CN101775820B

CN101775820B - 生态清淤作业装置

Info

Publication number: CN101775820B
Application number: CN2010101065077A
Authority: CN
Inventors: 马伟锋; 翁震平; 刘涛
Original assignee: 702th Research Institute of CSIC
Current assignee: 702th Research Institute of CSIC
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: CN101775820A

Abstract

一种生态清淤作业装置，安装于生态清淤船体上，在进行水底地形调查时，利用超声波测深仪和GPS接收机的信息完成水底地形调查，实现生态清淤前的作业调查和生态清淤后的作业效果评估；在已有水底地形数据的区域进行生态清淤时，利用生态清淤吸头后的超声波测深仪和GPS接收机的信息完成生态清淤和作业效果评估；在没有水底地形数据的区域进行生态清淤时，利用两个超声波测深仪、GPS接收机和液位计的信息完成生态清淤和作业效果评估，并为生态清淤泥设备提供水下避碰信息。本发明无论是否进行过作业调查，都能与生态清淤设备配合，实施生态清淤作业，并实时评估清淤效果，减少多次调查所带来的误差。

Description

生态清淤作业装置

技术领域

本发明涉及清淤装置，特别涉及一种设置在生态清淤船上的生态清淤作业装置。

背景技术

我国七大水系都不同程度受到污染，其中以辽河、海河、淮河水系受到的污染最为严重；超过40％的省界断面水体劣于III类水标准；全国90％以上湖泊呈不同程度的富营养化状态，需要及时进行生态清淤改善环境。仅以太湖为例，太湖是我国第三大淡水湖，在区域经济和社会发展中具有举足轻重的地位，目前太湖流域富营养化加剧，全湖69.83％的面积为淤泥所覆盖，导致近年蓝藻频繁爆发，给周边城市环境和人们的生活健康造成很大的威胁。生态清淤是近30年来发展起来的新兴产业，是水利工程、环境工程和疏浚工程交叉的边缘工程技术，它是为减少污染，促使生物实现良性循环而进行的清淤，属生态工程范畴，有别于一般的工程清淤概念，因此生态清淤越来越受业内人士的重视。

生态清淤主要是水下薄层精确疏浚，在工程上要求清淤的准确性和选择性，清淤深度一般为20～70cm，清淤误差小于或等于10cm。由于水底地形一般是未知的，而生态清淤时要了解作业区域的水底地形，才能按要求的清淤深度进行作业，还要在作业后通过水底地形的对比来评估作业效果，故生态清淤需要一套能完成水底地形调查的作业装置。

生态清淤作业主要利用生态清淤船完成，其主要由船体和生态清淤作业装置等组成。国内外现有的一类生态清淤船，在作业前需要先调查水底地形，得到水底地形资料后再进行清淤作业，作业后还要再调查水底地形以评估作业效果。均不能一次性完成作业和效果评估任务，同时多次调查会因测量条件的不同而产生误差，影响生态清淤所要求的准确性。

发明的内容

针对现有生态清淤作业装置的上述缺点，申请人经过研究改进，提供了一种无论是否进行过作业调查，都能与生态清淤设备配合，实施生态清淤作业，并实时评估清淤效果，减少多次调查所带来的误差，并为生态清淤设备提供水下避碰信息的生态清淤作业装置。

本发明的技术方案如下：

一种生态清淤作业装置，安装于清淤船体上，包括以下结构：

计算机，其带有多个通信串口，对超声波测深仪和GPS接收机进行数据采集；

开关电源，通过超声波测深仪导线和GPS接收机导线中的电源线为超声波测深仪和GPS接收机供电；

信号线，为一多芯信号线，包括超声波测深仪导线和GPS接收机导线中的信号线，实现超声波测深仪和GPS接收机与计算机的串口通信；

GPS接收机，是全球定位系统，对船只定位，通过GPS接收机导线实现与计算机串口通信；

GPS接收机导线，为多芯导线，连接GPS接收机、开关电源和计算机，为GPS接收机供电并提供通信链路。

超声波测深仪，利用超声波测量水深的传感器，通过超声波测深仪导线悬在水面以下，通过超声波测深仪导线与计算机进行串口通信；

超声波测深仪导线，为多芯导线，连接超声波测深仪、开关电源和计算机，为超声波测深仪供电并提供通信链路。

其进一步的技术方案是：还包括以下结构：

电动吊，安装于生态清淤船上，与摆臂的吊耳连接，可使摆臂上下运动；

摆臂，为长条金属臂，其一端连接于生态清淤船上，另一端安装生态清淤吸头和液位计，中部的吊耳与电动吊连接；

生态清淤吸头，清淤作业设备，安装在摆臂的末端；

液位计导线，为多芯导线，连接液位计、开关电源和计算机，为液位计供电并提供通信链路；

液位计，测量液位的传感器，安装在摆臂的末端，测量生态清淤吸头在水中的位置，通过液位计导线实现与计算机串口通信了。

以及，其进一步的技术方案是：超声波测深仪导线在所述生态清淤吸头后部把超声波测深仪悬在水面以下。

以及，其另一个进一步的技术方案是：包括两组超声波测深仪以及超声波测深仪导线；第一超声波测深仪导线在所述生态清淤吸头后部把第一超声波测深仪悬在水面以下；第二超声波测深仪导线在所述生态清淤吸头把第二超声波测深仪悬在水面以下。

本发明的有益技术效果是：

本生态清淤作业装置能一次性完成生态清淤工作，减少生态清淤多次调查所引起的误差，降低生态清淤吸头对作业效果的影响，能装于不同船上成为调查船或生态清淤作业船，能在海水和淡水中应用，并且价格低廉，安装简单方便，体积和重量都较小。在进行水底地形调查时，利用一个超声波测深仪和GPS接收机的信息就可完成水底地形调查，实现生态清淤前的作业调查和生态清淤后的作业效果评估；在已有水底地形数据的区域进行生态清淤时，利用清淤吸头后的超声波测深仪和GPS接收机的信息就可完成生态清淤和作业效果评估；在没有水底地形数据的区域进行生态清淤时，利用两个超声波测深仪、GPS接收机和液位计的信息就能完成生态清淤和作业效果评估，并为生态清淤吸头提供水下避碰信息。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示的生态清淤作业装置，包括以下结构：

计算机4：为工控机，带有四个通信串口，主要对液位计10、超声波测深仪14和超声波测深仪15和GPS接收机2进行数据采集。

开关电源6：为一AC/DC电源，通过液位计导线8、超声波测深仪导线12、超声波测深仪导线16和GPS接收机导线3中的电源线为液位计10、超声波测深仪14、超声波测深仪15和GPS接收机2供电。

信号线5：为一多芯信号线，包括液位计导线8、超声波测深仪导线12、超声波测深仪导线16和GPS接收机导线3中的信号线，实现液位计10、超声波测深仪14、超声波测深仪15和GPS接收机2与计算机4的串口通信。

GPS接收机2：是全球定位系统，对船只定位，用GPS接收机导线3实现与计算机4串口通信。

GPS接收机导线3：为多芯导线，连接GPS接收机2、开关电源6和计算机4，为GPS接收机2供电并提供通信链路。

超声波测深仪14：利用超声波测量水深的传感器，超声波测深仪导线12通过船头伸出的支架把超声波测深仪14悬在水面13以下，通过超声波测深仪导线12与计算机4进行串口通信。

超声波测深仪导线12：为多芯导线，连接超声波测深仪14、开关电源6和计算机4，为超声波测深仪14供电并提供通信链路。

超声波测深仪15：利用超声波测量水深的传感器，超声波测深仪导线16在船中部把超声波测深仪15悬在下水面13以下，用超声波测深仪导线16实现与计算机4串口通信。

超声波测深仪导线16：为多芯导线，连接超声波测深仪15、开关电源6和计算机4，为超声波测深仪15供电并提供通信链路。

电动吊7：安装于船1上，与摆臂9的吊耳连接，可使摆臂9上下运动。

摆臂9，为长条金属臂，其一端连接于船1上，另一端安装生态清淤吸头11和液位计10，中部的吊耳与电动吊7连接。

生态清淤吸头11，清淤作业设备，安装在摆臂9的末端。

液位计10：测量液位的传感器，安装在摆臂9的末端，测量生态清淤吸头11在水中的位置，用液位计导线8实现与计算机4串口通信。

液位计导线8：为多芯导线，连接液位计10、开关电源6和计算机4，为液位计10供电并提供通信链路。

其中，液位计10为不锈钢外壳，超声波测深仪14和15为聚丙烯外壳，这三个设备工作时在水面13以下；液位计导线8、超声波测深仪导线12和16工作时部分在水面13以下；GPS接收机2的防水等级为IP65，计算机4和开关电源6均装在船1的驾驶室内。

功能说明如下：

功能一：装在船只上成为调查船，完成水底地形调查，调查数据可用于生态清淤前的作业调查和生态清淤作业的效果评估。

船1在调查前，打开计算机4和开关电源6，超声波测深仪14或超声波测深仪15和GPS接收机2开始工作。在船1进行调查过程中，超声波测深仪14或超声波测深仪15测量其到水底的距离，由于水面13是平的，因此测得的距离数据反映了水底地形；GPS接收机2对船1进行定位；计算机4通过串口与超声波测深仪14或超声波测深仪15和GPS接收机2进行通信，完成数据采集并存储。计算机4存储的数据就是水底地形的调查数据，当在生态清淤区域进行调查时，若调查是在生态清淤前进行，则可作为生态清淤的作业数据；若调查是在生态清淤作业后进行，通过与生态作业前的水底地形数据对比，可评估生态清淤作业的效果。

功能二：装在船上与其它生态清淤设备配合，在水底地形已知区域进行生态清淤作业，并实时评估生态清淤作业的效果，减少了多次调查引起的评估误差。

打开计算机4，把已知水底地形数据导入计算机4；打开开关电源6，超声波测深仪15和GPS接收机2开始工作。在船1工作过程中，超声波测深仪15位于生态清淤吸头11后，实时调查生态清淤作业后的水底地形；GPS接收机2对船1进行定位；计算机4通过串口与超声波测深仪15和GPS接收机2进行通信，完成数据采集和存储。利用计算机4中已知的水底地形数据，操纵电动吊7，电动吊7带动摆臂9把生态清淤吸头11调整到合适的位置，进行生态清淤作业。计算机4中超声波测深仪15的测量数据与已知的水底地形数据进行对比，可实时评估清淤作业的效果，减少了多次调查引起的评估误差。

功能三：装在船上与其它生态清淤设备配合，在水底地形未知区域进行生态清淤作业，实时评估生态清淤作业的效果，减少了多次调查时所带来的误差和生态清淤吸头对清淤作业效果的影响，并为生态清淤吸头提供水下避碰信息。

打开计算机4和开关电源6，超声波测深仪14与超声波测深仪15、液位计10和GPS接收机2开始工作。在船1工作过程中，超声波测深仪14位于生态清淤吸头11前，实时调查水底地形；液位计10测量生态清淤吸头11在水中的位置；超声波测深仪15位于生态清淤吸头11后，实时调查清淤后的水底地形；计算机4通过串口与液位计10、超声波测深仪14、超声波测深仪15和GPS接收机2进行通信，完成数据采集和存储。计算机4利用超声波测深仪14和超声波测深仪15测量的水底地形数据，实时评估清淤作业的效果，根据清淤作业的效果，操纵电动吊7带动摆臂9把生态清淤吸头11调整到合适的位置，可减少生态清淤吸头对清淤作业效果的影响。超声波测深仪15实时测得的水底地形可为清淤吸头11提供避碰信息，防止清淤吸头11因碰撞而损坏。一次完成生态清淤作业前、作业后的水底地形调查，减少了多次调查时所带来的误差。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种生态清淤作业装置，安装于生态清淤船体上，包括以下结构：

GPS接收机导线，为多芯导线，连接GPS接收机、开关电源和计算机，为GPS接收机供电并提供通信链路；

超声波测深仪导线，为多芯导线，连接超声波测深仪、开关电源和计算机，为超声波测深仪供电并提供通信链路；

其特征在于还包括以下结构：

生态清淤吸头，清淤作业设备，安装在摆臂的末端；

液位计，测量液位的传感器，安装在摆臂的末端，测量生态清淤吸头在水中的位置，通过液位计导线实现与计算机串口通信。

2.根据权利要求1所述生态清淤作业装置，其特征在于：超声波测深仪导线在所述生态清淤吸头后部把超声波测深仪悬在水面以下。

3.根据权利要求1所述生态清淤作业装置，其特征在于：包括两组超声波测深仪以及超声波测深仪导线；第一超声波测深仪导线在所述生态清淤吸头后部把第一超声波测深仪悬在水面以下；第二超声波测深仪导线在所述生态清淤吸头把第二超声波测深仪悬在水面以下。