CN108505557B - 一种用于河道整治的智能疏浚系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于河道整治的智能疏浚系统，智能疏浚系统主要包括船只主体和吸泥罩装置，船只主体上设有总控室、船位GPS定位装置、定位桩装置、注水装置和卷扬机，总控室内置有总控处理系统，总控处理系统主要包括定位系统、监测控制系统、通信系统和电能供给控制系统，吸泥罩装置上顶面中间设有控制盒，控制盒内置有疏浚中控系统，疏浚中控系统包括三维定位系统、疏浚处理系统、数据收发系统和安全监测系统，总控室与船位GPS定位装置、定位桩装置、注水装置、卷扬机和吸泥罩装置通过通信系统进行数据对接。总之，本发明系统安全性高、高效节能，吸泥效率高，且不会二次污染河体。

Description

一种用于河道整治的智能疏浚系统

技术领域

本发明涉及水环境治理技术领域，具体是涉及一种用于河道整治的智能疏浚系统。

背景技术

疏浚工程，是指采用挖泥船或其他机具以及人工进行水下挖掘，为拓宽和加深水域而进行的土石方工程。疏浚工程的挖槽设计应力图通过改变河道水流几何边界，引起水流内部结构的变化,使得新形成的水流结构,不但可以保证泥沙不再淤积在航道内(至少在下一个汛期到来之前不再淤积),而且能将进人挖槽内的泥沙输送到下深槽中去，维持航道稳定。按规定范围和深度挖掘航道或港口水域的水底泥、沙、石等并加以处理的工程。疏浚工程是开发、改善和维护航道、港口水域的主要手段之一。

孟加拉帕德玛大桥河道整治项目边坡疏浚是整个工程的关键工序，施工质量直接影响后续各项施工，疏浚施工特点:疏浚边坡面积约145万平方米，质量要求高；施工区域属于冲积平原，土质以粉细沙为主，粉细沙土质松散，稳定性极差，极易造成塌方影响边坡质量，易受外界因素影响。

通常，疏浚工程中使用的挖泥船的基本工作原理是通过船上离心式泥泵产生的真空把挖掘所得到的泥浆经吸泥管吸入，提升之后再通过船上的排泥管排出。这种疏浚方式是直接将泥浆吸入泥管并通过排泥管排出，存在泥浆中污染物的二次扩散的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是:为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于河道整治的智能疏浚系统。

本发明的技术方案是:一种用于河道整治的智能疏浚系统，所述智能疏浚系统主要包括船只主体和吸泥罩装置，所述船只主体上设有总控室、船位GPS定位装置、定位桩装置、注水装置和卷扬机，所述船位GPS定位装置位于船只主体的上表面中部，所述定位桩装置固定于船只主体的右侧面，所述注水装置固定于船只主体的下底面左侧，所述卷扬机位于船只主体内部底面中部，并通过缆索与所述吸泥罩装置进行连接，所述注水装置靠软管和吸泥罩装置连接，所述总控室位于所述船只主体的上表面左侧；总控室内置有总控处理系统，所述总控处理系统主要包括定位系统、监测控制系统、通信系统和电能供给控制系统，所述定位系统与船位GPS定位装置进行关联，定位系统用于分析处理生成船只位置信息；所述监测控制系统主要由测控软件和控制面板组成，所述测控软件用于分析处理疏浚系统中的接收到的各项数据，所述控制面板用于操作测控软件和疏浚系统的各个执行装置；所述通信系统用于构建内部通信局域网，为设备之间提供通信数据通道；所述电能供给控制系统与烟雾传感器进行关联，电能供给控制系统用于监测供电环境安全情况和为总控处理系统提供电能；所述吸泥罩装置上顶面中间设有控制盒，所述控制盒内置有疏浚中控系统，所述疏浚中控系统包括三维定位系统、疏浚处理系统、数据收发系统和安全监测系统，所述三维定位系统与水深仪和GPS定位仪进行关联，三维定位系统用于分析处理生成吸泥罩装置三维位置信息；所述疏浚处理系统用于接收吸泥罩装置监测的各项数据并处理分析；所述数据收发系统用于对疏浚处理系统的处理分析数据与总控处理系统进行的指令信息进行实时传输；所述安全监测系统与爆震传感器进行关联，安全监测系统用于将数据监测的吸泥罩装置的环境安全数据实时反馈至疏浚处理系统；所述总控室与所述船位GPS定位装置、定位桩装置、注水装置、卷扬机和吸泥罩装置通过通信系统进行数据对接。

进一步的，所述测控软件使用海洋数码软件，功能全面，在边坡疏浚能够发挥很大的作用。

进一步的，所述执行装置包括卷扬机、注水装置、定位桩装置和吸泥罩装置。

进一步的，所述吸泥罩装置呈半椭球型，罩体分为外罩和内罩，主要包括控制盒、吸泥泵、注水加压泵、固定支架、防护罩、主体连接板、旋转喷水管、密封闸门控制环和升泥凸板；所述固定支架、注水加压泵、控制盒和吸泥泵从左到右依次位于所述主体连接板的上顶面中心线上；主体连接板外周与外罩固定连接，所述内罩位于外罩内侧，内罩通过环形电机与主体连接板连接，所述环形电机带动内罩转动，主体连接板的下底面中心设有水流蓄积仓，所述水流蓄积仓的下底面与所述旋转喷水管固定连接，旋转喷水管和水流蓄积仓之间设有旋转电机，所述旋转电机带动旋转喷水管转动；所述固定支架呈类7型，水平部分的下底面从左到右依次设有摄像头、GPS定位仪和水深仪，竖直部分的左侧面中部设有氙气灯；所述注水加压泵的下端通过管道与所述水流蓄积仓进行连接，注水加压泵的上端与所述软管进行连接；所述吸泥泵穿插在吸泥管上，并通过两侧支架固定于主体连接板上，吸泥泵下端设有异物阻隔网；所述防护罩覆盖于所述主体连接板的上端，防护罩的内右侧面中部设有爆震传感器；所述旋转喷水管上等间距分布有喷水头；所述外罩的下底端圆周等间距分布有椭型齿，所述密封闸门控制环环绕在外罩的下底端外圆周，密封闸门控制环下端设有密封闸门，所述密封闸门环绕在外罩外圆一周；所述升泥凸板设有多个，等间距错开分布在内罩的内壁，所述控制盒与所述吸泥泵、注水加压泵、摄像头、GPS定位仪、水深仪、氙气灯、环形电极、旋转电机和密封闸门控制环连接，通过旋转的方式使吸泥罩装置深入疏浚，可以有效的减少吸泥罩装置的配重，进而减少能源的消耗，吸泥效率高，且不会二次污染河体。

更进一步的，所述升泥凸板均向下倾斜30°，在30°的角度下，配合旋转可以有效的带动河泥，更快速的进行疏浚工作。

进一步的，所述注水装置主要包括进水罩、进水仓、补水泵、补水控制器和总水仓；所述进水罩固定于所述进水仓的左端，所述进水仓的右内上端设有流速传感器，所述补水泵位于进水仓的上端，补水泵的上顶面左端设有进水口，所述补水控制器位于补水泵的上顶面右端；所述总水仓位于所述进水仓和补水泵的右端，总水仓的下端与所述软管连接，所述流速传感器与补水控制器连接，利用上层动能较大的水流导入吸泥罩装置内，并配合补水泵进行水流补偿，可以有效的节省能源，节能环保。

进一步的，所述软管截面呈梭型。流动性好，可以有效的减少水流的冲击力，提高工作的稳定性，避免水流影响软管的正常工作。

一种用于河道整治的智能疏浚系统，其工作方法包括以下步骤:

(1)船只准备:通过总控处理系统的定位系统采集船位GPS定位装置提供的定位信息，将船只行驶到待疏浚区域；

(2)疏浚准备：船只进入待疏浚区域后，通过卷扬机落下吸泥罩装置，通过疏浚中控系统的三维定位系统采集水深仪和GPS定位仪的信息进行位置分析，确定好疏浚具体位置后，启动定位桩装置进行定位；

(3)疏浚工作：吸泥罩装置通过环形电机旋转带动罩体进行缓缓转动，进行深入吸泥，落入预定深度后，通过密封闸门控制环控制密封闸门落下，罩体转动带动升泥凸板并配合旋转喷水管进行河泥的搅起，后通过吸泥泵将其吸出，反复进行直到疏浚工作完成。

本发明的有益效果是:

(1)本发明设置有电能供给系统和安全监测系统，用于确保船上和吸泥罩装置的工作安全，提高安全性。

(2)本发明设置的吸泥罩装置通过设有防护罩可以有效避免在疏浚过程中杂物随着水流砸中设备重要部件，且设有爆震传感器可以在遇到紧急碰撞时提醒使用者，及时保护装置。

(3)本发明设置的吸泥罩装置通过密封闸门控制环和密封闸门实现密闭，通过装置旋转和升泥凸板作用，吸泥效率高，且不会二次污染河体。

(4)通过使吸泥罩装置旋转的方式深入疏浚，可以有效的减少吸泥罩装置的配重来实现深入，进而减少能源的消耗。

(5)本发明设置的注水装置节能高效，有效的利用好水流的动能，智能节能。

附图说明

图1是本发明智能疏浚系统结构图。

图2是本发明整体结构示意图。

图3是本发明吸泥罩装置结构示意图。

图4是本发明注水装置结构示意图。

其中，1-船只主体、2-吸泥罩装置、2a-外罩、2b-内罩、21-控制盒、22-吸泥泵、221-异物阻隔网、222-吸泥管、23-注水加压泵、24-固定支架、241-摄像头、242-GPS定位仪、243-水深仪、244-氙气灯、25-保护罩、251-爆震传感器、26-主体连接板、261-环形电机、262-水流蓄积仓、263-旋转电机、27-旋转喷水管、271-喷水头、28-密封闸门控制环、281-密封闸门、282-锥型齿、29-升泥凸板、3-注水装置、31-进水罩、32-进水仓、33-补水泵、331-进水口、34-补水控制器、341-流速传感器、35-总水仓、4-软管。

具体实施方式

如图1和2所示，一种用于河道整治的智能疏浚系统，智能疏浚系统主要包括船只主体1和吸泥罩装置2，船只主体1上设有总控室11、船位GPS定位装置12、定位桩装置13、注水装置3和卷扬机14，船位GPS定位装置12位于船只主体1的上表面中部，定位桩装置13固定于船只主体1的右侧面，注水装置3固定于船只主体1的下底面左侧，卷扬机14位于船只主体1内部底面中部，并通过缆索与吸泥罩装置2进行连接，注水装置3靠软管4和吸泥罩装置2连接，软管4截面呈梭型。流动性好，可以有效的减少水流的冲击力，提高工作的稳定性，避免水流影响软管的正常工作。总控室11位于船只主体1的上表面左侧；总控室11内置有总控处理系统，总控处理系统主要包括定位系统、监测控制系统、通信系统和电能供给控制系统，定位系统与船位GPS定位装置进行关联，定位系统用于分析处理生成船只位置信息；监测控制系统主要由海洋数码软件和控制面板组成，测控软件用于分析处理疏浚系统中的接收到的各项数据，控制面板用于操作测控软件和控制卷扬机14、注水装置3、定位桩装置13和吸泥罩装置2；通信系统用于构建内部通信局域网，为设备之间提供通信数据通道；电能供给控制系统与烟雾传感器进行关联，电能供给控制系统用于监测供电环境安全情况和为总控处理系统提供电能；吸泥罩装置2上顶面中间设有控制盒21，控制盒21内置有疏浚中控系统，疏浚中控系统包括三维定位系统、疏浚处理系统、数据收发系统和安全监测系统，三维定位系统与水深仪243和GPS定位仪242进行关联，三维定位系统用于分析处理生成吸泥罩装置2三维位置信息；疏浚处理系统用于接收吸泥罩装置2监测的各项数据并处理分析；数据收发系统用于对疏浚处理系统的处理分析数据与总控处理系统进行的指令信息进行实时传输；安全监测系统与爆震传感器251进行关联，安全监测系统用于将数据监测的吸泥罩装置2的环境安全数据实时反馈至疏浚处理系统；总控室11与船位GPS定位装置12、定位桩装置13、注水装置3、卷扬机14和吸泥罩装置2通过通信系统进行数据对接。

如图3所示，吸泥罩装置2呈半椭球型，罩体分为外罩2a和内罩2b主要包括控制盒21、吸泥泵22、注水加压泵23、固定支架24、防护罩25、主体连接板26、旋转喷水管27、密封闸门控制环28和升泥凸板29；固定支架24、注水加压泵23、控制盒21和吸泥泵22从左到右依次位于主体连接板26的上顶面中心线上；主体连接板26外周与外罩2a固定连接，所述内罩2b位于外罩2a内侧，内罩2b通过环形电机261与主体连接板26连接，所述环形电机261带动内罩2b转动，主体连接板26的下底面中心设有水流蓄积仓262，水流蓄积仓262的下底面与旋转喷水管27固定连接，旋转喷水管27和水流蓄积仓262之间设有旋转电机263，旋转电机263带动旋转喷水管27转动；固定支架24呈类7型，水平部分的下底面从左到右依次设有摄像头241、GPS定位仪242和水深仪243，竖直部分的左侧面中部设有氙气灯244；注水加压泵23的下端通过管道与水流蓄积仓262进行连接，注水加压泵23的上端与软管4进行连接；吸泥泵22穿插在吸泥管222上，并通过两侧支架固定于主体连接板26上，吸泥泵22下端设有异物阻隔网221；防护罩25覆盖于主体连接板26的上端，防护罩25的内右侧面中部设有爆震传感器251；旋转喷水管27上等间距分布有喷水头271；外罩2a的下底端圆周等间距分布有椭型齿282，密封闸门控制环28环绕在外罩2a的下底端外圆周，密封闸门控制环28下端设有密封闸门281，密封闸门281环绕在外罩2a外圆一周；升泥凸板29设有多个，等间距错开分布在内罩2b的内壁，升泥凸板29均向下倾斜30°，在30°的角度下，配合旋转可以有效的带动河泥，更快速的进行疏浚工作。控制盒21与吸泥泵22、注水加压泵23、摄像头241、GPS定位仪242、水深仪243、氙气灯244、环形电极261、旋转电机263和密封闸门控制环28连接，通过旋转的方式使吸泥罩装置2深入疏浚，可以有效的减少吸泥罩装置2的配重，进而减少能源的消耗，吸泥效率高，且不会二次污染河体。

如图4所示，注水装置3主要包括进水罩31、进水仓32、补水泵33、补水控制器34和总水仓35；进水罩31固定于进水仓32的左端，进水仓32的右内上端设有流速传感器341，补水泵33位于进水仓32的上端，补水泵33的上顶面左端设有进水口331，补水控制器34位于补水泵33的上顶面右端；总水仓35位于进水仓32和补水泵33的右端，总水仓35的下端与软管4连接，流速传感器341与补水控制器34连接，利用上层动能较大的水流导入吸泥罩装置2内，并配合补水泵33进行水流补偿，可以有效的节省能源，节能环保。

一种用于河道整治的智能疏浚系统，其工作方法包括以下步骤:

(1)船只准备:通过总控处理系统的定位系统采集船位GPS定位装置提供的定位信息，将船只行驶到待疏浚区域；

(2)疏浚准备：船只进入待疏浚区域后，通过卷扬机14落下吸泥罩装置2，通过疏浚中控系统的三维定位系统采集水深仪243和GPS定位仪242的信息进行位置分析，确定好疏浚具体位置后，启动定位桩装置13进行定位；

(3)疏浚工作：吸泥罩装置2通过环形电机261旋转带动罩体进行缓缓转动，进行深入吸泥，落入预定深度后，通过密封闸门控制环28控制密封闸门281落下，罩体转动带动升泥凸板29并配合旋转喷水管27进行河泥的搅起，后通过吸泥泵12将其吸出，反复进行直到疏浚工作完成。

最后应说明的是：以上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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，所述智能疏浚系统主要包括船只主体(1)和吸泥罩装置(2)，所述船只主体(1)上设有总控室(11)、船位GPS定位装置(12)、定位桩装置(13)、注水装置(3)和卷扬机(14)，所述船位GPS定位装置(12)位于船只主体(1)的上表面中部，所述定位桩装置(13)固定于船只主体(1)的右侧面，所述注水装置(3)固定于船只主体(1)的下底面左侧，所述卷扬机(14)位于船只主体(1)内部底面中部，并通过缆索与所述吸泥罩装置(2)进行连接，所述注水装置(3)靠软管(4)和吸泥罩装置(2)连接，所述总控室(11)位于所述船只主体(1)的上表面左侧；总控室(11)内置有总控处理系统，所述总控处理系统主要包括定位系统、监测控制系统、通信系统和电能供给控制系统，所述定位系统与船位GPS定位装置进行关联，定位系统用于分析处理生成船只位置信息；所述监测控制系统主要由测控软件和控制面板组成，所述测控软件用于分析处理疏浚系统中的接收到的各项数据，所述控制面板用于操作测控软件和疏浚系统的各个执行装置；所述通信系统用于构建内部通信局域网，为设备之间提供通信数据通道；所述电能供给控制系统与烟雾传感器进行关联，电能供给控制系统用于监测供电环境安全情况和为总控处理系统提供电能；所述吸泥罩装置(2)上顶面中间设有控制盒(21)，所述控制盒(21)内置有疏浚中控系统，所述疏浚中控系统包括三维定位系统、疏浚处理系统、数据收发系统和安全监测系统，所述三维定位系统与水深仪(243)和GPS定位仪(242)进行关联，三维定位系统用于分析处理生成吸泥罩装置(2)三维位置信息；所述疏浚处理系统用于接收吸泥罩装置(2)监测的各项数据并处理分析；所述数据收发系统用于对疏浚处理系统的处理分析数据与总控处理系统进行的指令信息进行实时传输；所述安全监测系统与爆震传感器(251)进行关联，安全监测系统用于将数据监测的吸泥罩装置(2)的环境安全数据实时反馈至疏浚处理系统；所述总控室(11)与所述船位GPS定位装置(12)、定位桩装置(13)、注水装置(3)、卷扬机(14)和吸泥罩装置(2)通过通信系统进行数据对接。

2.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，所述测控软件使用海洋数码软件。

3.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，所述执行装置包括卷扬机(14)、注水装置(3)、定位桩装置(13)和吸泥罩装置(2)。

4.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，所述吸泥罩装置(2)呈半椭球型，罩体分为外罩(2a)和内罩(2b)，主要包括控制盒(21)、吸泥泵(22)、注水加压泵(23)、固定支架(24)、防护罩(25)、主体连接板(26)、旋转喷水管(27)、密封闸门控制环(28)和升泥凸板(29)；所述固定支架(24)、注水加压泵(23)、控制盒(21)和吸泥泵(22)从左到右依次位于所述主体连接板(26)的上顶面中心线上；主体连接板(26)外周与外罩(2a)固定连接，所述内罩(2b)位于外罩(2a)内侧，内罩(2b)通过环形电机(261)与主体连接板(26)连接，所述环形电机(261)带动内罩(2b)转动，主体连接板(26)的下底面中心设有水流蓄积仓(262)，所述水流蓄积仓(262)的下底面与所述旋转喷水管(27)固定连接，旋转喷水管(27)和水流蓄积仓(262)之间设有旋转电机(263)，所述旋转电机(263)带动旋转喷水管(27)转动；所述固定支架(24)呈类7型，水平部分的下底面从左到右依次设有摄像头(241)、GPS定位仪(242)和水深仪(243)，竖直部分的左侧面中部设有氙气灯(244)；所述注水加压泵(23)的下端通过管道与所述水流蓄积仓(262)进行连接，注水加压泵(23)的上端与所述软管(4)进行连接；所述吸泥泵(22)穿插在吸泥管(222)上，并通过两侧支架固定于主体连接板(26)上，吸泥泵(22)下端设有异物阻隔网(221)；所述防护罩(25)覆盖于所述主体连接板(26)的上端，防护罩(25)的内右侧面中部设有爆震传感器(251)；所述旋转喷水管(27)上等间距分布有喷水头(271)；所述外罩(2a)的下底端圆周等间距分布有椭型齿(282)，所述密封闸门控制环(28)环绕在外罩(2a)的下底端外圆周，密封闸门控制环(28)下端设有密封闸门(281)，所述密封闸门(281)环绕在外罩(2a)外圆一周；所述升泥凸板(29)设有多个，等间距错开分布在内罩(2b)的内壁；所述控制盒(21)与所述吸泥泵(22)、注水加压泵(23)、摄像头(241)、GPS定位仪(242)、水深仪(243)、氙气灯(244)、环形电机(261)、旋转电机(263)和密封闸门控制环(28)连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，所述升泥凸板(29)均向下倾斜30°。

6.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，所述注水装置(3)主要包括进水罩(31)、进水仓(32)、补水泵(33)、补水控制器(34)和总水仓(35)；所述进水罩(31)固定于所述进水仓(32)的左端，所述进水仓(32)的右内上端设有流速传感器(341)，所述补水泵(33)位于进水仓(32)的上端，补水泵(33)的上顶面左端设有进水口(331)，所述补水控制器(34)位于补水泵(33)的上顶面右端；所述总水仓(35)位于所述进水仓(32)和补水泵(33)的右端，总水仓(35)的下端与所述软管(4)连接，所述流速传感器(341)与补水控制器(34)连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，所述软管(4)截面呈梭型。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种用于河道整治的智能疏浚系统，其特征在于，其工作方法包括以下步骤:

(1)船只准备:通过总控处理系统的定位系统采集船位GPS定位装置提供的定位信息，将船只行驶到待疏浚区域；

(2)疏浚准备：船只进入待疏浚区域后，通过卷扬机落下吸泥罩装置，通过疏浚中控系统的三维定位系统采集水深仪和GPS定位仪的信息进行位置分析，确定好疏浚具体位置后，启动定位桩装置进行定位；

(3)疏浚工作：吸泥罩装置通过环形电机旋转带动罩体进行缓缓转动，进行深入吸泥，落入预定深度后，通过密封闸门控制环控制密封闸门落下，罩体转动带动升泥凸板并配合旋转喷水管进行河泥的搅起，后通过吸泥泵将其吸出，反复进行直到疏浚工作完成。