CN111397784A - 高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法 - Google Patents

高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111397784A
CN111397784A CN202010246692.3A CN202010246692A CN111397784A CN 111397784 A CN111397784 A CN 111397784A CN 202010246692 A CN202010246692 A CN 202010246692A CN 111397784 A CN111397784 A CN 111397784A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mooring
force
line
ship
floating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010246692.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111397784B (zh
Inventor
齐俊麟
江涛
乔小东
刘明维
李乐新
刘振嘉
孟兵
覃涛
杨冰
唐念
吴林键
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Three Gorges Navigation Authority
Original Assignee
Three Gorges Navigation Authority
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Three Gorges Navigation Authority filed Critical Three Gorges Navigation Authority
Priority to CN202010246692.3A priority Critical patent/CN111397784B/zh
Publication of CN111397784A publication Critical patent/CN111397784A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111397784B publication Critical patent/CN111397784B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02CSHIP-LIFTING DEVICES OR MECHANISMS
    • E02C1/00Locks or dry-docks; Shaft locks, i.e. locks of which one front side is formed by a solid wall with an opening in the lower part through which the ships pass
    • E02C1/10Equipment for use in connection with the navigation of ships in locks; Mooring equipment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Emergency Alarm Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法,包括应变检测装置、数据采集装置、蓄电池、无线充电装置、终端处理装置;所述应变检测装置、数据采集装置、蓄电池安装在浮式系船柱上;所述浮式系船柱和无线充电装置分别安装在闸墙的U型槽内和U型槽顶;所述终端处理装置放置在闸面上。所述监测方法包括应变检测装置检测系船柱相应位置应变,数据采集装置预处理数据并无线传输给终端处理装置进行后处理及应急操作。本发明能够对系缆力进行数字化实时远程监测,辅助判断船舶是否系缆,及时发现系船柱卡阻、系缆桩断裂、缆绳断裂等情况,参与船闸运行控制系统的预警和应急操作,方便运行人员对船舶靠泊管理,保障船闸运行安全。

Description

高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种船闸监测技术领域,特别是涉及一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法。
背景技术
浮式系船柱是过闸船舶在船闸闸室内的系缆设施,它随闸室内充泄水时的水位变化自动升降,对船舶系缆靠泊的监管是船闸运行管理人员的重要工作之一。
船闸运行管理人员主要靠图像监控系统对船舶系缆靠泊的监管,这种被动监管方式存在明显的弊端。特别是对高水头船闸的浮式系船柱,其工作行程较长、系船柱数量多、监控范围广,工作人员劳动强度大,不能及时的发现如系船柱卡阻、系缆桩断裂、缆绳断裂等情况,进而无法采取应急操作,可能造成船舶失控、船舶倾覆、碰撞船闸设备设施,甚至造成人员伤亡。
当前,对浮式系船柱上的系缆力无法进行有效的、量化的监测,无法实现船舶过闸系缆力的安全监护。
发明内容
根据背景技术中的问题,本发明提出一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法。
为了实现上述的技术特征,本发明的目的是这样实现的:高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,它包括应变检测装置、数据采集装置、蓄电池、无线充电装置和终端处理装置;所述应变检测装置通过信号传输与数据采集装置相连,所述数据采集装置与蓄电池相连并提供电能,所述蓄电池与无线充电装置相连;所述应变检测装置、数据采集装置和蓄电池安装在浮式系船柱上;所述浮式系船柱安装在闸墙的U型槽内,所述无线充电装置安装在U型槽顶端,所述终端处理装置通过信号传输与数据采集装置相连,并整体放置在闸面上。
所述应变检测装置由应变片一、应变片二、应变片三、信号输入线和盖板组成;
所述应变片一、应变片二和应变片三成一定角度粘贴在浮式系船柱的上层结构板上,多根所述信号线的一端分别与应变片一、应变片二和应变片三焊接在一起,所述盖板一侧通过合页铆接在浮式系船柱上,并能够打开或合拢来保护应变片。
所述应变片一沿着闸墙垂直方向布置,所述应变片二与应变片一之间顺时针成θ角布置;所述应变片三和应变片一之间逆时针成θ角布置。
所述数据采集装置包括电路模块和无线传输模块,所述电路模块通过信号输入线与应变检测装置相连;
所述电路模块能够将应变片的模拟量信号转化为数字信号,所述无线传输模块将电路模块转化之后的数字信号向外传输。
所述蓄电池与数据采集装置通过电缆相连,并给数据采集装置提供电能。
所述终端处理装置包括信号接收器和工控机,所述信号接收器通过数据通讯线与工控机连接;
所述信号接收器能够接无线传输模块中信号发射器传输的数据,并传输给工控机;
所述工控机上搭建有船闸运行控制系统和系缆力在线监测软件系统;所述工控机具有数据显示器和报警器,分别用于显示和报警。
所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统对系缆力进行在线监测的方法,它包括以下步骤:
步骤1:在浮式系船柱上安装系缆力在线监测硬件系统,所述系缆力在线监测硬件系统由应变检测装置、数据采集装置、蓄电池、无线充电装置和终端处理装置组成,用于实时获取和预处理浮式系船柱的应变量,并传输给系缆力在线监测软件系统;
步骤2:在工控机上搭建系缆力在线监测软件系统,用于对接收的数据进行后处理,以人机交互方式实时显示系缆力,并对系缆力进行比较判别;
步骤3:根据系船柱钢结构建模计算的结果配置软件系统的参数,用于对系缆力大小和三维夹角的计算,以及对船舶系缆情况的判别;
步骤4:船闸运行控制系统发出“进闸”指令,船舶开始进闸并在指定位置停靠系缆;
步骤5:系缆力在线监测硬件系统采集、预处理数据,传输到系缆力在线监测软件系统;
步骤6:系缆力在线监测软件系统对接收的数据进行后处理,并实时显示船舶系缆力大小和水平夹角,判断船舶是否系缆,判断系船柱是否发生异常卡阻、断裂,判断船闸运行控制系统是否需要自动预警和应急操作。
所述步骤1中应变检测装置安装位置的确定由建模分析和试验确定,步骤为:
步骤1.1:对浮式系船柱受力建模,分析浮式系船柱在不同工况下其内各重要组成部件的应力变化规律;
步骤1.2:在浮式系船柱模型上的平板部位,找出系缆力与应力呈线性关系变化最显著的区域,从而确定应变检测装置的安装位置,根据模型分析计算,确定该区域系缆力与应力的线性关系F=k·σ;
步骤1.3:通过在船闸浮式系船柱上加载系缆力试验,验证测量区域系缆力与应力的线性关系的准确性并进行修正;
步骤1.4:在船闸浮式系船柱上的平板部位确定应变检测装置的安装位置,并安装应变检测装置;
所述步骤3中,设置的系缆力在线监测软件系统参数,包括浮式系船柱上应变检测装置安装位置处的材料弹性模量E、泊松比v、密度ρ、屈服强度σs,系缆桩横截面积A,力阀值f1、力阀值f2、力阀值f3;
所述力阀值f1、力阀值f2、力阀值f3,由试验确定,且力阀值f1<力阀值f2<力阀值f3;
力阀值f1为船舶停靠最小系缆力,力阀值f2为船舶用缆绳许用拉力,力阀值f3为浮式系船柱许用拉力。
所述步骤6中通过如下公式计算系缆力:
Figure BDA0002434153490000031
其中:ε0—应变片二测量值,ε45—应变片一测量值为,ε90—应变片三测量值;
则测量部位主应力:
Figure BDA0002434153490000032
其中:E—测量部位材料的弹性模量,v—测量部位材料的泊松比;
则系缆力值:
F=k·σ
其中,k—系缆力与测量区域应力的线性关系系数,由建模分析和试验确定;
则系缆力的夹角:
Figure BDA0002434153490000041
所述步骤6中判断船舶是否系缆的具体步骤为:
步骤6.1:当船闸运行控制系统发出“进闸”指令后,在每一时刻,系缆力在线监测软件系统实时比较系缆力绝对值与力阀值f1,若在某一时刻系缆力绝对值均大于力阀值f1,则判断船舶系缆;若在任意一时刻系缆力绝对值均小于力阀值f1,则判断船舶未系缆,继续比较下一时刻系缆力绝对值与力阀值f1,直至系统判断船舶系缆;
步骤6.2:当判断船舶系缆后,系缆力在线监测软件系统在船舶过闸全程的每一时刻,比较系缆力绝对值与力阀值f2,若在某一时刻系缆力绝对值大于力阀值f2,进一步判断系缆力绝对值是否大于力阀值f3;若系缆力绝对值小于力阀值f3,则判断船舶系缆不安全,给出“系缆力超过许用值”报警信息,若系缆力绝对值大于力阀值f3,则给出紧急关阀确认提示,进一步判断是否出闸结束;若出闸结束,则结束系缆力判别,若未出闸结束,则重复步骤6.2;
步骤6.3:若在某一时刻系缆力绝对值小于力阀值f2,则进一步判断是否出闸结束,若出闸结束,则结束系缆力判别;若未出闸结束,则重复步骤6.2。
本发明有如下有益效果:
本发明提供的一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法,能够对船舶系缆力进行数字化的准确实时远程监测,辅助判断船舶是否系缆,及时发现系船柱卡阻、系缆桩断裂、缆绳断裂等情况,参与船闸运行控制系统的预警和应急操作,方便船闸运行人员对船舶靠泊管理,有效保障船闸运行安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统模块示意图。
图2为本发明的一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统布置示意图。
图3为本发明的一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统前端示意图。
图4位本发明的一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统终端示意图。
图5为本发明的一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测方法工作示意图。
图6为本发明的一种高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测方法系缆力判别流程图。
图中:应变检测装置1、数据采集装置2、蓄电池3、无线充电装置4、终端处理装置5、U型槽6、浮式系船柱7、闸墙8、电缆9、数据通讯线10、应变片一101、应变片二102、应变片三103、信号线104、盖板105、电路模块201、无线传输模块202、信号接收器501、工控机502。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1:
参见图1-4,高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,它包括应变检测装置1、数据采集装置2、蓄电池3、无线充电装置4和终端处理装置5;所述应变检测装置1通过信号传输与数据采集装置2相连,所述数据采集装置2与蓄电池3相连并提供电能,所述蓄电池3与无线充电装置4相连;所述应变检测装置1、数据采集装置2和蓄电池3安装在浮式系船柱7上;所述浮式系船柱7安装在闸墙的U型槽6内,所述无线充电装置4安装在U型槽6顶端,所述终端处理装置5通过信号传输与数据采集装置2相连,并整体放置在闸面上。
进一步的,所述应变检测装置1由应变片一101、应变片二102、应变片三103、信号输入线104和盖板105组成;所述应变片一101、应变片二102和应变片三103成一定角度粘贴在浮式系船柱7的上层结构板上,多根所述信号线104的一端分别与应变片一101、应变片二102和应变片三103焊接在一起,所述盖板105一侧通过合页铆接在浮式系船柱7上,并能够打开或合拢来保护应变片。通过上述结构的应变检测装置1其采用应变片的方式来检测变形。
进一步的,所述应变片一101沿着闸墙垂直方向布置,所述应变片二102与应变片一101之间顺时针成θ角布置;所述应变片三103和应变片一101之间逆时针成θ角布置。
进一步的,所述数据采集装置2包括电路模块201和无线传输模块202,所述电路模块201通过信号输入线104与应变检测装置1相连;所述电路模块201能够将应变片的模拟量信号转化为数字信号,所述无线传输模块202将电路模块201转化之后的数字信号向外传输。
进一步的,所述蓄电池3与数据采集装置2通过电缆9相连,并给数据采集装置2提供电能。
进一步的,所述终端处理装置5包括信号接收器501和工控机502,所述信号接收器501通过数据通讯线10与工控机502连接;所述信号接收器501能够接无线传输模块202中信号发射器传输的数据,并传输给工控机502;所述工控机502上搭建有船闸运行控制系统和系缆力在线监测软件系统;所述工控机502具有数据显示器和报警器,分别用于显示和报警。
实施例2
所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统对系缆力进行在线监测的方法,它包括以下步骤:
步骤1:在浮式系船柱7上安装系缆力在线监测硬件系统,所述系缆力在线监测硬件系统由应变检测装置1、数据采集装置2、蓄电池3、无线充电装置4和终端处理装置5组成,用于实时获取和预处理浮式系船柱7的应变量,并传输给系缆力在线监测软件系统;
所述步骤1中应变检测装置1安装位置的确定由建模分析和试验确定,步骤为:
步骤1.1:浮式系船柱受力建模,分析系船柱在不同工况下其各重要组成部件的应力变化规律。根据浮式系船柱各部件的实际尺寸,采用ANSYS Workbench建立三维数值模型。在建模过程中,将浮式系船柱柱体概化为一中空薄壁圆柱体,系缆桩概化为一实心圆柱体,系缆桩与系船柱柱体的连接板为概化为一梯形平板,系船柱横向滚轮和纵向滚轮均概化为三维棱柱体。
模拟施加不大于系船柱设计最大拉力Fs的系缆力载荷,对系船柱模型进行受力计算,分析平板部位的应力分布。
步骤1.2:在浮式系船柱模型上的平板部位,找出系缆力与应力呈线性关系变化最显著的区域,从而确定应变检测装置的安装位置。根据模型分析计算,确定该区域系缆力与应力的线性关系F=k·σ。
步骤1.3:通过在浮式系船柱上加载不大于系船柱设计最大拉力Fs的系缆力试验,验证测量区域系缆力与应力的线性关系的准确性。根据建模分析确定的应变检测装置安装位置,在试验用系船柱上安装应变片,对试验用系船柱施加一定范围内的系缆力,检测各系缆力下的应力值,验证建模确定的系缆力与应力的线性关系的准确性。
步骤1.4:在浮式系船柱上的平板部位确定应变检测装置的安装位置,并安装应变检测装置。在浮式系船柱上确定应变检测装置的安装位置,按规范安装三个金属箔式应变片,其中应变片一沿闸墙垂直方向,所述应变片二和所述应变片一顺时针成θ,所述应变片三和所述应变片一逆时针成θ,θ的值根据浮式系船柱钢结构建模计算其应变的敏感方向而确定。
需要说明的是,根据计算结果,实施例中θ选用45°。
步骤2:在工控机502上搭建系缆力在线监测软件系统,用于对接收的数据进行后处理,以人机交互方式实时显示系缆力,并对系缆力进行比较判别;系缆力在线监测软件系统能够根据接收到的数据计算出系缆力的大小和三维夹角,并将系缆力大小和三维夹角以图形的方式实时显示。系缆力在线监测软件系统同时对系缆力进行判别,根据判别结果参与船闸运行控制系统的预警和应急操作。
步骤3:根据系船柱钢结构建模计算的结果配置软件系统的参数,用于对系缆力大小和三维夹角的计算,以及对船舶系缆情况的判别;
所述步骤3中,设置的系缆力在线监测软件系统参数,包括浮式系船柱上应变检测装置安装位置处的材料弹性模量E、泊松比v、密度ρ、屈服强度σs,系缆桩横截面积A,力阀值f1、力阀值f2、力阀值f3;
所述力阀值f1、力阀值f2、力阀值f3,由试验确定,且力阀值f1<力阀值f2<力阀值f3;
浮式系船柱上应变检测装置安装位置处的材料为不锈钢(1Cr18Ni9Ti)材料,设定弹性模量E=1.93E11(Pa),泊松比v=0.31,密度ρ=7750(kg/m3),屈服强度=2.07E8(Pa)。
力阀值f1、力阀值f2、力阀值f3由试验确定,且力阀值f1<力阀值f2<力阀值f3。力阀值f1为船舶停靠最小系缆力,力阀值f2为船舶用缆绳许用拉力,力阀值f3为浮式系船柱许用拉力。
步骤4:船闸运行控制系统发出“进闸”指令,船舶开始进闸并在指定位置停靠系缆;
步骤5:系缆力在线监测硬件系统采集、预处理数据,传输到系缆力在线监测软件系统;
步骤6:系缆力在线监测软件系统对接收的数据进行后处理,并实时显示船舶系缆力大小和水平夹角,判断船舶是否系缆,判断系船柱是否发生异常卡阻、断裂,判断船闸运行控制系统是否需要自动预警和应急操作。
所述步骤6中通过如下公式计算系缆力:
Figure BDA0002434153490000081
其中:ε0—应变片二测量值,ε45—应变片一测量值为,ε90—应变片三测量值;
则测量部位主应力:
Figure BDA0002434153490000082
其中:E—测量部位材料的弹性模量,v—测量部位材料的泊松比;
则系缆力值:
F=k·σ
其中,k—系缆力与测量区域应力的线性关系系数,由建模分析和试验确定;
则系缆力的夹角:
Figure BDA0002434153490000083
所述步骤6中判断船舶是否系缆的具体步骤为:
步骤6.1:当船闸运行控制系统发出“进闸”指令后,在每一时刻,系缆力在线监测软件系统实时比较系缆力绝对值与力阀值f1,若在某一时刻系缆力绝对值均大于力阀值f1,则判断船舶系缆;若在任意一时刻系缆力绝对值均小于力阀值f1,则判断船舶未系缆,继续比较下一时刻系缆力绝对值与力阀值f1,直至系统判断船舶系缆;
步骤6.2:当判断船舶系缆后,系缆力在线监测软件系统在船舶过闸全程的每一时刻,比较系缆力绝对值与力阀值f2,若在某一时刻系缆力绝对值大于力阀值f2,进一步判断系缆力绝对值是否大于力阀值f3;若系缆力绝对值小于力阀值f3,则判断船舶系缆不安全,给出“系缆力超过许用值”报警信息,若系缆力绝对值大于力阀值f3,则给出紧急关阀确认提示,进一步判断是否出闸结束;若出闸结束,则结束系缆力判别,若未出闸结束,则重复步骤6.2;
步骤6.3:若在某一时刻系缆力绝对值小于力阀值f2,则进一步判断是否出闸结束,若出闸结束,则结束系缆力判别;若未出闸结束,则重复步骤6.2。

Claims (10)

1.高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,其特征在于:它包括应变检测装置(1)、数据采集装置(2)、蓄电池(3)、无线充电装置(4)和终端处理装置(5);所述应变检测装置(1)通过信号传输与数据采集装置(2)相连,所述数据采集装置(2)与蓄电池(3)相连并提供电能,所述蓄电池(3)与无线充电装置(4)相连;所述应变检测装置(1)、数据采集装置(2)和蓄电池(3)安装在浮式系船柱(7)上;所述浮式系船柱(7)安装在闸墙的U型槽(6)内,所述无线充电装置(4)安装在U型槽(6)顶端,所述终端处理装置(5)通过信号传输与数据采集装置(2)相连,并整体放置在闸面上。
2.根据权利要求1所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,其特征在于:所述应变检测装置(1)由应变片一(101)、应变片二(102)、应变片三(103)、信号输入线(104)和盖板(105)组成;
所述应变片一(101)、应变片二(102)和应变片三(103)成一定角度粘贴在浮式系船柱(7)的上层结构板上,多根所述信号线(104)的一端分别与应变片一(101)、应变片二(102)和应变片三(103)焊接在一起,所述盖板(105)一侧通过合页铆接在浮式系船柱(7)上,并能够打开或合拢来保护应变片。
3.根据权利要求2所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,其特征在于:所述应变片一(101)沿着闸墙垂直方向布置,所述应变片二(102)与应变片一(101)之间顺时针成θ角布置;所述应变片三(103)和应变片一(101)之间逆时针成θ角布置。
4.根据权利要求1所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,其特征在于:所述数据采集装置(2)包括电路模块(201)和无线传输模块(202),所述电路模块(201)通过信号输入线(104)与应变检测装置(1)相连;
所述电路模块(201)能够将应变片的模拟量信号转化为数字信号,所述无线传输模块(202)将电路模块(201)转化之后的数字信号向外传输。
5.根据权利要求1所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,其特征在于:所述蓄电池(3)与数据采集装置(2)通过电缆(9)相连,并给数据采集装置(2)提供电能。
6.根据权利要求1所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统,其特征在于:所述终端处理装置(5)包括信号接收器(501)和工控机(502),所述信号接收器(501)通过数据通讯线(10)与工控机(502)连接;
所述信号接收器(501)能够接无线传输模块(202)中信号发射器传输的数据,并传输给工控机(502);
所述工控机(502)上搭建有船闸运行控制系统和系缆力在线监测软件系统;所述工控机(502)具有数据显示器和报警器,分别用于显示和报警。
7.采用权利要求1-6任意一项所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统对系缆力进行在线监测的方法,其特征在于,它包括以下步骤:
步骤1:在浮式系船柱(7)上安装系缆力在线监测硬件系统,所述系缆力在线监测硬件系统由应变检测装置(1)、数据采集装置(2)、蓄电池(3)、无线充电装置(4)和终端处理装置(5)组成,用于实时获取和预处理浮式系船柱(7)的应变量,并传输给系缆力在线监测软件系统;
步骤2:在工控机(502)上搭建系缆力在线监测软件系统,用于对接收的数据进行后处理,以人机交互方式实时显示系缆力,并对系缆力进行比较判别;
步骤3:根据系船柱钢结构建模计算的结果配置软件系统的参数,用于对系缆力大小和三维夹角的计算,以及对船舶系缆情况的判别;
步骤4:船闸运行控制系统发出“进闸”指令,船舶开始进闸并在指定位置停靠系缆;
步骤5:系缆力在线监测硬件系统采集、预处理数据,传输到系缆力在线监测软件系统;
步骤6:系缆力在线监测软件系统对接收的数据进行后处理,并实时显示船舶系缆力大小和水平夹角,判断船舶是否系缆,判断系船柱是否发生异常卡阻、断裂,判断船闸运行控制系统是否需要自动预警和应急操作。
8.根据权利要求7所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统对系缆力进行在线监测的方法,其特征在于:所述步骤1中应变检测装置(1)安装位置的确定由建模分析和试验确定,步骤为:
步骤1.1:对浮式系船柱(7)受力建模,分析浮式系船柱(7)在不同工况下其内各重要组成部件的应力变化规律;
步骤1.2:在浮式系船柱(7)模型上的平板部位,找出系缆力与应力呈线性关系变化最显著的区域,从而确定应变检测装置(1)的安装位置,根据模型分析计算,确定该区域系缆力与应力的线性关系F=k·σ;
步骤1.3:通过在船闸浮式系船柱(7)上加载系缆力试验,验证测量区域系缆力与应力的线性关系的准确性并进行修正;
步骤1.4:在船闸浮式系船柱上的平板部位确定应变检测装置的安装位置,并安装应变检测装置;
所述步骤3中,设置的系缆力在线监测软件系统参数,包括浮式系船柱上应变检测装置安装位置处的材料弹性模量E、泊松比v、密度ρ、屈服强度σs,系缆桩横截面积A,力阀值f1、力阀值f2、力阀值f3;
所述力阀值f1、力阀值f2、力阀值f3,由试验确定,且力阀值f1<力阀值f2<力阀值f3;
力阀值f1为船舶停靠最小系缆力,力阀值f2为船舶用缆绳许用拉力,力阀值f3为浮式系船柱许用拉力。
9.根据权利要求7所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统对系缆力进行在线监测的方法,其特征在于,所述步骤6中通过如下公式计算系缆力:
Figure FDA0002434153480000031
其中:ε0—应变片二测量值,ε45—应变片一测量值为,ε90—应变片三测量值;
则测量部位主应力:
Figure FDA0002434153480000032
其中:E—测量部位材料的弹性模量,v—测量部位材料的泊松比;
则系缆力值:
F=k·σ
其中,k—系缆力与测量区域应力的线性关系系数,由建模分析和试验确定;
则系缆力的夹角:
Figure FDA0002434153480000033
10.根据权利要求7所述高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统对系缆力进行在线监测的方法,其特征在于,所述步骤6中判断船舶是否系缆的具体步骤为:
步骤6.1:当船闸运行控制系统发出“进闸”指令后,在每一时刻,系缆力在线监测软件系统实时比较系缆力绝对值与力阀值f1,若在某一时刻系缆力绝对值均大于力阀值f1,则判断船舶系缆;若在任意一时刻系缆力绝对值均小于力阀值f1,则判断船舶未系缆,继续比较下一时刻系缆力绝对值与力阀值f1,直至系统判断船舶系缆;
步骤6.2:当判断船舶系缆后,系缆力在线监测软件系统在船舶过闸全程的每一时刻,比较系缆力绝对值与力阀值f2,若在某一时刻系缆力绝对值大于力阀值f2,进一步判断系缆力绝对值是否大于力阀值f3;若系缆力绝对值小于力阀值f3,则判断船舶系缆不安全,给出“系缆力超过许用值”报警信息,若系缆力绝对值大于力阀值f3,则给出紧急关阀确认提示,进一步判断是否出闸结束;若出闸结束,则结束系缆力判别,若未出闸结束,则重复步骤6.2;
步骤6.3:若在某一时刻系缆力绝对值小于力阀值f2,则进一步判断是否出闸结束,若出闸结束,则结束系缆力判别;若未出闸结束,则重复步骤6.2。
CN202010246692.3A 2020-04-20 2020-04-20 高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法 Active CN111397784B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010246692.3A CN111397784B (zh) 2020-04-20 2020-04-20 高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010246692.3A CN111397784B (zh) 2020-04-20 2020-04-20 高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111397784A true CN111397784A (zh) 2020-07-10
CN111397784B CN111397784B (zh) 2021-12-03

Family

ID=71433007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010246692.3A Active CN111397784B (zh) 2020-04-20 2020-04-20 高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111397784B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114120710A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 北京机械工业自动化研究所有限公司 船闸浮式系船柱卡阻在线监测及报警联动系统
CN114239127A (zh) * 2021-09-29 2022-03-25 长江三峡通航管理局 一种工作状态下船闸浮式系船柱分析计算方法
CN114906278A (zh) * 2022-05-19 2022-08-16 成都众柴科技有限公司 一种基于系船柱的船体安全通航监控方法
CN117852368A (zh) * 2024-03-08 2024-04-09 招商局金陵船舶(威海)有限公司 一种基于缆桩表面应变间接测量缆绳张力的方法
CN117852368B (zh) * 2024-03-08 2024-06-04 招商局金陵船舶(威海)有限公司 一种基于缆桩表面应变间接测量缆绳张力的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002239307A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-27 Battelle Memorial Institute Structural stress analysis
CN103729565A (zh) * 2014-01-10 2014-04-16 重庆交通大学 一种船闸闸室船舶系缆力的数值模拟方法
CN104316250A (zh) * 2014-09-11 2015-01-28 浙江海洋学院 一种船舶系缆力在线监测装置及其监测方法
CN205785632U (zh) * 2016-05-20 2016-12-07 重庆交通大学 用于监测斜坡式码头趸船系缆力的监测装置
CN207812987U (zh) * 2017-12-28 2018-09-04 晋江万芯晨电子科技有限公司 可监测底盘受力状态的外套式脚手架底座
CN208476203U (zh) * 2018-05-30 2019-02-05 重庆交通大学 大型港工设施系船柱结构安全状态监测系统
US20190039629A1 (en) * 2014-10-01 2019-02-07 Zipholdings, Llc Integrated bollard, anchor, and tower (ibat) apparatus and method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002239307A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-27 Battelle Memorial Institute Structural stress analysis
CN103729565A (zh) * 2014-01-10 2014-04-16 重庆交通大学 一种船闸闸室船舶系缆力的数值模拟方法
CN104316250A (zh) * 2014-09-11 2015-01-28 浙江海洋学院 一种船舶系缆力在线监测装置及其监测方法
US20190039629A1 (en) * 2014-10-01 2019-02-07 Zipholdings, Llc Integrated bollard, anchor, and tower (ibat) apparatus and method
CN205785632U (zh) * 2016-05-20 2016-12-07 重庆交通大学 用于监测斜坡式码头趸船系缆力的监测装置
CN207812987U (zh) * 2017-12-28 2018-09-04 晋江万芯晨电子科技有限公司 可监测底盘受力状态的外套式脚手架底座
CN208476203U (zh) * 2018-05-30 2019-02-05 重庆交通大学 大型港工设施系船柱结构安全状态监测系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
汪益兵: "船舶系缆柱静力学响应的数值模拟及分析", 《中国航海》 *
邹广平: "《材料力学实验基础》", 31 January 2018 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114239127A (zh) * 2021-09-29 2022-03-25 长江三峡通航管理局 一种工作状态下船闸浮式系船柱分析计算方法
CN114120710A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 北京机械工业自动化研究所有限公司 船闸浮式系船柱卡阻在线监测及报警联动系统
CN114906278A (zh) * 2022-05-19 2022-08-16 成都众柴科技有限公司 一种基于系船柱的船体安全通航监控方法
CN117852368A (zh) * 2024-03-08 2024-04-09 招商局金陵船舶(威海)有限公司 一种基于缆桩表面应变间接测量缆绳张力的方法
CN117852368B (zh) * 2024-03-08 2024-06-04 招商局金陵船舶(威海)有限公司 一种基于缆桩表面应变间接测量缆绳张力的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111397784B (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111397784B (zh) 高水头船闸浮式系船柱系缆力在线监测系统及方法
CN108263639B (zh) 谱载下基于间接测量应变的飞机结构关键部位疲劳寿命在线监测方法
CN106470930B (zh) 绳索实时监测
CN105865522A (zh) 桥梁结构监测系统
GB2601937A (en) Method and system for managing a crane and/or construction site
CN110132352B (zh) 基于人工智能和多传感器的监测装置
CN103969415B (zh) 一种移动式水污染数据采集方法
CN103274303A (zh) 起重机械安全监控管理系统的控制方法
CN111709664A (zh) 一种基于大数据的桥梁结构安全监测管理系统
CN111307110A (zh) 一种基坑施工中人员定位系统及风险评估方法
Schoefs et al. Quantitative evaluation of contactless impact echo for non-destructive assessment of void detection within tendon ducts
CN116105802A (zh) 一种基于物联网的地下设施安全监测预警方法
CN115165725A (zh) 一种基于数据驱动的海上装备腐蚀监测与安全预警系统
CN116090347A (zh) 平稳荷载下历史建筑结构智能监测与预警系统
CN104264589A (zh) 一种挂篮状态实时监测方法
KR101874378B1 (ko) IoT 기반의 잔교식 안벽 실시간 안전성 평가방법 및 그 시스템
CN109615830B (zh) 大型港工设施系船柱结构安全监测与评估方法
CN115235542A (zh) 一种升船机承船厢在线监测方法及监测系统
CN113074649A (zh) 一种高桩码头基桩监测方法
CN108458752A (zh) 一种减震桥梁中的控制系统
KR100904535B1 (ko) 교량의 박스거더 내부 안전진단장치
CN110081853A (zh) 一种基于最危险滑移面的变形监测矢量指标确定方法
KR102287889B1 (ko) 작업 발판의 응력 검출 방법 및 이를 이용한 작업 발판 안전 관리 시스템
CN113567242B (zh) 一种检测钢筋混凝土或预应力混凝土梁抗力的方法
CN104865955A (zh) 海洋油气水下设备调试方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant