CN113665747B - 一种海上工程用勘探设备收放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海上工程用勘探设备收放装置，包括海上平台以及设置在海上平台上的龙门架、防海浪机构、收放机构和上位机，防海浪机构包括液压缸、升降筒以及配重机构，收放机构包括收放板、绳索、电动滚筒以及水平承载板，在将勘探设备入水前，先通过液压缸带动升降筒下降到海中，并使升降筒部分位于海面之上，通过上位机对配重机构进行配重，使升降筒稳定性提高，然后将勘探设备置于收放板上，通过电动滚筒释放绳索以带动收放板下降，收放板连通勘探设备会从升降筒内进入到海中，由于升降筒内外的海水被隔绝，因此升降筒内部的海水不会发生大幅度位移，从而勘探设备进入海水中时不会发生撞击损坏，保证勘探设备可以正常采集数据。

Description

一种海上工程用勘探设备收放装置

技术领域

本发明涉及岩土工程勘探技术领域，特别涉及一种海上工程用勘探设备收放装置。

背景技术

海上工程是指指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程，具体包括：围填海、海上堤坝工程，人工岛、海上和海底物资储藏设施、跨海桥梁、海底隧道工程，海底管道、海底电(光)缆工程，海洋矿产资源勘探开发及其附属工程，在进行海上工程的建设时，需要对待建设区域下方的海洋环境、海底地质环境等进行勘探，为此需要将勘探设备下放到海洋中或海底，目前对于勘探设备的投放大多如公开号为CN210084658U的一种海洋工程测绘用测深仪收放装置(以下简称D1)以及公开号为CN102506934B的一种布放回收试验平台(以下简称D2)所示，通过人力转动滚筒，通过滚筒上的绳索带动勘探设备放入到海中或从海中收起，然而D1和D2并没有考虑勘探设备在出入水时的稳定性情况，在海洋环境中，海面由于不同因素的影响会产生较大的海浪，勘探设备在入水时会因为海浪冲击与船体或海上平台发生碰撞，导致发生损坏，严重影响到勘探设备在海洋中的数据采集。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种海上工程用勘探设备收放装置，在勘探设备入水和出水时，可以对进出水处的海面进行分隔，防止海浪冲击勘探设备造成损坏，延长勘探设备的使用寿命。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种海上工程用勘探设备收放装置，包括海上平台以及设置在海上平台上的龙门架、防海浪机构、收放机构和上位机，所述海上平台上设置有收放槽，所述龙门架横跨在收放槽上方；所述防海浪机构包括液压缸、升降筒以及配重机构，所述升降筒顶面和底面敞口，其内部形成防海浪腔，所述液压缸设置在龙门架横杆的底部，其输出轴与升降筒顶面连接，所述配重机构设置在升降筒的侧壁下方；所述收放机构包括收放板、绳索、电动滚筒以及水平承载板，所述水平承载板设置在龙门架横杆的侧面上，并以龙门架横杆为轴对称，所述电动滚筒对称设置在水平承载板底面，所述绳索一端缠绕在电动滚筒上，另一端向下延伸与收放板顶面一角连接，所述防海浪腔位于收放板的升降路径上；所述上位机分别与液压缸、配重机构以及电动滚筒电连接。

优选的，所述配重机构包括配重箱、水泵、进水管以及液位计，所述配重箱设置在升降筒外壁上，所述进水管伸入到配重箱内部，所述水泵设置在配重箱内部，其入水端与进水管连接，所述液位计设置在配重箱内部，所述上位机分别与水泵以及液位计电连接。

优选的，所述配重机构还包括出水管以及电磁阀，所述出水管设置在配重箱底部，并与配重箱内部连通，所述电磁阀设置在出水管上，所述上位机与电磁阀电连接。

优选的，所述防海浪机构还包括海浪预测机构，所述海浪预测机构包括温度场检测单元、风力场检测单元以及主控单元，所述温度场检测单元包括温度传感器以及连接杆，所述连接杆顶端与海上平台底面连接，其底端向下延伸到海中，所述温度传感器间隔排列在连接杆上，所述风力场检测单元包括风速传感器，所述风速传感器以及主控单元设置在龙门架上，所述主控单元包括第一预测单元以及第二预测单元，所述第一预测单元和第二预测单元均内置有训练完成的神经网络，所述第一预测单元与温度传感器数据连接，所述第二预测单元与风速传感器数据连接，所述第一预测单元以及第二预测单元的预测结果传输给上位机。

优选的，所述主控单元还包括加权单元以及输出单元，所述加权单元分别与第一预测单元、第二预测单元以及输出单元数据连接，所述输出单元与上位机数据连接。

优选的，所述升降筒包括第一筒体、第二筒体以及电动推杆，所述液压缸输出轴与第一筒体顶部连接，所述第一筒体底部设置有凹槽，所述第二筒体顶部伸入到凹槽内，所述电动推杆设置在凹槽中，其输出轴与第二筒体顶部连接，所述配重机构设置在第二筒体侧壁下方，所述上位机根据输出单元传输的数据驱动电动推杆以及配重机构。

优选的，还包括指示机构，所述指示机构包括漂浮板、电池组、常开按钮以及指示灯，所述漂浮板侧壁设置有滑块，所述第二筒体外壁设置有滑槽，所述滑块以及常开按钮位于滑槽中，所述常开按钮位于滑块的上移路径上，所述指示灯以及电池组设置在第一筒体外壁，所述电池组与常开按钮以及指示灯组成电路回路。

优选的，所述收放板上设置有若干通水孔。

优选的，所述收放机构还包括钩爪、挂环以及开合控制机构，所述挂环设置在收放板顶面四角，所述钩爪设置在同一块水平承载板上的电动滚筒的绳索向下延伸的端部上，并与挂环连接，未设置所述钩爪的绳索与挂环固定连接，所述开合控制机构用于控制钩爪的开启和闭合，所述上位机与开合控制机构电连接。

优选的，所述开合控制机构包括电磁铁以及夹紧弹簧，所述钩爪包括顶部铰接的第一钩体以及第二钩体，所述第一钩体底端设置有容纳槽，所述电磁铁设置在第一钩体内部，所述夹紧弹簧连接第一钩体以及第二钩体，所述第二钩体采用金属材料制成，其底端嵌入到容纳槽中，所述上位机与电磁铁电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种海上工程用勘探设备收放装置，设置在海上平台上，将待使用的勘探设备放置到收放板上后，通过电动滚筒可以对绳索进行释放，从而收放板可以带动勘探设备进入到海中，以进行海洋环境信息的采集，而为了防止海浪冲击勘探设备造成撞击损坏，在勘探设备入水前，首先通过液压缸将升降筒下降到海中，并使升降筒部分位于海面上，通过设置的配重机构对升降筒的整体重量进行调节，升降筒可以保持防海浪腔内的海水不产生波浪以及大幅度的位移，当将收放板连通勘探设备从升降筒中放入到海水中时，可以保证勘探设备入水时的稳定，防止勘探设备发生撞击损坏，保证勘探设备的数据采集效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种海上工程用勘探设备收放装置的结构示意图；

图2为本发明的一种海上工程用勘探设备收放装置的升降筒的结构示意图；

图3为本发明的一种海上工程用勘探设备收放装置的钩爪的结构示意图；

图4为本发明的一种海上工程用勘探设备收放装置的原理图；

图中，1为海上平台，2为龙门架，3为上位机，4为收放槽，5为液压缸，6为升降筒，7为配重机构，8为防海浪腔，9为收放板，10为绳索，11为电动滚筒，12为水平承载板，13为配重箱，14为水泵，15为进水管，16为液位计，17为出水管，18为电磁阀，19为主控单元，20为温度传感器，21为连接杆，22为风速传感器，23为第一预测单元，24为第二预测单元，25为加权单元，26为输出单元，27为第一筒体，28为第二筒体，29为电动推杆，30为凹槽，31为漂浮板，32为电池组，33为常开按钮，34为指示灯，35为滑块，36为滑槽，37为通水孔，38为钩爪，39为挂环，40为电磁铁，41为夹紧弹簧，42为第一钩体，43为第二钩体，44为容纳槽。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图4，本发明提供的一种海上工程用勘探设备收放装置，包括海上平台1以及设置在海上平台1上的龙门架2、防海浪机构、收放机构和上位机3，所述海上平台1上设置有收放槽4，所述龙门架2横跨在收放槽4上方；所述防海浪机构包括液压缸5、升降筒6以及配重机构7，所述升降筒6顶面和底面敞口，其内部形成防海浪腔8，所述液压缸5设置在龙门架2横杆的底部，其输出轴与升降筒6顶面连接，所述配重机构7设置在升降筒6的侧壁下方；所述收放机构包括收放板9、绳索10、电动滚筒11以及水平承载板12，所述水平承载板12设置在龙门架2横杆的侧面上，并以龙门架2横杆为轴对称，所述电动滚筒11对称设置在水平承载板12底面，所述绳索10一端缠绕在电动滚筒11上，另一端向下延伸与收放板9顶面一角连接，所述防海浪腔8位于收放板9的升降路径上；所述上位机3分别与液压缸5、配重机构7以及电动滚筒11电连接。

本发明的一种海上工程用勘探设备收放装置，在海面上设置海上平台1，海上平台1设置有收放槽4，通过收放槽4可以将勘探设备放入到水中，从而勘探设备可以对海中的水文环境或者海底地质环境进行勘探以及信息采集，为后续海上工程的建设提供理论依据，在收放槽4的上方架设有龙门架2，龙门架2顶部的横杆左右两侧对称设置了水平承载板12，水平承载板12底面的两侧对称设置了电动滚筒11，即电动滚筒11的数量为4个，每个电动滚筒11上均缠绕有绳索10，绳索10的下端垂直向下延伸，并与收放板9的一角连接，即4个电动滚筒11上的绳索10与收放板9顶面的四角连接，用于平稳的带动收放板9的上升和下降，将勘探设备放置在收放板9上，通过控制电动滚筒11的正反转来实现绳索10的收放，从而可以将收放板9连同勘探设备从收放槽4中进行入水以及出水。

而为了防止勘探设备在入水以及出水时受海浪的冲击而与海上平台1发生撞击损坏，本发明设置了防海浪机构，在勘探设备入水和出水前，工作人员通过上位机3控制液压缸5带动升降筒6下降，升降筒6会下降到收放槽4处，并进入到海中，液压缸5控制升降筒6部分位于海面上方，升降筒6重量较重，在其自重和液压缸5的限位作用下，可以防止海浪冲击升降筒6发生晃动，升降筒6部分沉入海中使内外海水隔开，其内部的防海浪腔8中的海水波动较小，而为了进一步提高升降筒6的稳定性，在升降筒6的侧壁下方设置了配重机构7，上位机3可以对配重机构7进行配重，从而增加升降筒6整体的重量，防止海水的冲击使升降筒6发生晃动，避免了升降筒6对海上平台1的撞击，升降筒6位移完成后，通过上位机3控制电动滚筒11对收放板9进行升降，收放板9连同勘探设备会从防海浪腔8中进入到海中，避免了海上波浪对勘探设备的冲击而导致的撞击损坏，延长勘探设备的使用寿命。

优选的，所述配重机构7包括配重箱13、水泵14、进水管15以及液位计16，所述配重箱13设置在升降筒6外壁上，所述进水管15伸入到配重箱13内部，所述水泵14设置在配重箱13内部，其入水端与进水管15连接，所述液位计16设置在配重箱13内部，所述上位机3分别与水泵14以及液位计16电连接。

对于本发明的配重机构7而言，可以根据实际情况来调节配重机构7的重量，在风浪较大的时候可以增加重量，从而可以适用于不同的情况，升降筒6入水后，通过上位机3控制水泵14开启，水泵14将海水通过进水管15抽入到配重箱13中，并根据液位计16实时测量液位，在液位到达一定高度后，可以停止水泵14抽水，从而使配重箱13的整体重量增加，提高升降筒6的稳定性。

优选的，所述配重机构7还包括出水管17以及电磁阀18，所述出水管17设置在配重箱13底部，并与配重箱13内部连通，所述电磁阀18设置在出水管17上，所述上位机3与电磁阀18电连接。

在勘探设备入水进行勘探期间，可以通过液压缸5带动升降筒6上升，当升降筒6完全位于海面上方后，上位机3可以控制电磁阀18开启，使配重箱13内的水从出水管17流出，等待下一次的配重。

优选的，所述防海浪机构还包括海浪预测机构，所述海浪预测机构包括温度场检测单元、风力场检测单元以及主控单元19，所述温度场检测单元包括温度传感器20以及连接杆21，所述连接杆21顶端与海上平台1底面连接，其底端向下延伸到海中，所述温度传感器20间隔排列在连接杆21上，所述风力场检测单元包括风速传感器22，所述风速传感器22以及主控单元19设置在龙门架2上，所述主控单元19包括第一预测单元23以及第二预测单元24，所述第一预测单元23和第二预测单元24均内置有训练完成的神经网络，所述第一预测单元23与温度传感器20数据连接，所述第二预测单元24与风速传感器22数据连接，所述第一预测单元23以及第二预测单元24的预测结果传输给上位机3。

由于海上环境变化较快，需要根据波浪的速度、高度等调节配重机构7的配重，为此，本发明设置了海浪预测机构，包括对海洋竖直方向上的温度场分析以及水平方向上的海风风力场分析，在海上平台1底面设置了连接杆21，在连接杆21上间隔设置若干个温度传感器20，温度传感器20将采集的温度信息传输给第一预测单元23，由第一预测单元23内置的神经网络进行识别，从而获取在温度差条件下的海浪速度和高度，而设置在龙门架2上的风速传感器22可以检测海面风速的大小，并将风速信息传输给第二预测单元24，由第二预测单元24内置的神经网络对风速信息进行识别处理，从而获取对应风速下的海浪速度以及高度，工作人员通过第一预测单元23和第二预测单元24的预测结果调节配重机构7的重量，以提高稳定性。

对于第一预测单元23和第二预测单元24内置的神经网络而言，均是通过海上长期采集的数据进行训练而成的，训练完成的神经网络可以根据输入的风速和温度对应的识别出波浪的速度以及高度，从而实现波浪预测。

优选的，所述主控单元19还包括加权单元25以及输出单元26，所述加权单元25分别与第一预测单元23、第二预测单元24以及输出单元26数据连接，所述输出单元26与上位机3数据连接。

为方便工作人员对结果的获取，本发明设置了加权单元25，对第一预测单元23和第二预测单元24的预测结果进行加权计算，由于温度差对海浪变化的影响要大于风速对海浪的影响，因此加权因子根据实际情况设定，最终加权后的预测结果通过输出单元26传输到上位机3，工作人员即可根据预测结果对配重机构7进行配重。

优选的，所述升降筒6包括第一筒体27、第二筒体28以及电动推杆29，所述液压缸5输出轴与第一筒体27顶部连接，所述第一筒体27底部设置有凹槽30，所述第二筒体28顶部伸入到凹槽30内，所述电动推杆29设置在凹槽30中，其输出轴与第二筒体28顶部连接，所述配重机构7设置在第二筒体28侧壁下方，所述上位机3根据输出单元26传输的数据驱动电动推杆29以及配重机构7。

在海浪预测机构对海浪的速度和高度进行预测后，上位机3不仅会控制配重机构7调节重量，同时还会对升降筒6的整体高度进行调节，当波浪加高时，会使升降筒6位于海面之上的部分增加，从而防止较高波浪进入到越过升降筒6顶部进入到防海浪腔8中。

在调节升降筒6的整体高度时，上位机3驱动电动推杆29推动第二筒体28进行升降，使第二筒体28顶部在凹槽30内进行上下移动，通过升降筒6高度的调节以及配重机构7重量的调节可以提高升降筒6位于海中的稳定性。

优选的，还包括指示机构，所述指示机构包括漂浮板31、电池组32、常开按钮33以及指示灯34，所述漂浮板31侧壁设置有滑块35，所述第二筒体28外壁设置有滑槽36，所述滑块35以及常开按钮33位于滑槽36中，所述常开按钮33位于滑块35的上移路径上，所述指示灯34以及电池组32设置在第一筒体27外壁，所述电池组32与常开按钮33以及指示灯34组成电路回路。

为方便工作人员了解升降筒6下降的深度，本发明设置了指示机构，在第二筒体28上设置了漂浮板31，无论升降筒6的整体高度如何调节，升降板始终沿着第二筒体28进行滑动，且在将升降筒6沉入海中时，第二筒体28底部位于海中的深度保持不变，在第二筒体28进水并持续向下移动时，漂浮板31与水面接触，并在浮力下保持在水面状态上，而滑槽36会不断向下移动，直至常开按钮33下降到滑块35处，并与滑块35接触后被触发成闭合状态，此时电池组32的电能可以输送给指示灯34，指示灯34亮起后可以提示工作人员升降筒6已经下降到位，可以停止液压缸5的驱动。

优选的，所述收放板9上设置有若干通水孔37。

所设置的通水孔37可以在收放板9入水时减小水的阻力，保证勘探设备入水的稳定。

优选的，所述收放机构还包括钩爪38、挂环39以及开合控制机构，所述挂环39设置在收放板9顶面四角，所述钩爪38设置在同一块水平承载板12上的电动滚筒11的绳索10向下延伸的端部上，并与挂环39连接，未设置所述钩爪38的绳索10与挂环39固定连接，所述开合控制机构用于控制钩爪38的开启和闭合，所述上位机3与开合控制机构电连接。

在收放板9的顶面四角设置了挂环39，挂环39的数量为4个，分别与四条绳索10连接，位于其中一块水平承载板12上的绳索10直接与同一侧的挂环39固定连接，而在另一块水平承载板12上的绳索10底端设置了钩爪38，钩爪38可拆卸的与挂环39连接，通过开合控制机构可以控制钩爪38开合，从而使收放板9的一侧失去拉力，收放板9会向下转动，对于部分勘探设备，其进入到海中后需要采集下方的数据，因此收放板9的存在会影响到数据采集，此时通过开合控制机构控制钩爪38开启，使收放板9一侧向下转动，从而勘探设备可以离开收放板9后悬浮或下落以进行数据采集，勘探设备通过数据传输线与海上平台1的上位机3或数据分析仪器连接，用于进行实时数据采集，同时通过设置的电源缆线进行供电，在数据采集完毕后，可以通过电源缆线和数据传输线带动勘探设备上升。

优选的，所述开合控制机构包括电磁铁40以及夹紧弹簧41，所述钩爪38包括顶部铰接的第一钩体42以及第二钩体43，所述第一钩体42底端设置有容纳槽44，所述电磁铁40设置在第一钩体42内部，所述夹紧弹簧41连接第一钩体42以及第二钩体43，所述第二钩体43采用金属材料制成，其底端嵌入到容纳槽44中，所述上位机3与电磁铁40电连接。

在控制钩爪38打开时，上位机3切断电磁铁40的供电，使第二钩体43失去磁力，在夹紧弹簧41的作用下，使第一钩体42和第二钩体43向相反方向分离转动，从而可以从挂环39中离开，当需要重新与挂环39连接时，先对电磁铁40进行通电后，将挂环39移动到第一钩体42和第二钩体43之间，并施加外力使第二钩体43嵌入到容纳槽44中，从而电磁铁40可以对第二钩体43进行磁吸，实现钩爪38与挂环39的挂接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，包括海上平台以及设置在海上平台上的龙门架、防海浪机构、收放机构和上位机，所述海上平台上设置有收放槽，所述龙门架横跨在收放槽上方；所述防海浪机构包括液压缸、升降筒以及配重机构，所述升降筒顶面和底面敞口，其内部形成防海浪腔，所述液压缸设置在龙门架横杆的底部，其输出轴与升降筒顶面连接，所述配重机构设置在升降筒的侧壁下方；所述收放机构包括收放板、绳索、电动滚筒以及水平承载板，所述水平承载板设置在龙门架横杆的侧面上，并以龙门架横杆为轴对称，所述电动滚筒对称设置在水平承载板底面，所述绳索一端缠绕在电动滚筒上，另一端向下延伸与收放板顶面一角连接，所述防海浪腔位于收放板的升降路径上；所述上位机分别与液压缸、配重机构以及电动滚筒电连接；所述配重机构包括配重箱、水泵、进水管以及液位计，所述配重箱设置在升降筒外壁上，所述进水管伸入到配重箱内部，所述水泵设置在配重箱内部，其入水端与进水管连接，所述液位计设置在配重箱内部，所述上位机分别与水泵以及液位计电连接。

2.根据权利要求1所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，所述配重机构还包括出水管以及电磁阀，所述出水管设置在配重箱底部，并与配重箱内部连通，所述电磁阀设置在出水管上，所述上位机与电磁阀电连接。

3.根据权利要求1所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，所述防海浪机构还包括海浪预测机构，所述海浪预测机构包括温度场检测单元、风力场检测单元以及主控单元，所述温度场检测单元包括温度传感器以及连接杆，所述连接杆顶端与海上平台底面连接，其底端向下延伸到海中，所述温度传感器间隔排列在连接杆上，所述风力场检测单元包括风速传感器，所述风速传感器以及主控单元设置在龙门架上，所述主控单元包括第一预测单元以及第二预测单元，所述第一预测单元和第二预测单元均内置有训练完成的神经网络，所述第一预测单元与温度传感器数据连接，所述第二预测单元与风速传感器数据连接，所述第一预测单元以及第二预测单元的预测结果传输给上位机。

4.根据权利要求3所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，所述主控单元还包括加权单元以及输出单元，所述加权单元分别与第一预测单元、第二预测单元以及输出单元数据连接，所述输出单元与上位机数据连接。

5.根据权利要求4所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，所述升降筒包括第一筒体、第二筒体以及电动推杆，所述液压缸输出轴与第一筒体顶部连接，所述第一筒体底部设置有凹槽，所述第二筒体顶部伸入到凹槽内，所述电动推杆设置在凹槽中，其输出轴与第二筒体顶部连接，所述配重机构设置在第二筒体侧壁下方，所述上位机根据输出单元传输的数据驱动电动推杆以及配重机构。

6.根据权利要求5所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，还包括指示机构，所述指示机构包括漂浮板、电池组、常开按钮以及指示灯，所述漂浮板侧壁设置有滑块，所述第二筒体外壁设置有滑槽，所述滑块以及常开按钮位于滑槽中，所述常开按钮位于滑块的上移路径上，所述指示灯以及电池组设置在第一筒体外壁，所述电池组与常开按钮以及指示灯组成电路回路。

7.根据权利要求1所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，所述收放板上设置有若干通水孔。

8.根据权利要求1所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，所述收放机构还包括钩爪、挂环以及开合控制机构，所述挂环设置在收放板顶面四角，所述钩爪设置在同一块水平承载板上的电动滚筒的绳索向下延伸的端部上，并与挂环连接，未设置所述钩爪的绳索与挂环固定连接，所述开合控制机构用于控制钩爪的开启和闭合，所述上位机与开合控制机构电连接。

9.根据权利要求8所述的一种海上工程用勘探设备收放装置，其特征在于，所述开合控制机构包括电磁铁以及夹紧弹簧，所述钩爪包括顶部铰接的第一钩体以及第二钩体，所述第一钩体底端设置有容纳槽，所述电磁铁设置在第一钩体内部，所述夹紧弹簧连接第一钩体以及第二钩体，所述第二钩体采用金属材料制成，其底端嵌入到容纳槽中，所述上位机与电磁铁电连接。

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