CN112982532A - 一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台及操作方法，该平台包括作业平台和岸锚，作业平台通过卷扬机构和锚索与岸锚连接，作业平台包括浮箱式基座，浮箱式基座前端设有方向舵，后端设有螺旋桨，螺旋桨通过电机驱动。为流水水面上开展清淤、测量、敷线、钻爆等精准作业提供平稳的浮式作业平台。

Description

一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台及操作方法

技术领域

本发明涉及清淤技术，特别涉及一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台及操作方法。

背景技术

现有水电站清淤技术大多用于水库、池塘、湖泊等静水水面上，能够较容易实现浮式平台或船体的位置保持和平稳作业。但在水电站泄水、发电等变流速、变流向的流水水面上，浮式平台或船体较难实现精准的位置保持和平稳作业。

CN 110644553 A公开一种基于移动平台的清淤系统及环保清淤方法，包括移动平台、清淤装置、控制系统及循环系统，所述移动平台采用履带式机械设备，主要用于清淤装置在河道范围内的移动；所述清淤装置用于淤泥清理，包括管路系统、可伸缩绞碎装置，主要用于淤泥水力冲刷以及淤泥和垃圾的破碎；所述控制系统作为控制中枢，控制移动平台及清淤系统工作；所述循环系统通过设置排泥场及管道将泥浆中的水循环利用；所述清淤装置、移动平台、控制系统与所述循环系统组合连接；

该装置能够实现清淤，但不能适应变流速、变流向的流水水面施工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台及操作方法，为流水水面上开展清淤、测量、敷线、钻爆等精准作业提供平稳的浮式作业平台。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台,包括作业平台和岸锚，作业平台通过卷扬机构和锚索与岸锚连接，作业平台包括浮箱式基座，浮箱式基座前端设有方向舵，后端设有螺旋桨，螺旋桨通过电机驱动。

优选的方案中，还包括设置在作业平台上游的监测单元，监测单元包括浮台，浮台上设置贯穿浮台的支撑悬杆，支撑悬杆下端通过锚绳和定位锚与河床连接，浮台底部设有监测仪器，上侧设有收发射装置，浮箱式基座上设有信号接收装置。

优选的方案中，浮箱式基座上设有机房，信号接收装置设置在机房内，机房内设有数据存储处理器和计算机系统，信号接收装置依次与数据存储处理器和计算机系统电性连接，计算机系统对方向舵、电机以及卷扬机构进行控制。

优选的方案中，所述作业平台上设有定位装置。

优选的方案中，浮箱式基座上设有行走机构。

优选的方案中，所述卷扬机构为卷扬机，卷扬机构设置在浮箱式基座上。

优选的方案中，所述浮台上设有对监测仪器和收发射装置进行供电的储电装置，浮台上设有太阳能板，太阳能板与储电装置电性连接。

优选的方案中，所述作业平台上设有供电装置。

优选的方案中，所述支撑悬杆顶部设有警示灯。

本发明还提供一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台的操作方法，包括如下步骤：

步骤一、计算机系统中预设目标位置桩号；

步骤二、将作业平台移动至指定区域后，将作业平台移动至一侧河岸，启动卷扬机构与此岸的岸锚连接，移动作业平台移动至河流的另外一侧，与另外一侧岸边的岸锚连接；

步骤三、计算机系统根据目标桩号与实际定位装置测量的实际桩号进行对比，控制卷扬机构进行左右调整，控制螺旋桨进行前后调整，直至作业平台进入需到达位置的允许偏差范围内即停止调整；

步骤四、将浮台放置在作业平台上游位置，通过定位锚与河岸连接固定；

步骤五、监测仪器在上游位置进行流水水位、流速和流向数据的测量，通过收发射装置将数据传送至信号接收装置，计算机系统通过接收的数据调整方向舵、螺旋桨的作用力或锚索的张拉力；

步骤六、在作业平台上布置清淤设备进行清淤。

本发明提供的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台及操作方法，具有以下有益效果：

1、提出一种能够在流水水面平稳作业的浮式平台系统，能够实现流水水面位置精准保持，解决流水水面难以平稳和精准作业的问题。

2、能够实时监控和有效应对流水流速、流向变化，保持作业平台稳定性。

3、能够在陆地、滩涂、水面实现自由行走，可广泛应用于江、河、港、湾等流水水面，可灵活布置挖斗、抓斗、钻头等多种作业设备，通用性强。

4、可通过智能计算机系统实现平台位置调整和保持，灵敏性好、智能化程度高；亦可通过机械操作系统保持位置和行走，可靠性高、操作性强。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为作业平台的结构示意图；

图3为监测单元的结构示意图；

图4为机房内的布置示意图；

图中：岸锚1，卷扬机构2，锚索3，浮箱式基座4，方向舵5，螺旋桨6，电机7，浮台8，支撑悬杆9，锚绳10，定位锚11，监测仪器12，收发射装置13，信号接收装置14，机房15，数据存储处理器16，计算机系统17，定位装置18，行走机构19，储电装置20，太阳能板21，供电装置22，警示灯23。

具体实施方式

如图1~4所示，一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台，包括作业平台和岸锚1，作业平台通过卷扬机构2和锚索3与岸锚1连接，卷扬机构2为卷扬机，卷扬机构2设置在作业平台或岸锚1上，作业平台包括浮箱式基座4，通过浮箱式基座4提供的浮力保持漂浮状态，浮箱式基座4前端设有方向舵5，后端设有螺旋桨6，螺旋桨6通过电机7驱动。

作业平台上设有供电装置22。供电装置22为作业平台上的设备进行供电。供电装置22可以选用发电设备或蓄电设备。

将整个平台移动至指定区域后，通过方向舵5、螺旋桨6和电机7调整水面位置。

还包括设置在作业平台上游的监测单元，监测单元包括浮台8，浮台8上设置贯穿浮台8的支撑悬杆9，支撑悬杆9下端通过锚绳10和定位锚11与河床连接，浮台8底部设有监测仪器12，监测仪器12可以选用声学多普勒流速仪（ADV）等常用流量流速仪，用于监测水位、流速或流向变化情况，上侧设有收发射装置13，浮箱式基座4上设有信号接收装置14。

为应对水流变化，作业平台进行位置调整，存在延时，在作业平台上游位置设置监测单元，预测作业平台部位的流量和流速变化情况，就可以提前对作业平台进行调整，确保平台位置控制在偏差范围内。

所述支撑悬杆9顶部设有警示灯23，为船只等指示位置，避免发生碰撞。

优选的，浮箱式基座4上设有机房15，信号接收装置14设置在机房15内，机房15内设有数据存储处理器16和计算机系统17，信号接收装置14依次与数据存储处理器16和计算机系统17电性连接，计算机系统17对方向舵5、电机7以及卷扬机构2进行控制。

通过计算机系统17对方向舵5、电机7以及卷扬机构2进行控制，方便对作业平台进行调整，使其适应水流变化。

机房15内部布置有机械操作系统，可通过人工操纵行走机构19实现陆地和滩涂行走，亦可用于人工操纵方向舵5和电机7控制螺旋桨6转动或者用于操纵卷扬机构2控制锚索3张拉。

优选的，所述作业平台上设有定位装置18。通过定位装置18，可以方便讲平台移动至目标位置。

浮箱式基座4上设有行走机构19，行走机构19为车轮或履带。该浮式平台系统可通过运输设备进行长距离转移，可通过行走机构19实现陆地和滩涂上的中短距离行走，可通过方向舵5、电机7和螺旋桨6实现流水水面中短距离行走。

优选的，所述浮台8上设有对监测仪器12和收发射装置13进行供电的储电装置20，浮台8上设有太阳能板21，太阳能板21与储电装置20电性连接。方便为监测单元提供电力。

一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台的操作方法，包括如下步骤：

步骤一、计算机系统17中预设目标位置桩号，计算机系统17根据每次工作地点的不同，可提前设置工作地点的具体桩号，同时预设了各个定位锚11的桩号，当作业平台实际所在的地点桩号与预设工作地点桩号存在偏差时，系统内置运算程序可根据作业平台以及定位锚11的位置。

步骤二、将作业平台移动至指定区域后，将作业平台移动至一侧河岸，启动卷扬机构与此岸的岸锚连接，移动作业平台移动至河流的另外一侧，与另外一侧岸边的岸锚连接。

步骤三、计算机系统17根据目标桩号与实际定位装置18测量的实际桩号进行对比，控制卷扬机构2进行左右调整，控制螺旋桨6进行前后调整，直至作业平台进入需到达位置的允许偏差范围内即停止调整。

计算机系统17计算需要启动哪台卷扬机构2及需牵拉钢丝绳的长度，计算机系统17内同时设置了定位位置允许的偏差范围，并在调整完成后，对作业平台位置桩号与预设位置的偏差进行比对，直至作业平台进入需到达位置的允许偏差范围内即停止调整。

根据水流变化的动态调整。作业平台到达预设位置后，可通过调整锚索3张拉力和角度，通过锚索3和定位锚11提供的张拉力对冲流水对作业平台产生的摩擦力，实现作业平台位置保持。根据作业精准度要求不同，可在计算机系统17内设置不同的位移偏差范围，通过锚索3张拉强度调整，提供不同程度的张拉力，进而实现作业平台不同精度的稳定性。

步骤四、将浮台8放置在作业平台上游位置，通过定位锚11与河岸连接固定。

步骤五、监测仪器12在上游位置进行流水水位、流速和流向数据的测量，通过收发射装置13将数据传送至信号接收装置14，计算机系统17通过接收的数据调整方向舵5、螺旋桨19的作用力或锚索3的张拉力。

计算机系统17内预设有计算分析程序，可以根据监测仪器12仪器出水流流速和流向变化情况，计算水流对浮箱式基座4摩擦力变化数据，并分析水流摩擦力和方向舵5、螺旋桨6作用力或锚索3张拉力的对冲情况，进而判断浮箱式基座4坐标数据变化情况。当浮箱式基座4坐标数据变化值临近预设临界值时，计算机系统17将根据预设程序选择调整方向舵5、螺旋桨6作用力或锚索3张拉力的数值，进而发出调整方向舵5、螺旋桨6作用力或锚索3张拉力的指令。

根据指令，计算机系统17可通过调整方向舵5方向以及通过电机7控制调整螺旋桨6转动，调整作用力，或者通过卷扬机构2控制锚索3张拉，调整张拉力大小，对冲流水摩擦力变化带来的影响，实现作业平台位置保持。其中，方向舵5以及螺旋桨6主要作用是在水位、流速和流向较小幅度和较短时间变化条件下，调整方向舵5方向和通过电机7和螺旋桨6转动，提供适宜的作用力对冲流速或流向变化带来的摩擦力变化，实现作业平台位置保持。

卷扬机构2和锚索3主要作用是在流速和流向较大幅度或较长时间变化条件下，通过卷扬机构2控制锚索3张拉，提供适宜的张拉力来适应水位、冲速或流向变化带来的摩擦力变化，实现作业平台位置保持。

步骤六、在作业平台上布置清淤设备进行清淤。作业平台到达指定位置，稳定后，可在平台前端布置抓斗、吸泥泵、吸泥管、储泥池等传统常用清淤设备。在平台到达指定清淤位置后，吸泥管可深入淤泥，打开吸泥泵进行清淤，并将淤泥储存于储泥池中。此外，可以在作业平台上布置如钻爆等需要在水面上精确定位的多种类型作业装置，以满足不同作业需要。

Claims (10)

1.一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，包括作业平台和岸锚（1），作业平台通过卷扬机构（2）和锚索（3）与岸锚（1）连接，作业平台包括浮箱式基座（4），浮箱式基座（4）前端设有方向舵（5），后端设有螺旋桨（6），螺旋桨（6）通过电机（7）驱动。

2.根据权利要求1所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，还包括设置在作业平台上游的监测单元，监测单元包括浮台（8），浮台（8）上设置贯穿浮台（8）的支撑悬杆（9），支撑悬杆（9）下端通过锚绳（10）和定位锚（11）与河床连接，浮台（8）底部设有监测仪器（12），上侧设有收发射装置（13），浮箱式基座（4）上设有信号接收装置（14）。

3.根据权利要求2所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，浮箱式基座（4）上设有机房（15），信号接收装置（14）设置在机房（15）内，机房（15）内设有数据存储处理器（16）和计算机系统（17），信号接收装置（14）依次与数据存储处理器（16）和计算机系统（17）电性连接，计算机系统（17）对方向舵（5）、电机（7）以及卷扬机构（2）进行控制。

4.根据权利要求1所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，所述作业平台上设有定位装置（18）。

5.根据权利要求1所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，浮箱式基座（4）上设有行走机构（19）。

6.根据权利要求1所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，所述卷扬机构（2）为卷扬机，卷扬机构（2）设置在浮箱式基座（4）上。

7.根据权利要求1所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，所述浮台（8）上设有对监测仪器（12）和收发射装置（13）进行供电的储电装置（20），浮台（8）上设有太阳能板（21），太阳能板（21）与储电装置（20）电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，所述作业平台上设有供电装置（22）。

9.根据权利要求2所述的一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台, 其特征在于，所述支撑悬杆（9）顶部设有警示灯（23）。

10.一种水电站清淤用智能自平衡浮式平台的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、计算机系统（17）中预设目标位置桩号；

步骤二、将作业平台移动至指定区域后，将作业平台移动至一侧河岸，启动卷扬机构与此岸的岸锚连接，移动作业平台移动至河流的另外一侧，与另外一侧岸边的岸锚连接；

步骤三、计算机系统（17）根据目标桩号与实际定位装置（18）测量的实际桩号进行对比，控制卷扬机构（2）进行左右调整，控制螺旋桨（6）进行前后调整，直至作业平台进入需到达位置的允许偏差范围内即停止调整；

步骤四、将浮台（8）放置在作业平台上游位置，通过定位锚（11）与河岸连接固定；

步骤五、监测仪器（12）在上游位置进行流水水位、流速和流向数据的测量，通过收发射装置（13）将数据传送至信号接收装置（14），计算机系统（17）通过接收的数据调整方向舵（5）、螺旋桨（19）的作用力或锚索（3）的张拉力；

步骤六、在作业平台上布置清淤设备进行清淤。

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