置前視方向的角度觀測；

③將儀器置于盤右位置，完成盤右位置前視方向的角度觀測；

④將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)至后視方向，站點(diǎn)位置朝后視方向做動(dòng)作1(閃爍信號)，后視方向工作人員同時(shí)重復(fù)動(dòng)作1(閃爍信號)，完成盤右位置后視方向的角度觀測，則測角完成；若站點(diǎn)工作人員在后視或前視觀測過程中看不清楚，朝后視或前視方向做動(dòng)作2(豎直一字信號)，提醒后視或前視工作人員調(diào)整照明角度。

(5)瞄準(zhǔn)并測距：具體過程如下：

①儀器置于盤左位置，站點(diǎn)工作人員朝后視方向做動(dòng)作1(閃爍信號)，后視方向工作人員同時(shí)重復(fù)動(dòng)作1(閃爍信號)，完成盤左位置后視方向的距離觀測；

②將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)至前視方向，站點(diǎn)工作人員朝前視方向做動(dòng)作1(閃爍信號)，前視方向工作人員同時(shí)重復(fù)動(dòng)作1，完成盤左位置前視方向的距離觀測；

③將儀器置于盤右位置，完成盤右位置前視方向的距離觀測；

④將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)至后視方向，站點(diǎn)位置朝后視方向做動(dòng)作1(閃爍信號)，后視方向工作人員同時(shí)重復(fù)動(dòng)作1(閃爍信號)，完成盤右位置后視方向的距離觀測，則測距完成；若站點(diǎn)工作人員在后視或前視觀測過程中看不清楚，朝后視或前視方向做動(dòng)作3(水平一字信號)，提醒后視或前視工作人員調(diào)整照明角度。

(6)讀數(shù)與記錄；

(7)量取儀器高：具體過程如下：站點(diǎn)儀器高量取完成后，工作人員分別向后視和前視方向做動(dòng)作4(小圓信號)，后視和前視工作人員應(yīng)同時(shí)做動(dòng)作4(小圓信號)，表示收到信息并完成儀器高的量取。

(8)觀測合格：具體過程如下：站點(diǎn)工作人員分別朝后視和前視方向做動(dòng)作5(大圓信號)，后視和前視工作人員應(yīng)同時(shí)回復(fù)動(dòng)作5(大圓信號)表示收到信息，準(zhǔn)備進(jìn)行下一站的觀測。

(9)觀測不合格：具體過程如下：站點(diǎn)工作人員分別朝后視和前視方向做動(dòng)作6(交叉信號)，后視和前視工作人員應(yīng)同時(shí)回復(fù)動(dòng)作6(交叉信號)表示收到信息，重返步驟(2)。

4 結(jié)論與展望

通過制定燈光語言，無需增加新的通訊設(shè)備，僅將手中的照明設(shè)備(礦燈)一物兩用，可以在照明條件惡劣、噪音的干擾的情況下，使工作人員僅通過礦燈晃動(dòng)，就能及時(shí)有效地溝通，提高了工作效率。同時(shí)，也避免了工作人員前后跑動(dòng)或通過大聲呼喊進(jìn)行交流，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了對有害氣體的吸入。

在以后的工作中希望能將該系統(tǒng)更簡捷、更智能化，以減少工作人員工作量，從而更有效地提高地下工程導(dǎo)線測量的工作效率。這種工作思路還可以推廣到地下工程水準(zhǔn)測量作業(yè)中。