CN114138026A - 沉箱自动化加水工艺 - Google Patents

Abstract

一种沉箱自动化加水工艺，步骤如下：步骤S1：沉箱顶板中央安装的倾角仪实时测量沉箱当前的姿态，并将测得的姿态信息发送给沉箱上安装的控制器；步骤S2：控制器根拒姿态信息，控制沉箱翘起部位所安装的电动执行器运行，电动执行器通过传动机构驱动对应的加水阀门打开，向沉箱翘起部位的内部加水；步骤S3：当沉箱翘起部位恢复水平，控制器控制该部位所处电动执行器运行，电动执行器关闭加水阀门。本发明实施例中通过倾角仪对沉箱姿态的测量，控制电动执行器驱动对应的加水阀门进行开关，调整沉箱的加水量，将沉箱调整至水平状态，保证沉箱沉放作业的顺畅进行，加水阀门的开关调整自动化进行，无须人员在沉箱上进行操作。

Description

沉箱自动化加水工艺

技术领域

本发明属于港口、海岸工程技术领域，尤其涉及一种沉箱自动化加水工艺。

背景技术

沉箱是用于码头或者防波堤等工程的一种有底的箱型结构，可通过调节箱内压载水控制沉箱下沉或漂浮。沉箱陆上预制完成后通常采用半潜船拖运至施工现场，然后加压载水至自身漂浮稳定状态，通过拖轮拖带至沉放安装位置压载沉放安装，如果沉箱自身稳定不足，则需要起重船助浮等工艺进行安装。

目前沉箱压载下潜采用的是沉箱底部设计的进水孔，压载作业时沉箱顶部工人通过手动阀门打开进水孔，进水速度通过阀门控制。常规沉箱出运工艺，沉箱顶部通常要有10-14个工人作业，进行吊装索挂钩，摘钩，压载水位观测，数据记录，拖运缆绳安装拆除等作业，沉箱在出运过程中处于海上漂浮状态，若遇到突发状况，比如沉箱漏水、拖曳缆绳断裂等，工人无法及时撤离沉箱，严重时沉箱倾覆极易造成重大人员伤亡。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种沉箱自动化加水工艺，以解决当前沉箱沉放工艺需要工人长时间进行现场操作存在较大安全风险的问题。

本发明提供一种沉箱自动化加水工艺，用于对沉箱的多个加水阀门进行控制，步骤如下：

步骤S1：沉箱顶板中央安装的倾角仪实时测量沉箱当前的姿态，并将测得的姿态信息发送给沉箱上安装的控制器；

步骤S2：控制器根拒姿态信息，控制沉箱翘起部位所安装的电动执行器运行，电动执行器通过传动机构驱动对应的加水阀门打开，向沉箱翘起部位的内部加水；

步骤S3：当沉箱翘起部位恢复水平，控制器控制该部位所处电动执行器运行，电动执行器关闭加水阀门。

本技术方案根据倾角仪测定的沉箱倾斜状况，控制器通过电动执行器自动化地对加水阀门的开关调节，实现沉箱拖行过程中姿态的稳定，工人能够撤离现场，安全性高。

在其中一些实施例中，步骤S2之前，进行如下步骤：

沉箱顶板对角等高度位置安装的两个GPS定位装置分别实时检测对应位置的三坐标信息，并将三坐标信息均发送至控制器；

控制器根拒两个三坐标信息计算出沉箱当前的姿态，并将算出的姿态信息与同时刻倾角仪测得的姿态信息进行差值运算；

若姿态信息差值的绝对值大于设定误差阈值，控制器则根据算出的姿态信息作为依据，进入步骤S2，控制沉箱翘起部位所处电动执行器运行；若姿态信息差值的绝对值小于等于设定误差阈值，控制器则根据测得的姿态信息作为依据，进入步骤S2，控制沉箱翘起部位所处电动执行器运行。

本技术方案通过GPS测算与倾角仪直接测量进行对比，避免倾角仪损坏时控制器根拒错误数据进行控制，从而保证沉箱控制依据的准确性。

在其中一些实施例中，设定误差阈值为0.01度。本技术方案保证控制器控制依据的精确性。

在其中一些实施例中，沉箱分为多个独立的加水区，在进行步骤S2时，控制器控制沉箱翘起部位所属加水区的电动执行器运行，打开对应加水区的加水阀门打开，向沉箱翘起部位所处加水区的内部加水。本技术方案通过将沉箱内部空间分区并进行分区加水，沉箱的姿态调整更加迅速。

在其中一些实施例中，步骤S1之前，进行如下步骤：

控制器控制电动执行器将各个加水阀门打开；

各个加水区装设的液位计实时将测得的液位信息发送至控制器，控制器根拒单位时间内液位的变量测算出各个加水区当前的加水速度；

控制器实时将测算出的加水速度中的最大加水速度分别与其他加水速度进行差值运算；

若加水速度差值的绝对值大于设定速度阈值，控制器则控制对应加水区的电动执行器运行，增加对应加水阀门的开度，直至该加水区加水速度与当前最快加水速度差值的绝对值小于等于设定速度阈值；

液位计测得的液位达到设定液位值时，控制器控制对应加水区的电动执行器，关闭该加水区的加水阀门。

本技术方案通过液位计测得的加水速度对加水阀门开度进行控制，使各个加水区加水速度基本相同，保证各个区域加水量基本相同，沉箱下沉的过程中更加平稳。

基于上述技术方案，本发明实施例中通过倾角仪对沉箱姿态的测量，控制电动执行器驱动对应的加水阀门进行开关，调整沉箱的加水量，将沉箱调整至水平状态，保证沉箱沉放作业的顺畅进行，加水阀门的开关调整自动化进行，无须人员在沉箱上进行操作，在遇到突发情况下能够最大程度的保证人员安全，解决了当前沉箱沉放工艺需要工人长时间进行现场操作存在较大安全风险的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明沉箱自动化加水工艺中沉箱结构示意图一；

图2为本发明沉箱自动化加水工艺中沉箱的结构示意图二；

图中：

1、控制器；2、电动执行器；3、倾角仪；4、传动机构；5、液位计；6、GPS定位装置；

A、沉箱；B、加水阀门；C、加水区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至2所示，在本发明沉箱自动化加水工艺的一个示意性实施例中，用于对沉箱的多个加水阀门进行控制。沉箱A的底部具有多个加水阀门B，并分散分布，使沉箱A的四角均有与其临近的加水阀门B。

该沉箱自动化加水工艺步骤如下：

步骤S1：沉箱A顶板中央安装的倾角仪3实时测量沉箱当前的姿态，并将测得的姿态信息发送给沉箱A上安装的控制器1；

步骤S2：控制器1根拒姿态信息，能够获知沉箱当前与水平面的夹角以及沉箱A翘起部位的所处方位，控制器1控制沉箱A翘起部位所安装的电动执行器2运行，电动执行器2通过传动机构4驱动沉箱A翘起部位所处的加水阀门B打开，向沉箱A翘起部位的内部加水；

步骤S3：控制器1实时获得倾角仪3测得的姿态信息，当沉箱A翘起部位恢复水平，控制器1控制该部位所处电动执行器2运行，电动执行器2关闭加水阀门。

为了确定沉箱A翘起所要控制的电动执行器2，则将沉箱A在水平面上进行分区，各个分区围绕沉箱A的中轴线，每个分区具有一个加水阀门B以及能够对其驱动的一个电动执行器2。沉箱A翘起最高的位置所属的分区，即为控制器1所要控制的分区，控制器1则控制该分区的电动执行器2运行，打开该分区的加水阀门B。

在进行上述步骤之前，承载沉箱A的半潜船下潜，同时向控制器1发送控制指令，控制器1控制电动执行器2将各个加水阀门B打开，水通过加水阀门B进入沉箱A内，直至沉箱A内液位达到设定值，电动执行器2将全部加水阀门B关闭。半潜船下沉至预定深度，沉箱A平稳飘起，用缆绳将沉箱A与拖轮相连。拖轮拖拽沉箱A至所需位置，沉箱A被拖拽移动的过程中，按照上述沉箱自动化加水工艺，对沉箱A的姿态进行控制，保证拖行过程中沉箱A保持平稳。

在上述示意性实施例中，沉箱自动化加水装置通过倾角仪实时检测沉箱的姿态，根据姿态情况控制电动执行器控制加水阀门开闭，实现沉箱拖行过程中的动态调整，保证沉箱移动过程保持水平，加水阀门的开关调整自动化进行，无须人员在沉箱上进行操作，在遇到突发情况下能够最大程度的保证人员安全，解决了当前沉箱沉放工艺需要工人长时间进行现场操作存在较大安全风险的问题。

在一些实施例中，为了避免倾角仪出现损坏，控制器1按照错误的姿态信息进行加水阀门B的控制，则在步骤S2之前，进行如下步骤：

沉箱A顶板对角等高度位置安装的两个GPS定位装置6分别实时检测对应位置的三坐标信息，并将三坐标信息均发送至控制器；

由于两个GPS定位装置6在沉箱A上的安装高度一致，控制器1根拒两个三坐标信息中的海拔坐标以及经纬坐标信息，能够计算出沉箱A当前相对于水平面的夹角以及沉箱A翘起部位的所处方位，即控制器1计算出沉箱当前的姿态，并将算出的姿态信息与同时刻倾角仪3测得的姿态信息进行差值运算；

若姿态信息差值的绝对值大于设定误差阈值，则说明两者测量结果差距过大，控制器1则以GPS定位装置6的测量为准，根据算出的姿态信息作为调整依据，进入步骤S2，控制沉箱A翘起部位所处电动执行器2运行；若姿态信息差值的绝对值小于等于设定误差阈值，则说明两者测量结果差距较小，倾角仪3运行正常，控制器1则根据测得的姿态信息作为依据，进入步骤S2，控制沉箱A翘起部位所处电动执行器2运行。

通过两个对角的GPS定位装置6进行沉箱倾斜状态的测定，保证沉箱A姿态测量的准确性，作为倾角仪3的冗余，保证控制器1按照准确的数据对加水阀门B进行控制，保证沉箱A拖行过程中的姿态稳定。

在一些实施例中，为了进一步保证精确性，设定误差阈值为0.01度。若倾角仪3测得的倾斜角度与GPS测算出的倾斜角度差异大于0.01度，则认定倾角仪损坏，保证控制器1控制的精确性。

在一些实施例中，沉箱A分为多个独立的加水区C，加水区C之间互不相通，加水区C围绕沉箱A的中轴线布置，每个加水区C具有一个加水阀门B以及能够对其驱动的一个电动执行器2。在进行步骤S2时，控制器1控制沉箱A翘起部位最高的位置所属的加水区，即控制器1控制沉箱A翘起部位所属加水区C的电动执行器运行，打开对应加水区C的加水阀门B打开，向沉箱A翘起部位所处加水区C的内部加水。加水区C将沉箱A内部空间分为多个独立的空间，从而在沉箱A加水控制中，使加水阀门B对沉箱A内的单独空间进行加水，使沉箱A该部位水量快速增加，其他空间内水量不便，从而将沉箱A更快速地调整至水平状态，提高调节速度，保证拖行平稳。

在一些实施例中，为了在沉箱A下水过程中，保证沉箱A的平稳性，步骤S1之前，进行如下步骤：

承载沉箱A的半潜船下潜，控制器1控制电动执行器2将各个加水阀门B打开；

各个加水区C装设的液位计5实时将测得的液位信息发送至控制器1，控制器1根拒单位时间内液位的变量以及已知的加水区C水平截面积，测算出各个加水区C当前的加水速度；

控制器1选出测算出加水速度中的最大加水速度，并将最大加水速度分别与其他测算出的加水速度进行差值运算；

若差值运算得出加水速度差值的绝对值大于设定速度阈值，控制器1则控制对应加水区C的电动执行器2运行，增加对应加水阀门B的开度，直至该加水区C加水速度与当前最快加水速度差值的绝对值小于等于设定速度阈值，则停止加水阀门B开度的增加，保持加水阀门B开度不便；

液位计5测得的液位达到设定液位值时，控制器1控制对应加水区C的电动执行器2，关闭该加水区C的加水阀门B，此时沉箱A达到设定的漂浮状态，即可连接缆绳，由拖轮进行拖拽。

上述步骤中，若多个加水区C的加水速度差值的绝对值大于设定速度阈值，则同时增加这些加水区C对应加水阀门B的开度，直至该加水区C的加水速度差值的绝对值小于等于设定速度阈值，则停止加水阀门B开度的增大，保持开度不便。

通过对加水速度的控制，使各个加水区能够更快度的达到加水速度的一致，从而使各个加水区的加水量保持基本相同，沉箱各个位置下沉的速度基本相同，沉箱下沉的过程中保持平稳，避免沉箱下沉过程中倾斜，从而对半潜船造成冲击，保证半潜船的使用寿命。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种沉箱自动化加水工艺，用于对沉箱的多个加水阀门进行控制，其特征在于，步骤如下：

步骤S1：沉箱顶板中央安装的倾角仪实时测量沉箱当前的姿态，并将测得的姿态信息发送给沉箱上安装的控制器；

步骤S2：控制器根拒姿态信息，控制沉箱翘起部位所安装的电动执行器运行，电动执行器通过传动机构驱动对应的加水阀门打开，向沉箱翘起部位的内部加水；

步骤S3：当沉箱翘起部位恢复水平，控制器控制该部位所处电动执行器运行，电动执行器关闭加水阀门。

2.根据权利要求1所述的沉箱自动化加水工艺，其特征在于，步骤S2之前，进行如下步骤：

沉箱顶板对角等高度位置安装的两个GPS定位装置分别实时检测对应位置的三坐标信息，并将三坐标信息均发送至控制器；

控制器根拒两个三坐标信息计算出沉箱当前的姿态，并将算出的姿态信息与同时刻倾角仪测得的姿态信息进行差值运算；

若姿态信息差值的绝对值大于设定误差阈值，控制器则根据算出的姿态信息作为依据，进入步骤S2，控制沉箱翘起部位所处电动执行器运行；若姿态信息差值的绝对值小于等于设定误差阈值，控制器则根据测得的姿态信息作为依据，进入步骤S2，控制沉箱翘起部位所处电动执行器运行。

3.根据权利要求2所述的沉箱自动化加水工艺，其特征在于，所述设定误差阈值为0.01度。

4.根据权利要求1所述的沉箱自动化加水工艺，其特征在于，所述沉箱分为多个独立的加水区，在进行步骤S2时，控制器控制沉箱翘起部位所属加水区的电动执行器运行，打开对应加水区的加水阀门打开，向沉箱翘起部位所处加水区的内部加水。

5.根据权利要求4所述的沉箱自动化加水工艺，其特征在于，步骤S1之前，进行如下步骤：控制器控制电动执行器将各个加水阀门打开；

各个加水区装设的液位计实时将测得的液位信息发送至控制器，控制器根拒单位时间内液位的变量测算出各个加水区当前的加水速度；

控制器实时将测算出的加水速度中的最大加水速度分别与其他加水速度进行差值运算；

若加水速度差值的绝对值大于设定速度阈值，控制器则控制对应加水区的电动执行器运行，增加对应加水阀门的开度，直至该加水区加水速度与当前最快加水速度差值的绝对值小于等于设定速度阈值；

液位计测得的液位达到设定液位值时，控制器控制对应加水区的电动执行器，关闭该加水区的加水阀门。

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