CN108775985B - 基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统及方法，属于管道浆体输送测量技术领域。该测量系统采用大量程、高精度、推板式防泥沙淤堵的压力传感器，在疏浚排泥管线上每隔一段距离安装一个压力传感器，以总线模式实现压力传感器和控制器的供电、数据的传输和存储功能，通过无线传输设备将船端数据传输至岸端控制器，并将船端数据与岸端压力数据在控制器中同步，能在控制器的显示屏上实时显示压力变化曲线，还能根据实测数据给出测量管段沿程摩阻系数λ_m的计算值；能实时、同步、长期、稳定的对疏浚排泥管线沿程压力变化情况进行监测，填补了疏浚排泥管线输送领域从未触及有关实时、同步的监测分析沿程压力的技术空白。

Description

基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统及方法

技术领域

本发明涉及管道浆体输送测量的方法和装置，尤其涉及一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统及方法。

背景技术

疏浚工程施工的环境条件日趋复杂，施工难度不断增加，对现有疏浚设备、工艺及吹填技术提出了更高的要求。疏浚企业只有不断提升自身综合实力，努力提高疏浚工艺技术水平以及施工效率，强化施工管理，降低施工能耗及施工成本，才能从容应对复杂多变的施工环境条件。

目前，大型疏浚船在围海造地工程中使用的排泥管线，其管径一般在750～900mm，长度在6～12m，主要采用Q235材质，并通过法兰口串联。在施工过程中，排泥管线未安装压力传感器，不能实时、准确的获取排泥管线的压力变化情况，以此来指导排泥管线的现场布置；无法适应日益复杂的疏浚环境条件，满足精细化施工、提高吸输效率的要求。

发明内容

为了更加全面、准确的获取施工过程中排泥管线的压力变化情况，更好的指导疏浚船舶的精细化施工，本发明给出了一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统。该测量系统，采用大量程、高精度、推板式防泥沙淤堵的压力传感器，在疏浚排泥管线上每隔一段距离安装一个压力传感器，以总线模式实现压力传感器和控制器的供电、数据的传输和存储功能，通过无线传输设备将船端数据传输至岸端控制器，并将船端数据与岸端压力数据在控制器中同步，能在控制器的显示屏上实时显示压力变化曲线，还能根据实测数据给出测量管段沿程摩阻系数λ_m的计算值。该测量系统，通过现场应用验证了这一种基于总线技术的浆体输送管线沿程压力同步测量系统的可行性：能实时、同步、长期、稳定的对疏浚排泥管线沿程压力变化情况进行监测，填补了疏浚排泥管线输送领域从未触及有关实时、同步的监测分析沿程压力的技术空白。本发明一旦应用后将为疏浚排泥管线摩阻的分析提供了大量实测数据；为绞吸船施工工艺分析与参数优化提供了技术支持。可解决排泥管线吹填过程中沿程压力数据缺失，疏浚排泥管线浆体输送阻力无法预知，不能有效指导施工工艺和管线布置的问题。

综上所述，本发明给出的一种基于总线技术的浆体输送管线沿程压力同步测量系统，能实时、同步且高频地采集、显示和存储疏浚排泥管线沿程压力变化数据，为疏浚排泥管线浆体输送特性研究提供了稳定、有效的测量方法，并为疏浚排泥管线的现场布置和工艺优化提供了技术支持，为疏浚工程往精细化施工的方向发展提供了新方法和新思路。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

技术方案一

一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统，包括：

数据传输方面，为一基于总线技术的数据传输系统，主要由4芯总线和接线盒组成。其中4芯总线由两根信号线和两根电源线组成，可同时用于供电和数据传输。接线盒设置有4个通用接口，可用于总线的串联、压力传感器的接入、数据处理终端的接入和疏浚船实时流速、浓度数据的接入。

采集方面为压力传感器设备，压力传感器通过外接法兰盘的方式安装于疏浚排泥管线，其中压力传感器通过螺栓方式与外接法兰盘进行固定。压力传感器由各个测点处的接线盒接入总线，由该总线通过接线盒实现各个压力传感器之间的数据传输与同步。其中，压力传感器采用推板式防泥砂淤堵的螺栓压力传感器，在推板前方设置有给定孔径的挡砂孔板，该挡砂孔板的开孔孔径大小根据室内试验获取。在测量砂质输送介质时，其开孔孔径大小取值在1.5～3.0倍中值粒径。该挡砂孔板开孔不能过小，以防止水砂混合物能够自由出入淤堵压力传感器前段的孔板，防止压力传感器前段堵塞影响压力值的正常传递；同时，该挡砂孔板开孔不能过大，以防止较大的颗粒对压力传感器前段的推板造成冲击，避免压力传感器受到冲击造成损伤。该压力传感器的安装方法，采用在测量管道上焊制外接法兰盘。该法兰盘上设置有两个螺孔，其中一个螺孔用于安装推板式防泥沙淤堵的螺栓压力传感器；另一个螺孔安装球阀，在开始测量前，通过启闭排除测量点处的空气，使得管道内压力能够正常传递给压力传感器，同时当压力传感器前端发生堵塞时，通过启闭球阀对法兰盘进行冲刷，清除淤堵在压力传感器前端的泥沙。所采用的推板式防泥沙淤堵的螺栓压力传感器和法兰盘式的测量方法，经过现场测试验证，其安装方便、操作简单、防淤堵性佳，是实现疏浚排泥管线沿程压力同步测量系统的关键。

数据处理方面，通过数据处理终端实现参数的设置与数据存储功能，并根据疏浚船实时流速、浓度和疏浚介质特性参数给出排泥管线沿程摩阻的计算公式。数据处理终端主要包含数据采集硬件和软件。软件能够实现参数的设置，数据的发送、同步、接收和存储；且在软件界面上，能实时显示疏浚排泥管线沿程压力变化情况和锂电池组的电量，还能根据实时测量的数据给出测量管段沿程摩阻系数λ_m大小的计算公式。

本发明中，用于摩阻系数λ_m计算的公式为：

其中：λ_m为输送泥浆时的管路沿程阻力系数；

C——土颗粒体积浓度(％)；

C_m——船载密度计实测浓度(％)；

g——重力加速度(9.81m/s²)

K_D——实验系数(根据疏浚介质及管道粗糙度的不同而不同)；

k——绝对当量粗糙度；

v——管路泥浆平均流速(m/s)；

D——管路内径(0.85m)；

γ_s——土颗粒密度(2.65t/m³)；

γ_o——原状土密度(2.65t/m³)；

γ_w——清水密度(2.65t/m³)；

d₅₀——中值直径(m)；

v_ss——土颗粒沉降速度(m/s)；

ν——粘滞系数(N.S/㎡)；

I_f——每米管道的沿程摩擦损失；

ΔP——实测压强差；

Δh——测点高差。

在获取该疏浚吹填管线的摩阻系数时，首先通过公式(1)获取实验系数K_D，再将试验系数K_D代回到公式(2)中，即可获取该吹填管线的摩阻系数计算公式。

疏浚吹填过程中，传统的排泥管线的摩阻系数计算，往往是根据经验进行估算。本发明将疏浚吹填项目中实测管道的沿程压力变化情况与管道粗糙度、介质特性、输送流速和浓度实测数据进行对比分析，可推算出适用于该疏浚吹填项目的摩阻系数计算公式。

该测量系统，还包括一锂电池组，给总线上的压力传感器和数据处理终端提供电源。

技术方案二

一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量方法，包括以下步骤：

步骤A、测量设备及其配套设施的安装：

1.沿程压力测点处，将外接法兰盘焊于疏浚排泥管线45°角方向；

2.压力传感器安装期间，将沿程压力测点所在处的外接法兰盘上的两个闷头打开，使管道内浆体流净，并将外接法兰盘两个螺孔螺纹处的砂砾清除；

3.将球阀安装于外接法兰盘上的其中一个螺孔，安装时在球阀螺纹处放置O型密封圈，并将球阀旋至关闭状态；

4.标定推板式防淤堵压力传感器，并根据输送介质的中值粒径，选取合适孔径的挡砂孔板，并将该挡砂孔板安装与压力传感器最前端；

5.将步骤4中准备好的压力传感器安装于外接法兰盘上的另一个螺孔，安装时在压力传感器螺纹处放置O型密封圈；

6.疏浚船正常施工时，将数据传输系统的总线沿疏浚排泥管线进行布置，经过压力测点时，通过接线盒子将压力传感器的通用接口子口与通用接口母口进行快速连接，将压力传感器并入总线；

7.依次将压力传感器通过步骤6中所述方法，并入总线；

8.在绞吸船上安装无线传输设备、实时流量计、密度计；同时选取某一合适的压力测点，布置数据处理终端和锂电池组，并通过数据处理终端上的无线传输设备，将疏浚船上实时流速和浓度数据传输至数据处理终端；

9.将4芯总线中的两根信号线通过子母接口接入数据处理终端；

10.锂电池组的开关关闭的前提下，将4芯总线中的两个电源线与锂电池组相连，并将数据处理终端的电源线与锂电池组相连；

步骤B、沿程压力管线的测量过程：

11.开启锂电池组和数据处理终端的电源和船端无线传输设备电源；依次检查各个压力传感器、数据处理终端和船端无线传输设备供电情况；同时确认无线传输设备的信号传输情况，将船端数据和管线压力实测数据进行时钟同步；

12.确认步骤11中各个环节的同时，依次开启压力测点处外接法兰盘上的球阀排出气体，直至喷出浆体后将球阀关闭；

13.在数据处理终端，调出软件设置界面，设置数据采集频率、同步频率和存储频率，并输入管径、土颗粒密度和中值粒径等参数；

14.运行数据采集软件，进行排泥管线沿程压力实时监测和实时摩阻系数计算；

15.查看压力实测数据，根据沿程压力变化情况，大致判断每个压力测点处压力传感器是否正常工作；

16.如果压力传感器实测值异常，可再次启闭外接法兰盘的球阀进行调试，或在疏浚船检修期间，对压力传感器进行更换。

本发明的突出特点是压力传感器通过外接法兰盘的方式安装于疏浚排泥管线，采用基于总线技术的数据传输系统实现数据的同步与传输，并通过数据处理终端实现参数的设置与存储功能，且由锂电池组对测量系统供电。在现场应用过程中，整套测量系统方便拆装、布置与转场，并为施工工艺优化、施工效率提高提供了技术支持，同时在疏浚排泥管线输送特性的研究领域具有极高的应用前景和科研价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统示意图；

图2为本发明实施例提供的外接法兰盘上压力传感器及球阀安装设备示意图；

图3为本发明实施例提供的推板式防泥砂淤堵压力传感器示意图；

图4为本发明实施例提供的接线盒及总线示意图；

图5为本发明实施例提供的球阀防淤堵方法示意图。

具体实施方式

以下结合实施例以及附图对本发明做进一步的描述。

本发明所述一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统，由推板式防泥沙淤堵压力传感器设备1、基于总线技术的数据传输系统2、数据处理终端3和锂电池组4四大部分组成，具体如图1所示。

如图2、图3所示：

推板式防泥沙淤堵压力传感器设备1由传统的螺栓式压力传感器11、液晶显示屏12、挡砂孔板13，O型橡胶垫圈14，外接法兰盘15和球阀16组成；O型橡胶垫圈14用于螺栓式压力传感器11、球阀16与外接法兰盘15上的第一螺孔151和第二螺孔152连接，且第一螺孔151和第二螺孔152分别配有第一闷头1511和第二闷头1521。

所述外接法兰盘15安装在疏浚排泥管线5的45°角方向上作为连接件，外接法兰盘15上设有第一螺孔151和第二螺孔152；在优选的实施方式中，第一螺孔151和第二螺孔152分别配有第一闷头1511和第二闷头1521用于在不接入传感器和球阀时封闭第一螺孔151和第二螺孔152。

由于排泥管线内浆体往往发生沉降，大量的浆体输送过程中分布在管线的下半部分；同时，由于绞吸船施工过程中管线会有少量气泡存在于管线的上部。因此，压力传感器安装在45°角上，即能避免气泡对压力测量的影响，又能减少浆体对传感器的磨损，还能避免浆体沉降堵塞压力传感器的现象。

所述螺栓式压力传感器11用于监测疏浚排泥管线5的沿程压力；液晶显示屏12安装在螺栓式压力传感器11的后端用于显示螺栓式压力传感器11采集到的数据；螺栓式压力传感器11的前端设有与第一螺孔151配合的第一螺纹杆163，所述第一螺纹杆163与第一螺孔151配合用于将螺栓式压力传感器11安装在外接法兰盘15上，第一螺纹杆163直径小于螺栓式压力传感器11的外径；第一螺纹杆163的前端设有直径小于第一螺纹杆163直径的螺纹接口133，所述挡砂孔板13上设有挡砂孔口131和与螺纹接口133配合的内螺纹132，挡砂孔板13通过内螺纹132与螺纹接口133安装在第一螺纹杆163的前端用于限制部分泥沙穿过。

所述球阀前端设有第二螺纹杆162，第二螺纹杆162与第二螺孔152配合用于将球阀16安装在外接法兰盘15上，球阀16上设有手柄161用于控制球阀16的开关，从而实现球阀16对外接法兰盘15进行冲刷，清除淤堵在螺栓式压力传感器11前端的泥沙，如图5所示。

在优选的实施方式中，螺栓式压力传感器11与外接法兰盘15之间，以及球阀16与外接法兰盘15之间均设置有O型橡胶垫圈14，以密封螺栓式压力传感器11和外接法兰盘15、以及球阀16与外接法兰盘15。

如图4所示：

数据传输系统包括4芯总线21、屏蔽保护套管22、接线盒23；理论上可无限接长4芯总线21的长度；进一步，4芯总线21包括两根电源线211和两根信号线212，所述电源线211和信号线212均穿设于屏蔽保护套管22中；所述接线盒23上设置有通用接口231，所述通用接口231包括通用接口母口2311、通用接口子口2312；所述压力传感器设备通过通用接口子口2312与通用接口母口2311连接后，接入4芯总线21。

在优选的实施方式中，接线盒23上的所有通用接口231均配置有一个隔离接口232，用于保护接口。

如图1所示：

数据处理终端3包括硬件部分31和软件部分；硬件部分31包含工控机311、显示器312、岸上无线同步接收端313和船上无线同步发送端314；所述船上无线同步发送端314设置在疏浚船上，与实时流量计、密度计连接，用以采集浆体的实时流速和浓度数据，并发送至岸上无线同步接收端313；所述岸上无线同步接收端313用以接收船上无线同步发送端314发送的数据信息；同时，工控机311分别与显示器312、岸上无线同步接收端313、数据传输系统连接；所述软件部分通过工控机311中设置的软件处理模块实现软件参数的设置功能和数据同步、采集、存储和分析功能。

如图1所示：整个系统通过锂电池组4供电，锂电池组包括电源开关41、锂电池42和电池箱43；所述锂电池42位于电池箱43中，并与电源开关41电连接；同时，所述锂电池42分别与数据传输系统以及数据处理终端连接。

本发明所述的一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量方法，包括以下步骤：

步骤A、测量设备及其配套设施的安装：

1.沿程压力测点处，将外接法兰盘15焊于疏浚排泥管线5的45°角方向；

2.螺栓式压力传感器11安装期间，将沿程压力测点所在处的外接法兰盘15上的第一螺孔151和第二螺孔152上的第一闷头1511和第二闷头1521打开，使疏浚排泥管线5内浆体6流净，并将外接法兰盘15的第一螺孔151和第二螺孔152上的砂砾清除干净，以防球阀16和螺栓式压力传感器11安装失败；

3.将球阀16安装于外接法兰盘15上的第二螺孔152，安装时在球阀16的第二螺纹杆161处放置O型密封圈14，并将球阀16的手柄161旋至关闭状态；

4.标定推板式防淤堵压力传感器11，并根据输送介质的中值粒径，选取合适孔径的挡砂孔口131；并将挡砂孔板13通过内螺纹132及螺纹接口133安装至螺栓式压力传感器11前端处，将该螺栓式压力传感器11安装于外接法兰盘15上的第一螺孔151处，安装时在螺栓式压力传感器11的第一螺纹杆163处放置O型橡胶圈14密封；

5.疏浚船7正常施工时，将4芯总线21沿着疏浚排泥管线5进行布置，4芯总线21经过各个压力测点时，通过接线盒子23将压力传感器11的通用接口子口2312与通用接口母口2311进行快速连接，将螺栓式压力传感器11并入总线21；

6.依次将螺栓式压力传感器11通过步骤5中所述方法，并入总线21；

7.在疏浚7上安装无线同步发送端314、实时流量计8、密度计9；同时选取某一合适的压力测点，布置数据处理终端和锂电池组4，并通过数据处理终端的无线同步接收端313，将疏浚船7的实时流量计8测得的流速和密度计9测得的浓度数据传输至数据处理终端3；

8.将4芯总线中的两根信号线212通过子母接口接入数据处理终端；

9.锂电池组4的开关关闭的前提下，将4芯总线中的两个电源线211与锂电池组4相连，并将数据处理终端3的电源线与锂电池组4相连；

步骤B、沿程压力管线的测量过程：

10.开启锂电池组4和数据处理终端的电源开关41，启动船端无线同步发送端314；依次检查各个螺栓式压力传感器11、数据处理终端和船端无线同步发送端314的供电情况；同时确认陆地无线同步接受端313和船上无线同步发送端314的信号传输情况，将船端数据和管线压力实测数据进行时钟同步；

11.确认步骤10中各个环节的同时，依次开启压力测点处外接法兰盘15上的球阀16排出气体，直至喷出浆体后将球阀16关闭；

12.在数据处理终端，调出软件设置界面，设置数据采集频率、同步频率和存储频率，并输入管径、土颗粒密度和中值粒径等参数；

13.运行数据采集软件，进行疏浚排泥管线5沿程压力实时监测和实时摩阻系数计算；

14.查看数据处理终端由硬件部分31的显示器312上的压力实测数据，根据螺栓式压力传感器11的液晶显示屏12上的压力实测数值与显示器312上的数据进行对比，并根据沿程压力变化情况，大致判断每个压力测点处螺栓式压力传感器11是否正常工作；

15.如果螺栓式压力传感器11实测值异常，可再次启闭外接法兰盘15上的球阀16进行调试；或者在疏浚船7检修期间，对螺栓式压力传感器11进行更换；

16.如果螺栓式压力传感器11实测值均正常，且锂电池组4电量充足，则对疏浚排泥管线5沿程压力进行同步采集与存储。

以下是本发明的一个具体实施例：

场疏浚船为3500m³大型绞吸挖泥船，其疏浚排泥管线内径为DN850。本实施例针对该疏浚排泥管线的岸上管段进行沿程压力变化的同步测量。对岸上管线沿程压力值的估算，其管内压力在200kPa～800kPa之间变化，采用量程为0～1.0mPa的推板式防泥沙淤堵压力传感器，其精度等级为0.05％(可允许偏差±5kPa)，具有150％过载保护。

本实施例沿程安装七个压力传感器，沿着疏浚排泥管线每隔200m设置一个压力测量点。在疏浚船检修时，依次将推板式防泥沙淤堵压力传感器和球阀安装于疏浚排泥管线沿程的压力测点处的外接法兰盘上的螺孔处。其中外接法兰盘焊接在疏浚排泥管线45°角方向；安装过程中，首先将其中一个外接法兰盘上的两个闷头取下，再分别换上推板式防泥沙淤堵压力传感器和球阀，并将球阀至于关闭状态。

安装完各个测点的压力传感器后，沿着疏浚排泥管线上的压力测量点布设总线。本实施例中，选取疏浚排泥管线第一个压力测量点处作为数据处理终端和锂电池组的布置点，并使用四个锂电池并联的方式，为整个测量系统提供电源。

该锂电池组电源通过4芯总线内两根电源线对测量系统进行供电，并通过将4芯总线内的两根信号线通过USB与工控机电脑相连进行数据的同步、监测、传输和存储工作。其中工控机电脑的电源线通过锂电池组供电。在完成数据处理终端和锂电池组的布置工作后，确认锂电池组的电源为关闭状态。

将数据处理终端和锂电池组，通过接线盒接入总线；并通过接线盒将沿程七个压力传感器接入总线。每个接线盒均设置有四个通用接口，在本实施例中仅适用了三个通用接口，因此需要将第四个通用接口用隔离接口封闭，以防止接线盒短路和通用接口损坏。

确保排气球阀和压力传感器安装牢固后，开启锂电池组电源，开启工控机电脑电源，在运行软件，设置数据采集频率为1Hz、同步频率为2Hz和存储文件大小为1hour；最后开启软件中数据同步、采集和存储功能，并确认无线传输设备的信号传输情况，将疏浚船管道内流速、浓度的实测值和管线压力实测数据进行时钟同步；以此对沿程压力进行实时监测，并根据公式(1)获取K_D，从而得到摩阻系数计算公式。

查看工控机显示器上的压力实测数据，对比沿程压力测点处推板式防泥沙淤堵压力传感器上液晶显示屏上的压力值。根据沿程压力降低的情况，各个压力测点处压力传感器均正常工作，且锂电池组电量充足。

经过上述安装和调试后，该种基于总线技术的浆体输送管线沿程压力同步测量系统，在持续一个月的应用期间，能够连续、实时、稳定地将七个压力传感器的数据进行同步、传输和存储。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (1)

1.一种基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量方法，其特征在于，

该测量方法的实施基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统，该系统包括采集系统、基于总线技术的数据传输系统、数据处理终端和电源；

采集系统包括压力传感器设备、实时流量计、密度计；若干压力传感器设备依次设置在疏浚排泥管线的各个测点处，用以监测疏浚排泥管线的沿程压力；实时流量计和密度计安装在疏浚船上，用以分别监测浆体的实时流速和浓度数据；

所述数据传输系统分别连接采集系统与数据处理终端，用以进行数据传输；

所述数据处理终端用以实现参数的设置与数据存储功能，并根据疏浚船实时流速、浓度以及疏浚介质特性参数计算出疏浚排泥管线沿程摩阻系数λ_m；

所述电源用以为整个测量系统供电；

所述压力传感器设备为推板式防泥沙淤堵压力传感器设备(1)，包括螺栓式压力传感器(11)、液晶显示屏(12)、挡砂孔板(13)，外接法兰盘(15)和球阀(16)；

所述外接法兰盘(15)安装在疏浚排泥管线(5)的45°角方向上作为螺栓式压力传感器(11)和球阀(16)的连接件；外接法兰盘(15)上设有第一螺孔(151)和第二螺孔(152)，所述第一螺孔(151)用以安装螺栓式压力传感器(11)，所述第二螺孔(152)用以安装球阀(16)；

所述螺栓式压力传感器(11)用于监测疏浚排泥管线(5)的沿程压力；液晶显示屏(12)安装在螺栓式压力传感器(11)的后端用于显示螺栓式压力传感器(11)采集到的数据；螺栓式压力传感器(11)的前端设有与第一螺孔(151)配合的第一螺纹杆(163)，所述第一螺纹杆(163)与第一螺孔(151)配合用于将螺栓式压力传感器(11)安装在外接法兰盘(15)上；

所述第一螺纹杆(163)的前端设有螺纹接口(133)，所述挡砂孔板(13)上设有挡砂孔口(131)以及与所述螺纹接口(133)配合的内螺纹(132)，挡砂孔板(13)通过内螺纹(132)与螺纹接口(133)安装在第一螺纹杆(163)的前端用于限制部分泥沙穿过；

所述球阀前端设有第二螺纹杆(162)，第二螺纹杆(162)与第二螺孔(152)配合用于将球阀(16)安装在外接法兰盘(15)上；球阀(16)上还设有手柄(161)用于控制球阀(16)的开关，从而实现球阀(16)对外接法兰盘(15)进行冲刷，清除淤堵在螺栓式压力传感器(11)前端的泥沙；

所述螺栓式压力传感器(11)与外接法兰盘(15)之间，以及球阀(16)与外接法兰盘(15)之间均设置有O型橡胶垫圈(14)，以密封螺栓式压力传感器(11)和外接法兰盘(15)、以及球阀(16)与外接法兰盘(15)；

所述第一螺孔(151)配有第一闷头(1511)，用于在不接入传感器时封闭第一螺孔(151)；所述第二螺孔(152)配有第二闷头(1521)，用于在不接入球阀时封闭第二螺孔(152)；

所述数据传输系统包括4芯总线(21)、屏蔽保护套管(22)、接线盒(23)；所述4芯总线(21)包括两根电源线(211)和两根信号线(212)，所述电源线(211)和信号线(212)均穿设于屏蔽保护套管(22)中；所述接线盒(23)上设置有通用接口(231)，所述通用接口(231)包括通用接口母口(2311)、通用接口子口(2312)；

所述压力传感器设备通过通用接口子口(2312)与通用接口母口(2311)连接后，接入4芯总线(21)；

所有通用接口(231)均配置有一个隔离接口(232)，用于保护接口；

所述数据处理终端包括硬件部分(31)和软件部分：所述硬件部分(31)包含工控机(311)、显示器(312)、岸上无线同步接收端(313)和船上无线同步发送端(314)；所述船上无线同步发送端(314)设置在疏浚船上，与实时流量计、密度计连接，用以采集浆体的实时流速和浓度数据，并发送至岸上无线同步接收端(313)；所述岸上无线同步接收端(313)用以接收船上无线同步发送端(314)发送的数据信息；所述工控机(311)分别与显示器(312)、岸上无线同步接收端(313)、数据传输系统连接；所述软件部分通过工控机(311)中设置的软件处理模块实现软件参数的设置功能和数据同步、采集、存储和分析功能；

所述电源为锂电池组(4)，所述锂电池组包括电源开关(41)、锂电池(42)和电池箱(43)；所述锂电池(42)位于电池箱(43)中，并与电源开关(41)连接；同时，所述锂电池(42)分别与数据传输系统以及数据处理终端连接；

实施方法包括以下步骤：

步骤A、测量设备及其配套设施的安装：

(1).沿程压力测点处，将外接法兰盘(15)焊于疏浚排泥管线(5)的45°角方向；

(2).螺栓式压力传感器(11)安装期间，将沿程压力测点所在处的外接法兰盘(15)上的第一螺孔(151)和第二螺孔(152)上的第一闷头(1511)和第二闷头(1521)打开，使疏浚排泥管线(5)内浆体(6)流净，并将外接法兰盘(15)的第一螺孔(151)和第二螺孔(152)上的砂砾清除干净，以防球阀(16)和螺栓式压力传感器(11)安装失败；

(3).将球阀(16)安装于外接法兰盘(15)上的第二螺孔(152)，安装时在球阀(16)的第二螺纹杆(162)处放置O型密封圈(14)，并将球阀(16)的手柄(161)旋至关闭状态；

(4).标定螺栓式压力传感器(11)，并根据输送介质的中值粒径，选取合适孔径的挡砂孔口(131)；并将挡砂孔板(13)通过内螺纹(132)及螺纹接口(133)安装至螺栓式压力传感器(11)前端处，将该螺栓式压力传感器(11)安装于外接法兰盘(15)上的第一螺孔(151)处，安装时在螺栓式压力传感器(11)的第一螺纹杆(163)处放置O型橡胶圈(14)密封；

(5).疏浚船(7)正常施工时，将4芯总线(21)沿着疏浚排泥管线(5)进行布置，4芯总线(21)经过各个压力测点时，通过接线盒(23)将螺栓式压力传感器(11)的通用接口子口(2312)与通用接口母口(2311)进行快速连接，将螺栓式压力传感器(11)并入4芯总线(21)；

(6).依次将螺栓式压力传感器(11)通过步骤(5)中所述方法，并入4芯总线(21)；

(7).在疏浚船(7)上安装无线同步发送端(314)、实时流量计(8)、密度计(9)；同时选取某一合适的压力测点，布置数据处理终端和锂电池组(4)，并通过数据处理终端的无线同步接收端(313)，将疏浚船(7)的实时流量计(8)测得的流速和密度计(9)测得的浓度数据传输至数据处理终端(3)；

(8).将4芯总线中的两根信号线(212)通过子母接口接入数据处理终端；

(9).锂电池组(4)的开关关闭的前提下，将4芯总线中的两个电源线(211)与锂电池组(4)相连，并将数据处理终端(3)的电源线与锂电池组(4)相连；

步骤B、沿程压力管线的测量过程：

(10).开启锂电池组(4)和数据处理终端的电源开关(41)，启动船端无线同步发送端(314)；依次检查各个螺栓式压力传感器(11)、数据处理终端和船端无线同步发送端(314)的供电情况；同时确认陆地无线同步接受端(313)和船上无线同步发送端(314)的信号传输情况，将船端数据和管线压力实测数据进行时钟同步；

(11).确认步骤(10)中各个环节的同时，依次开启压力测点处外接法兰盘(15)上的球阀(16)排出气体，直至喷出浆体后将球阀(16)关闭；

(12).在数据处理终端，调出软件设置界面，设置数据采集频率、同步频率和存储频率，并输入管径、土颗粒密度和中值粒径参数；

(13).运行数据采集软件，进行疏浚排泥管线(5)沿程压力实时监测和实时摩阻系数λ_m计算；

(14).查看数据处理终端由硬件部分(31)的显示器(312)上的压力实测数据，根据螺栓式压力传感器(11)的液晶显示屏(12)上的压力实测数值与显示器(312)上的数据进行对比，并根据沿程压力变化情况，大致判断每个压力测点处螺栓式压力传感器(11)是否正常工作；

(15).如果螺栓式压力传感器(11)实测值异常，再次启闭外接法兰盘(15)上的球阀(16)进行调试；或者在疏浚船(7)检修期间，对螺栓式压力传感器(11)进行更换；

(16).如果螺栓式压力传感器(11)实测值均正常，且锂电池组(4)电量充足，则对疏浚排泥管线(5)沿程压力进行同步采集与存储；

所述摩阻系数λ_m的计算方式为：

其中：λ_m为输送泥浆时的管路沿程阻力系数；

C——土颗粒体积浓度，用百分比表示；

C_m——船载密度计实测浓度，用百分比表示；

g——重力加速度，取9.81m/s²；

K_D——实验系数，根据疏浚介质及管道粗糙度的不同而不同；

k——绝对当量粗糙度；

v——管路泥浆平均流速，单位为m/s；

D——管路内径，取0.85m；

γ_s——土颗粒密度，取2.65t/m³；

γ_o——原状土密度，取2.65t/m³；

γ_w——清水密度，取2.65t/m³；

d₅₀——中值直径，单位为m；

v_ss——土颗粒沉降速度，单位为m/s；

ν——粘滞系数，单位为N.S/㎡；

I_f——每米管道的沿程摩擦损失；

ΔP——实测压强差；

Δh——压力测点高差；

在获取该疏浚吹填管线的摩阻系数时，首先通过公式(1)获取实验系数K_D，再将试验系数K_D代回到公式(2)中，即可获取该吹填管线的摩阻系数计算公式。