CN114910978A - 海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台及其工作方法,包括:浮力系统、装置主体、连接段和无线传输系统,装置主体包括平台机架,浮力系统呈六方体包裹在其6个侧壁上,其内部安装有贯入机构、防沉陷板、液压站、液压贯入控制仓、总体控制、数据采集仓;连接段包括橡胶气管和水密电缆,水密电缆连接总体控制和无线传输系统,橡胶气管连接浮力系统。平台采用静力式贯入方式,具有自主升沉式设计,可以使用小型船舶完成装置的布放回收;平台配置波潮仪、海流计等传感器,对沉积物和边界层进行综合监测,能够更好的解释海洋动力与工程地质灾害的相互作用;装置配置无线传输模块,实时将数据反馈至实验室,降低了对操作人员的要求。

Description

海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台及其工作方法
技术领域
本发明涉及海洋工程地质、海底原位长期观测技术领域,具体而言,特别涉及一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台及其工作方法。
背景技术
相较于陆地,海洋工程地质环境复杂,海底沉积物工程性质差,发育多种类型的工程动力地质作用,如海底滑坡与浊流、地震与构造活动、天然气水合物分解、沉积物液化、海底地形的侵蚀与堆积变化等。对海底沉积物和边界层开展原位长期监测,可以揭示各类海洋工程动力地质作用的发生过程,从而建立其相互关系,全面认识灾害发生的机理,实现工程地质灾害的预报预警。沉积物声学测量探杆、沉积物电阻率测量探杆、沉积物孔隙水压力监测探杆是目前最为常见的原位监测探杆,其中海底电阻率量测法、海底沉积物声学量测均可以有效反演土体物理性质长期变化,而孔压监测可以用于研究海床液化的过程。
探杆贯入方式主要有重力式贯入和静力式贯入两种方式,其中重力式贯入方式存在贯入深度无法控制、扰动大、贯入姿态不可控等问题,静力触探贯入方式深度、姿态可控,是目前最为常用的贯入方法。但是静力触探装置一般尺寸大,布放回收过程非常复杂,必须使用专业的海洋工程船舶。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提供了一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台及其工作方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,包括浮力系统、装置主体、连接段和无线传输系统,浮力系统由18套浮力组件构成,浮力组件每3个一组将浮力系统构成一个六方体,每个浮力组件包括可充气气囊和包裹在其外部的气囊保护壳,每个可充气气囊的顶端连接高强度气管,高强度气管的一端预留有气嘴,每个可充气气囊的顶端还安装有压力阀;
装置主体包括平台机架,平台机架呈六角柱形,浮力系统呈六方体包裹在其6个侧壁上,其内部竖直安装有贯入机构,位于平台机架正上方中部设有吊点,平台机架底部设有防沉陷板;防沉陷板的上表面设置有液压站、液压贯入控制仓、总体控制、数据采集仓;液压贯入控制仓通过线缆与液压站、贯入机构连接,液压站通过液压管与贯入机构连接并提供动力,贯入机构上竖直活动安装有观测探杆,平台机架的顶面安装有波潮仪和海流计,数据采集仓通讯连接观测探杆,总体控制通讯连接液压贯入控制仓、数据采集仓、波潮仪和海流计。
连接段包括橡胶气管和水密电缆,水密电缆连接总体控制和无线传输系统,橡胶气管的一端连接浮力系统的高强度气管,另一端用堵头封堵或连接船载的充气泵或者真空泵;
无线传输系统采用球形设计包括上半球和下半球,上半球采用亚克力材质,下半球采用316L不锈钢材质,下半球的重量大于上半球,下半球上开设有水密接口与连接段的水密电缆相连,无线传输系统内部布局有用于将观测数据以无线信号的方式发送至陆上实验室的天线和无线转换模块,以及可供电的天阳能电池板,可以实现所述的无线传输系统的长效供电。
作为优选方案,平台机架的外框架结构采用316L不锈钢材料焊接。
作为优选方案,观测探杆为沉积物声学测量探杆、沉积物电阻率测量探杆、沉积物孔隙水压力监测探杆中的一种。
作为优选方案,贯入机构包括机构支架, 机构支架上装有贯入油缸,贯入油缸的两侧设置有滑板,滑板的底部固定安装有固定机械手,滑板滑动安装有移动机械手,贯入油缸能够进行上下动作,带动移动机械手沿着滑板上下移动,贯入油缸的运动速度为2cm/s,固定机械手和移动机械手加持观测探杆,进行加持所述的观测探杆和松开观测探杆动作,观测探杆的顶端安装有探杆导向,可以防止观测探杆抖动,机构支架的顶部设置有探杆位移传感器并与总体控制及总体控制仓通讯连接,用于探测观测探杆向下和向上运动的距离。
进一步地,液压站通过液压管与贯入机构中的贯入油缸、固定机械手和移动机械手相连,液压站内为液压电机和液压油。
进一步地,机构支架、贯入油缸、滑板、固定机械手、移动机械手、探杆导向的外壳均采用316L不锈钢材料。
进一步地,液压贯入控制仓、总体控制仓和数据采集仓的结构相同,均为耐压仓内放置有电池和电子元器件于,耐压仓可防止海水的入侵破坏,电子元器件包括液压贯入控制板、总体控制板或数据采集板中的一种,电池包括液压贯入电池、总体控制电池或数据采集中的一种。
一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台的工作方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1、测试准备工作:测试前需要收集作业区水深资料,了解监测站位的水深;准备船舶一条,船舶使用小型渔船即可,船舶配置包括发电机、真空泵、充气泵;根据站位水深准备足够长的连接段,保证装置在座底的情况下,仍然能够保证无线传输系统出露水面;
S2、装置测试:入水前对装置进行检查,检查各个部件是否正常工作;检查完成后,浮力系统处于充气状态,在码头将装置吊装至水面;
S3、吊车将装置布放至水面后,装置呈漂浮状态,使用脱钩器自动脱钩或者蛙人辅助使装置脱离吊车。将装置的连接段和无线传输系统运输至船舶上;
S4、将装置的吊点与船舶相连,船舶将装置拖至作业点,
S5、到达作业点后,将连接段的橡胶气管连接真空泵并启动,浮力系统的可充气气囊体积变小,装置缓慢下沉直至座底,保持真空泵开启,确保装置座底稳定;
S6、将橡胶气管的专用堵头安装到位,保证橡胶气管不漏气。将连接段和无线传输系统布放至水面;
S7、实验室人员使用具备无线传输功能的计算机连接装置的无线传输系统,对装置的工作参数进行设定,包括贯入深度、贯入启动时间,海流计、波潮仪和观测探杆相关参数;
S8、装置工作后,实验室人员检查数据采集过程是否正常,如果装置工作正常,船舶离开工作站点,装置进行现场原位监测;
S9、完成原位现场监测后,作业船舶开展装置的回收工作。首先实验室操作人员通过无线传输系统控制贯入机构进行探杆回收,直至沉积物内的探杆全部回收完成;
S10、现场人员将无线传输系统和连接段的一端打捞至船舶上,拆出橡胶气管专用堵头,并将橡胶气管连接至充气泵;启动充气泵给可充气气囊充气,浮力系统体积变大,装置上浮,直至出水;
S11、装置出水后,将装置吊点与船舶相连,船舶将装置运至码头并吊装至路面,完成整个工作过程。
本发明由于采用了以上技术方案,与现有技术相比使其具有以下有益效果:1、平台采用高可控性静力式贯入方式,同时具有自主升沉功能,克服了海洋监测设备对专用工程船的依赖,可以使用小型船舶完成装置的布放回收;2、平台通过探杆对沉积物进行监测,通过波潮仪、海流计等传感器对边界层开展监测,实现了对沉积物和边界层的综合、多要素监测,能够更好的解释海洋动力与工程地质灾害的相互作用;3、装置配置无线传输模块,实时了数据的智能化反馈,技术人员在实验室对设备进行操作,从而降低了对现场操作人员的要求。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台;
图2为浮力系统示意图;
图3为装置主体示意图;
图4为贯入机构示意图;
图5为液压贯入控制仓(总体控制仓、数据采集仓)示意图;
图6为无线传输系统示意图;
图7为装置工作流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图1至图7对本发明的实施例的海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台及其工作方法进行具体说明。
本发明提出了一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,如图1所示,包括浮力系统1、装置主体2、连接段3和无线传输系统6,如图2所示,浮力系统1由18套浮力组件200构成,浮力组件200每3个一组将浮力系统1构成一个六方体,每个浮力组件200包括可充气气囊202和包裹在其外部的气囊保护壳201,每个可充气气囊202的顶端连接高强度气管203,高强度气管203的一端预留有气嘴205,用于连接船载真空泵或者充气泵;每个可充气气囊202的顶端还安装有压力阀204;压力阀204可以进行压力控制,当可充气气囊202内外压差过大时,可以自动放气,避免压力过大造成损坏。浮力系统1主要用于控制装置的下沉和上浮,当气管203跟真空泵连接时,可充气气囊202体积变小,装置浮力减小,实现下沉直至座底;气管203连接充气泵时,可充气气囊202体积变大,装置浮力增大,实现装置上浮至水面。
如图3所示,所述装置主体2包括平台机架301,平台机架301呈六角柱形,浮力系统1呈六方体包裹在其6个侧壁上,其内部竖直安装有贯入机构303,位于平台机架301正上方中部设有吊点311,平台机架301底部设有防沉陷板310;吊点309主要用于装置上下水过程的起吊以及站点之间移动的牵引,防沉陷板310可以有效防止整个系统在超软土中的沉陷。装置的贯入功能主要通过所述液压贯入控制仓304、液压站302、贯入机构303实现。防沉陷板310的上表面设置有液压站302、液压贯入控制仓304、总体控制306、数据采集仓307;液压贯入控制仓304通过线缆与液压站302、贯入机构303通讯控制连接,液压站302通过液压管与贯入机构303连接并提供动力,贯入机构303上竖直活动安装有观测探杆305,观测探杆305为沉积物声学测量探杆、沉积物电阻率测量探杆、沉积物孔隙水压力监测探杆中的一种。平台机架301的顶面安装有波潮仪308和海流计309,波潮仪308主要进行波浪和潮位的监测,所述的海流仪309主要进行平台周边海流的监测,两者的布放可以获取平台布放海底期间的波浪、潮位、海流的变化,通过水动力与土力学参数的比对,研究灾害发生的动力机制。数据采集仓307通讯连接观测探杆305,总体控制306通讯连接液压贯入控制仓304、数据采集仓307、波潮仪308和海流计309。
连接段3包括橡胶气管和水密电缆,水密电缆连接总体控制306和无线传输系统6,橡胶气管的一端连接浮力系统的高强度气管203,另一端用专用堵头封堵或连接船载的充气泵或者真空泵,用于装置下沉或者上浮阶段;
如图6所示,无线传输系统6采用球形设计包括上半球601和下半球602,上半球601采用亚克力材质,下半球602采用316L不锈钢材质,下半球602的重量大于上半球601,保证无线传输系统姿态相对稳定。下半球602上开设有水密接口606与连接段3的水密电缆相连,无线传输系统6内部布局有用于将观测数据以无线信号的方式发送至陆上实验室的天线603和无线转换模块604,以及用于供电的天阳能电池板605,可以实现所述的无线传输系统6的长效供电。
平台机架301的外框架结构采用316L不锈钢材料焊接,316L不锈钢材料可以防止设备长期在海水中使用产生锈蚀。
如图4所示,贯入机构303包括机构支架401, 机构支架401上装有贯入油缸402,贯入油缸402的两侧设置有滑板403,滑板403的底部固定安装有固定机械手404,滑板403滑动安装有移动机械手405,贯入油缸402能够进行上下动作,带动移动机械手405沿着滑板403上下移动,贯入油缸402的运动速度为2cm/s,固定机械手404和移动机械手405加持观测探杆305,进行加持所述的观测探杆305和松开观测探杆305动作,移动机械手405可以在所述的滑板403上上下移动,而固定机械手404固定于滑板403的底部。固定机械手404松开所述的观测探杆305,移动机械手405加持观测探杆305,贯入油缸402向下动作,实现观测探杆305的向下贯入;贯入油缸402向下运动到底以后,固定机械手404加持观测探杆305,移动机械手405松开观测探杆305并随贯入油缸402向上移动,移动到顶以后,移动机械手405加持观测探杆305,固定机械手404松开,开始第二个行程的贯入动作。通过行程之间的转化,理论上可以完成任意深度的贯入。完成监测后,进行开始观测探杆305拔出,所述的固定机械手松开404,所述的移动机械手405夹紧,移动机械手405随贯入油缸402向上运动,实现所述的观测探杆305的拔出;第一个行程结束以后,固定机械手404夹紧,移动机械手405松开并随贯入油缸402向下移动,实现复位,开始第二个行程的拔出动作。观测探杆305的顶端安装有探杆导向406,可以防止观测探杆305抖动,机构支架401的顶部设置有探杆位移传感器407并与总体控制及总体控制仓306通讯连接,用于探测观测探杆305向下和向上运动的距离。
液压站302通过液压管与贯入机构303中的贯入油缸402、固定机械手404和移动机械手405相连,液压站302内为液压电机和液压油。
机构支架401、贯入油缸402、滑板403、固定机械手404、移动机械手405、探杆导向406的外壳均采用316L不锈钢材料。
如图5所示,液压贯入控制仓304、总体控制仓306和数据采集仓307的结构相同,均为耐压仓内放置有电池502和电子元器件501于,耐压仓可防止海水的破坏,电子元器件501包括液压贯入控制板、总体控制板或数据采集板中的一种,电池502包括液压贯入电池、总体控制电池或数据采集中的一种。液压贯入控制板主要接收总体控制板的命令,并通过操控所述液压站302和所述的贯入机构303实现该命令,并反馈至总体控制板。液压贯入电池主要用于给所述的液压站302和液压贯入控制板供电。总体控制板是整个装置的控制中心,负责所有命令的下发上传和装置运行状态的监控。所述的总体控制板设置一系列装置保护机制,当监测到某个部件工作异常时,自动停止工作,并反馈至实验室。所述的总体控制电池为总体控制板供电。数据采集板主要负责所述观测探杆305的数据采集,并将测试数据传输至总体控制板。数据采集电池主要给观测探杆和数据采集板供电。
一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台的工作方法,其特征在于,如图7所示,具体包括以下步骤:
S1、测试准备工作:测试前需要收集作业区水深资料,了解监测站位的水深;准备船舶一条,船舶使用小型渔船即可,船舶配置包括发电机、真空泵、充气泵;根据站位水深准备足够长的连接段,保证装置在座底的情况下,仍然能够保证无线传输系统出露水面;
S2、装置测试:入水前对装置进行检查,检查各个部件是否正常工作;检查完成后,浮力系统处于充气状态,在码头将装置吊装至水面;
S3、吊车将装置布放至水面后,装置呈漂浮状态,使用脱钩器自动脱钩或者蛙人辅助使装置脱离吊车。将装置的连接段和无线传输系统运输至船舶上;
S4、将装置的吊点与船舶相连,船舶将装置拖至作业点,如图7中的701所示。
S5、到达作业点后,将连接段的橡胶气管连接真空泵并启动,浮力系统的可充气气囊体积变小,装置缓慢下沉直至座底,保持真空泵开启,确保装置座底稳定;
S6、将橡胶气管的专用堵头安装到位,保证橡胶气管不漏气。将连接段和无线传输系统布放至水面;如图7中的702所示。
S7、实验室人员使用具备无线传输功能的计算机连接装置的无线传输系统,对装置的工作参数进行设定,包括贯入深度、贯入启动时间,海流计、波潮仪和观测探杆相关参数;
S8、装置工作后,实验室人员检查数据采集过程是否正常,如果装置工作正常,船舶离开工作站点,装置进行现场原位监测,装置工作状态见图7中的703所示;
S9、完成原位现场监测后,作业船舶开展装置的回收工作。首先实验室操作人员通过无线传输系统控制贯入机构进行探杆回收,直至沉积物内的探杆全部回收完成;
S10、现场人员将无线传输系统和连接段的一端打捞至船舶上,拆出橡胶气管专用堵头,并将橡胶气管连接至充气泵;启动充气泵给可充气气囊充气,浮力系统体积变大,装置上浮,直至出水,见图7中的704所示;
S11、装置出水后,将装置吊点与船舶相连,船舶将装置运至码头并吊装至路面,完成整个工作过程。
在本发明的描述中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定,术语“上”、“下”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“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,包括浮力系统(1)、装置主体(2)、连接段(3)和无线传输系统(6),其特征在于,所述浮力系统(1)由18套浮力组件(200)构成,浮力组件(200)每3各一组将浮力系统(1)构成一个六方体,每个浮力组件(200)包括可充气气囊(202)和包裹在其外部的气囊保护壳(201),每个可充气气囊(202)的顶端连接高强度气管(203),高强度气管(203)的一端预留有气嘴(205),每个可充气气囊(202)的顶端还安装有压力阀(204);
所述装置主体(2)包括平台机架(301),平台机架(301)呈六角柱形,浮力系统(1)呈六方体包裹在其6个侧壁上,其内部竖直安装有贯入机构(303),位于平台机架(301)正上方中部设有吊点(311),平台机架(301)底部设有防沉陷板(310);防沉陷板(310)的上表面设置有液压站(302)、液压贯入控制仓(304)、总体控制(306)、数据采集仓(307);液压贯入控制仓(304)通过线缆与液压站(302)、贯入机构(303)通讯控制连接,液压站(302)通过液压管与贯入机构(303)连接并提供动力,贯入机构(303)上竖直活动安装有观测探杆(305),平台机架(301)的顶面安装有波潮仪(308)和海流计(309),数据采集仓(307)通讯连接观测探杆(305),总体控制(306)通讯连接液压贯入控制仓(304)、数据采集仓(307)、波潮仪(308)和海流计(309);
所述连接段(3)包括橡胶气管和水密电缆,水密电缆连接总体控制(306)和无线传输系统(6),橡胶气管的一端连接浮力系统的高强度气管(203),另一端用堵头封堵或连接船载的充气泵或者真空泵;
所述无线传输系统(6)采用球形设计包括上半球(601)和下半球(602),上半球(601)采用亚克力材质,下半球(602)采用316L不锈钢材质,下半球(602)的重量大于上半球(601),下半球(602)上开设有水密接口(606)与连接段(3)的水密电缆相连,无线传输系统(6)内部布局有用于将观测数据以无线信号的方式发送至陆上实验室的天线(603)和无线转换模块(604),以及可供电的天阳能电池板(605),可以实现所述的无线传输系统(6)的长效供电。
2.根据权利要求1所述的一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,其特征在于,所述平台机架(301)的外框架结构采用316L不锈钢材料焊接。
3.根据权利要求1所述的一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,其特征在于,所述观测探杆(305)为沉积物声学测量探杆、沉积物电阻率测量探杆、沉积物孔隙水压力监测探杆中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,其特征在于,所述贯入机构(303)包括机构支架(401), 机构支架(401)上装有贯入油缸(402),贯入油缸(402)的两侧设置有滑板(403),滑板(403)的底部固定安装有固定机械手(404),滑板(403)滑动安装有移动机械手(405),贯入油缸(402)能够进行上下动作,带动移动机械手(405)沿着滑板(403)上下移动,贯入油缸(402)的运动速度为2cm/s,固定机械手(404)和移动机械手(405)加持观测探杆(305),进行加持所述的观测探杆(305)和松开观测探杆(305)动作,观测探杆(305)的顶端安装有探杆导向(406),可以防止观测探杆(305)抖动,机构支架(401)的顶部设置有探杆位移传感器(407)并与总体控制及总体控制仓(306)通讯连接,用于探测观测探杆(305)向下和向上运动的距离。
5.根据权利要求4所述的一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台及其工作方法,其特征在于,所述液压站(302)通过液压管与贯入机构(303)中的贯入油缸(402)、固定机械手(404)和移动机械手(405)相连,液压站(302)内为液压电机和液压油。
6.根据权利要求5所述的一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,其特征在于,所述机构支架(401)、贯入油缸(402)、滑板(403)、固定机械手(404)、移动机械手(405)、探杆导向(406)的外壳均采用316L不锈钢材料。
7.根据权利要求4所述的一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台,其特征在于,所述液压贯入控制仓(304)、总体控制仓(306)和数据采集仓(307)的结构相同,均为耐压仓内放置有电池(502)和电子元器件(501)于,耐压仓可防止海水的破坏,电子元器件(501)包括液压贯入控制板、总体控制板或数据采集板中的一种,电池(502)包括液压贯入电池、总体控制电池或数据采集中的一种。
8.如权利要求1-7所述的一种海上自主升沉式探杆贯入综合监测平台的工作方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1、测试准备工作:测试前需要收集作业区水深资料,了解监测站位的水深;准备船舶一条,船舶使用小型渔船即可,船舶配置包括发电机、真空泵、充气泵;根据站位水深准备足够长的连接段,保证装置在座底的情况下,仍然能够保证无线传输系统出露水面;
S2、装置测试:入水前对装置进行检查,检查各个部件是否正常工作;检查完成后,浮力系统处于充气状态,在码头将装置吊装至水面;
S3、吊车将装置布放至水面后,装置呈漂浮状态,使用脱钩器自动脱钩或者蛙人辅助使装置脱离吊车;将装置的连接段和无线传输系统运输至船舶上;
S4、将装置的吊点与船舶相连,船舶将装置拖至作业点,
S5、到达作业点后,将连接段的橡胶气管连接真空泵并启动,浮力系统的可充气气囊体积变小,装置缓慢下沉直至座底,保持真空泵开启,确保装置座底稳定;
S6、将橡胶气管的专用堵头安装到位,保证橡胶气管不漏气;将连接段和无线传输系统布放至水面;
S7、实验室人员使用具备无线传输功能的计算机连接装置的无线传输系统,对装置的工作参数进行设定,包括贯入深度、贯入启动时间,海流计、波潮仪和观测探杆相关参数;
S8、装置工作后,实验室人员检查数据采集过程是否正常,如果装置工作正常,船舶离开工作站点,装置进行现场原位监测;
S9、完成原位现场监测后,作业船舶开展装置的回收工作;首先实验室操作人员通过无线传输系统控制贯入机构进行探杆回收,直至沉积物内的探杆全部回收完成;
S10、现场人员将无线传输系统和连接段的一端打捞至船舶上,拆出橡胶气管专用堵头,并将橡胶气管连接至充气泵;启动充气泵给可充气气囊充气,浮力系统体积变大,装置上浮,直至出水;
S11、装置出水后,将装置吊点与船舶相连,船舶将装置运至码头并吊装至路面,完成整个工作过程。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115077692A (zh) * 2022-08-22 2022-09-20 山东一唯自动化有限公司 一种流体振动检测装置
CN115522526A (zh) * 2022-11-07 2022-12-27 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 海床式静力触探贯入装备及贯入方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102829770A (zh) * 2012-08-20 2012-12-19 国家海洋技术中心 Gps浮标测波方法和测波系统
CN103144751A (zh) * 2013-02-05 2013-06-12 中国海洋大学 一种滩浅海沉积物强度原位检测装置及方法
CN109405810A (zh) * 2018-12-20 2019-03-01 中国海洋大学 海底原位实时观测系统及方法
CN109870722A (zh) * 2019-03-06 2019-06-11 中国海洋大学 一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台
CN112681277A (zh) * 2020-12-17 2021-04-20 浙江大学滨海产业技术研究院 一种海底多点位静力触探装备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102829770A (zh) * 2012-08-20 2012-12-19 国家海洋技术中心 Gps浮标测波方法和测波系统
CN103144751A (zh) * 2013-02-05 2013-06-12 中国海洋大学 一种滩浅海沉积物强度原位检测装置及方法
CN109405810A (zh) * 2018-12-20 2019-03-01 中国海洋大学 海底原位实时观测系统及方法
CN109870722A (zh) * 2019-03-06 2019-06-11 中国海洋大学 一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台
CN112681277A (zh) * 2020-12-17 2021-04-20 浙江大学滨海产业技术研究院 一种海底多点位静力触探装备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115077692A (zh) * 2022-08-22 2022-09-20 山东一唯自动化有限公司 一种流体振动检测装置
CN115077692B (zh) * 2022-08-22 2022-12-06 山东一唯自动化有限公司 一种流体振动检测装置
CN115522526A (zh) * 2022-11-07 2022-12-27 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 海床式静力触探贯入装备及贯入方法
CN115522526B (zh) * 2022-11-07 2023-02-24 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 海床式静力触探贯入装备及贯入方法

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