CN104652442B - 一种深水回填作业定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水回填作业定位系统，包括：监测器、定位器、高度计、测距仪、溜管和船体；溜管安装于船体的甲板上；高度计安装于溜管的一侧，用于测量回填顶面到海底面的距离，确定回填厚度；测距仪安装于船体的甲板上，用于测量溜管的位置；监测器安装于船体的甲板上，用于监测高度计确定的回填厚度；定位器安装于船体上，用于在监测器监测所述回填厚度达到预设回填厚度时，定位船体至下一回填位置进行作业，同时根据该回填位置对溜管进行定位。该系统不仅保证了良好的精度要求，而且有效的降低了因外界环境的影响，提高了施工的效率，极大的减少了石料的流失。

Description

一种深水回填作业定位系统

技术领域

本发明涉及水运工程测量领域，具体涉及一种深水回填作业定位系统。

背景技术

水运工程中回填施工主要是施工人员用RTK测量船舷标高，人工打水篮测量水面到海底的距离，从而计算控制回填的高度。另一种常用方法为网兜法，通过定位船舶定位后，供料船舶停靠在网兜船一侧，通过网兜下放石料，每次下放一定体积的石料，通过下放的次数，和人工测量方式控制回填高度。

上述方法受限条件较多，适用于深度较浅，流速较小，风浪较小的环境下，且受波浪和人为的影响较大，使精度不能保证并且易流失石料增加成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供深水回填作业定位系统，该系统实现了对高精度回填作业的定位及高程控制。

第一方面，本发明提供一种深水回填作业定位系统，包括：监测器、定位器、高度计、测距仪、溜管和船体；

所述溜管安装于所述船体的甲板上；

所述高度计安装于所述溜管的一侧，用于测量回填顶面到海底面的距离，确定回填厚度；

所述测距仪安装于所述船体的甲板上，用于测量所述溜管的位置；

所述监测器安装于所述船体的甲板上，用于监测所述高度计确定的回填厚度；

所述定位器安装于船体上，用于在所述监测器监测所述回填厚度达到预设回填厚度时，定位船体至下一回填位置进行作业，同时根据该回填位置对所述溜管进行定位。

可选的，所述系统还包括显示设备；

所述显示设备与所述定位器相连。

可选的，所述定位器还用于将所述监测器监测所述高度计确定的回填厚度，以及溜管的位置的信息发送至所述显示设备，以使所述显示设备显示所述船体的坐标位置、溜管的位置、海底面的高度，和/或回填厚度。

可选的，所述溜管为两个，所述溜管之间的水平距离大于海底面沉管的长度。

可选的，所述高度计为两个，分别安装于两个溜管的一侧。

可选的，所述高度计的测距范围为0.1～100m。

可选的，所述系统还包括倾斜仪；

所述倾斜仪安装于所述船体上，用于监测所述船体的坐标相对于预设的船体的坐标的相对倾斜坐标差值，以使所述定位器根据所述倾斜坐标差值对所述船体进行定位。

可选的，所述倾斜仪的精度为0.01度。

可选的，所述高度计还用于在所述定位器定位船体至下一回填位置进行作业时，获取所述溜管至海底面的距离，以使所述定位器根据回填位置对所述溜管进行重新定位。

由上述技术方案可知，本发明提出了一种深水回填作业定位系统，该系统在高程控制上，不仅保证了良好的精度要求，而且有效的降低了因外界环境的影响，提高了施工的效率，极大的减少了石料的流失。在沉管回填船上，使整个测控系统更加精准、高效，且达到了外海作业海况恶劣下作业的目的。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种深水回填作业定位系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种深水回填作业定位系统定位示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本实施例提供的一种深水回填作业定位系统的结构示意图，如图1所示，该深水回填作业定位系统包括：监测器1、定位器2、高度计3、测距仪4、溜管5和船体6；

所述溜管安装于所述船体的甲板上；

所述高度计安装于所述溜管的一侧，用于测量回填顶面到海底面的距离，确定回填厚度；

所述测距仪安装于所述船体的甲板上，用于测量所述溜管的位置；

所述监测器安装于所述船体的甲板上，用于监测所述高度计确定的回填厚度；

所述定位器安装于船体上，用于在所述监测器监测所述回填厚度达到预设回填厚度时，定位船体至下一回填位置进行作业，同时根据该回填位置对所述溜管进行定位。

上述定位器对船体以及船体上的溜管进行定位，可以通过现有技术中的控制器通过无线设备控制船体和溜管移动，以达到船体和溜管到达指定位置进行回填作业。

该深水回填作业定位系统能够快速反应船体以及溜管的实时的位置及高程，不需要人工测量；该系统中的溜管可以精确的移动到回填设计断面上方，能够快速的实现石料回填增加效率，并极大的减少石料随海流的流失，降低成本。该系统中的测距仪和高度计能够快速的反应溜管的位置及回填顶面标高，以满足施工回填设计顶面标高的要求。该系统减低了工程成本，增加了回填效率。

所述系统还包括倾斜仪7；

所述倾斜仪安装于所述船体上，用于监测所述船体的坐标相对于预设的船体的坐标的相对倾斜坐标差值，以使所述定位器根据所述倾斜坐标差值对所述船体进行定位，所述倾斜仪的精度为0.01度。

通过上述倾斜仪在沉管回填船上，使整个测控系统更加精准、高效，且达到了海上作业海况恶劣下作业的目的。

在具体应用中，所述系统还包括图1中未示出的显示设备；

所述显示设备与所述定位器相连。

图2示出了一种深水回填作业定位系统定位示意图，从图中可以明显看出溜管和沉管以及该系统中其他模块的位置。

所述溜管为两个，所述溜管之间的水平距离大于海底面沉管的长度；所述高度计为两个，分别安装于两个溜管的一侧，所述高度计的测距范围为0.1～100m。

定位器为两个，安装在船体控制室两侧，用于船体定位，监测器安装在甲板上，用于高程控制。该定位器和监测器均为RTK-GPS实现，动态平面精度：±(5mm+1ppmD)，动态高程精度：±(10mm+1ppmD)。两个高度计，分别安装在溜管一侧，实时测量到海底面的距离，测距范围:0.1-100m精度:1mm。双轴倾斜仪，主要是对船体倾斜的改正，精度:0.01。两个测距仪，分别安装在溜管前端，实时测量溜管的相对位置。

下面对该深水回填作业定位系统的工作原理进行详细说明：

回填船体控制室两侧的定位器接收本工程的GPS基站信号，实时显示船体的位置，将船体移到施工区域，并精确定位在预先设计的断面上。甲板上的监测器终端收集测距仪(测距仪测量与溜管的距离：用溜管回填时是一个点，所以当点标高与设计标高一致时，移动到下一个点就完成整个断面的回填。测距仪测量溜管的位置，在显示设备中显示出来)、高度计(高度计测量到海底面的距离:高度计固定安装在溜管一侧，与甲板上监测器的位置有固定的高差，甲板上的监测器得到的高程与高度计测量的距离，共同计算出回填顶面的标高)、所述定位器还用于将所述监测器监测所述高度计确定的回填厚度，以及溜管的位置的信息发送至所述显示设备，以使所述显示设备显示所述船体的坐标位置、溜管的位置、海底面的高度，和/或回填厚度等信息存储到数据库中，显示设备可以直接访问数据库，读取数据。通过高度计测量得到的水底高度，下降一定长度的溜管，此时显示设备中显示与设计断面标高的差值，进行控制回填施工。供料过程中由溜管两侧的高度计实时测量回填顶面标高，确定回填厚度。满足施工要求后，进入下一个断面施工。所述高度计还用于在所述定位器定位船体至下一回填位置即断面进行作业时，获取所述溜管至海底面的距离，以使所述定位器根据回填位置对所述溜管进行重新定位。

在具体应用中，关于深水回填作业高精度定位控制系统还可以包括施工管理系统，其具有以下功能①主界面显示：实时显示船体位置；实时显示料管出口位置；实时显示水底高度。②数据导入导出：能够导入Auto CAD格式的背景图、设备形状细节图等，结合背景图实时显示工作区域的水底资料，能够导入Office Excel格式的相关数据，根据施工需要生成Office Word格式和Office Excel格式施工记录表。③项目管理：项目参数的设置、修改和保存，具体包括：坐标系统定义(以船体自身作为自定义坐标系统，船宽和船长为X,Y，高度为H)、设备安装常数(主要是相对船体自定义坐标下的位置，监测器和定位器安装位置X,Y,H；测距仪的位置X,Y；)、沉管回填设计位置、其他参考点线等。④视图变换：实现二维三视图显示，并且可以多角度切换，给作业指挥人员提供直观的参考；实时抓图并以图文形式储存。⑤边界设置和安全预警：用户可以设置使用不同颜色，依此区别不同的参考信息，如水深范围、沉管位置等；设置预警值，超出预警值时报警。⑥数据记录和回放：所有数据实时记录，数据可追溯并可回放；自动记录相关数据为数据库格式。⑦可靠性保证：系统能够根据设备数据给出的设备健康状况和设备冗余观测数据判断整个系统的定位精度和可靠性，并给出相应的警示。⑧中英文切换：该显示界面可以显示中文或者英文两种语言文字。

上述施工管理系统为可以采用现有技术中的一些管理系统来实现，本申请不限定上述系统。

上述方法与上述系统是一一对应的，上述方法所限定的功能适用于上述系统各模块所起的作用。本发明不再一一详细进行说明。

以上所述各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种深水回填作业定位系统，其特征在于，包括：监测器、定位器、高度计、测距仪、溜管和船体；

所述溜管安装于所述船体的甲板上；

所述高度计安装于所述溜管的一侧，用于测量回填顶面到海底面的距离，确定回填厚度；

所述测距仪安装于所述船体的甲板上，用于测量所述溜管的位置；

所述监测器安装于所述船体的甲板上，用于监测所述高度计确定的回填厚度；

所述定位器安装于船体上，用于在所述监测器监测所述回填厚度达到预设回填厚度时，定位船体至下一回填位置进行作业，同时根据该回填位置对所述溜管进行定位；

所述高度计还用于在所述定位器定位船体至下一回填位置进行作业时，获取所述溜管至海底面的距离，以使所述定位器根据回填位置对所述溜管进行重新定位。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示设备；

所述显示设备与所述定位器相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定位器还用于将所述监测器监测所述高度计确定的回填厚度，以及溜管的位置的信息发送至所述显示设备，以使所述显示设备显示所述船体的坐标位置、溜管的位置、海底面的高度，和/或回填厚度。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述溜管为两个，所述溜管之间的水平距离大于海底面沉管的长度。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高度计为两个，分别安装于两个溜管的一侧。