CN204626486U - 绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，其特征是：包括陆地基站、第一组和第二组RTK实时动态控制系统、角度传感器及信息处理系统，所述陆地基站通过已知控制点在陆地建立；所述第一组和第二组RTK实时动态控制系统分别提供铰刀三维定位的数据来源，所述第一组RTK实时动态控制系统固接在绞吸船龙门吊顶部；所述第二组RTK实时动态控制系统安装在驾驶室顶部；所述角度传感器固接在铰刀桥梁尾端平面上；所述信息处理系统安装在绞吸船驾驶室内。有益效果：利用RTK实时动态控制系统实现船体固定点实时三维坐标的精确测量，结合相应船体参数实现无验潮铰刀精确下放三维定位技术。
Description
技术领域
本实用新型属于疏浚工程定位技术，尤其涉及一种绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统。
背景技术
疏浚工程分为基建性疏浚和维护性疏浚两大类，以基建性疏浚工程居多，主要工程为开挖港池、航道、岸坡等区域，是开发、维护航道、港口水域的主要手段。由于疏浚工程的施工产品无法直观检验，只能通过水深测图来评定，对绞吸船而言，其超挖、超宽限值相比铰刀尺寸为同一数量级，故其施工质量较难控制。绞吸船开挖港池、航道、泊位及岸坡质量层时，需采取精确的控制技术，对绞刀准确实施三维定位，尽量避免超深、超宽开挖，保证各施工区域施工质量受控。
目前，原有绞吸船平面定位采用两台DGPS接收卫星信号，由于两台DGPS相对于船体平面位置固定，因此可通过其平面坐标计算得到耳轴中心的平面坐标，继而通过铰刀桥梁长度及铰刀桥梁倾角确定铰刀平面坐标。由于DGPS为伪距差分原理，其平面定位精度一般，误差可达1-3m。
原有绞吸船高程定位采取整合潮位及吃水的经验方法，即铰刀下放深度由船台高度、桥架长度、桥梁倾角、潮水水位、船舶吃水实时经验值共同确定。船舶驾驶舱挖泥系统整合以上数值，最终得到铰刀实时三维坐标。由于潮水水位实时变化，且受潮位仪测量精度影响，实时潮位与船舶吃水测量存在明显误差，因此该方法将在一定程度上造成绞刀高程定位出现偏差，其值可超过1m，对施工质量控制产生不利影响。
疏浚工程施工时，需严格控制铰刀下放位置，其定位出现误差会造成浅点过多或局部超深现象，浅点需再次动用挖泥船扫浅，严重影响施工工期并导致施工成本增加，若超深过多也会引起成本增加、施工进度滞后、质量不合格等诸多问题。
如前所述，原系统受潮位和船舶吃水等影响存在定位误差，如何最大程度减小上述因素的影响是提高挖泥船定位准确度的关键。
综上，目前原铰刀定位系统由于使用潮位及船舶吃水值，因而存在较大弊端，鉴于疏浚工程验收标准日益严格，其超深超宽量均有严格界定，铰刀直径与之处于同一数量级，针对上述情况，采取更加精确的方式来严格实施铰刀定位，更好地改进疏浚开挖工艺已经成为疏浚工程的必然趋势。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统,适用于绞吸船施工时铰刀精确下放定位，利用RTK实时动态控制系统通过陆地基站获取船体固定点三维坐标，基于船体结构刚性连接假设，结合相应船体尺寸及角度传感器，实现铰刀的精确三维定位。
本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，其特征是：包括陆地基站、第一组和第二组RTK实时动态控制系统、角度传感器及信息处理系统，所述陆地基站通过已知控制点在陆地建立；所述第一组和第二组RTK实时动态控制系统分别提供铰刀三维定位的数据来源，所述第一组RTK实时动态控制系统固接在绞吸船龙门吊顶部，提供该点的平面坐标；所述第二组RTK实时动态控制系统安装在驾驶室顶部，提供该点的三维坐标；所述角度传感器固接在铰刀桥梁尾端平面上，并与铰刀桥梁同步转动，提供铰刀桥梁施工时的水平倾角；所述信息处理系统安装在绞吸船驾驶室内。
所述RTK实时动态控制系统采用实时动态差分式GPS测量装置。
所述第一组RTK实时动态控制系统接收卫星信号及实时差分信号，整合后得到其所在位置的平面坐标，所述平面坐标精度为0.03m。
所述第二组RTK实时动态控制系统接收卫星信号及实时差分信号，整合后得到其所在位置的三维坐标，所述三维坐标精度为0.03m。
所述角度传感器测量船舶作业时铰刀桥梁相对于水平面的倾角，所述倾角的测量范围为0-60°，所述测量倾角精确到0.005°。
有益效果：与原有定位系统相比，本实用新型优势在于利用RTK实时动态控制系统实现船体固定点实时三维坐标的精确测量，结合相应船体参数实现铰刀精确三维定位。该定位技术彻底摒弃了传统定位方式中船舶吃水及潮位测量对定位产生的误差，大幅提高了铰刀定位精度；上述三维定位计算均通过信息处理系统完成，从而实现无验潮铰刀精确下放定位技术。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型系统工作流程结构示意图。
图中：1-陆地基站、2-第一组RTK实时动态控制系统、3-第二组RTK实时动态控制系统、4-角度传感器、5-信息处理系统、6-绞吸船、7-钢桩、8-铰刀桥梁、9-铰刀、10-绞吸船驾驶室、11-基准面，12-绞吸船龙门吊。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
实施例
详见附图1，本实施例提供了一种绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，包括陆地基站1、第一组和第二组RTK实时动态控制系统2、3、角度传感器4及信息处理系统5，所述陆地基站通过已知控制点在陆地建立；所述已知控制点由工程建设单位提供，该点为施工区域附近地面某固定点，其三维坐标已通过GPS静态测量得出；所述第一组和第二组RTK实时动态控制系统分别提供铰刀三维定位的数据来源，所述第一组RTK实时动态控制系统固接在绞吸船龙门吊12顶部，提供该点的平面坐标；所述第二组RTK实时动态控制系统安装在驾驶室10顶部，提供该点的三维坐标；所述角度传感器固接在铰刀桥梁尾端平面上，并与铰刀桥梁同步转动，提供铰刀桥梁施工时的水平倾角；所述信息处理系统安装在绞吸船驾驶室内，所述已知控制点为坐标系下的已知点，陆地基站接收卫星信号与已知坐标对比，并将得到的实时差分信号发送给第一组和第二组RTK实时动态控制系统，RTK实时动态控制系统整合铰刀的三维定位数据。所述RTK实时动态控制系统采用实时动态差分式GPS测量装置。所述第一组RTK实时动态控制系统接收卫星信号及所述实时差分信号，整合后得到其所在位置的平面坐标，所述平面坐标精度为0.03m。所述第二组RTK实时动态控制系统接收卫星信号及所述实时差分信号，整合后得到其所在位置的三维坐标，所述三维坐标精度为0.03m。所述角度传感器测量船舶作业时铰刀桥梁相对于水平面的倾角，所述倾角的测量范围为0-60°，所述测量倾角精确到0.005°。
工作原理及定位过程
平面定位
本实用新型采用两台RTK(载波相位差分原理)移动台取代原有的DGPS信标机进行平面定位，由于RTK采用载波相位差分原理，其精度可达厘米级，极大提高了疏浚船舶平面定位精度。目前通过调试及校核，新系统平面定位精度已达50cm之内，相比原有系统1-3m的精度有显著提高。采用两台DGPS相对于船体平面位置固定，可通过其平面坐标计算得到耳轴中心的平面坐标，继而通过铰刀桥梁长度及铰刀桥梁倾角确定铰刀平面坐标。
高程定位
(1)根据已知控制点预先在陆地设置基站1，其距离绞吸船6的距离可设置为15公里以内，5公里为最优；第一组RTK实时动态控制系统2安装在绞吸船龙门吊顶部固定点，第二组RTK实时动态控制系统3安装在驾驶室10顶部固定点，且应安装在较高的位置，以避开船体周围设备以及船后钢桩7的信号干扰，精密测量确定RTK实时动态控制系统3安装位置距离铰刀桥梁8耳轴中心的垂直距离Hw；角度传感器4安装在绞吸船铰刀桥梁尾端平面；
(2)绞吸船6在施工区域停船驻位，施工时，所述基站接收卫星信号与已知坐标对比并将得到的实时差分信号发送给所述两组RTK实时动态控制系统。RTK实时动态控制系统2通过接收卫星信号与差分信号计算其所在位置的平面坐标并将该信号传送至信息处理系统；RTK实时动态控制系统3通过接收卫星信号与差分信号计算其所在位置的三维坐标，并将平面坐标信号传送至信息处理系统用于铰刀平面定位，将高程信号传送至信息处理系统用于铰刀高程定位；铰刀下放时，通过角度传感器4实测铰刀桥梁倾角θ并将该信号输出至信息系统用于铰刀9三维定位；信息处理系统接收上述数据信号，结合系统中预先输入的两组RTK实时动态控制系统安装位置坐标、铰刀桥梁长度、RTK实时动态控制系统3安装位置距耳轴中心的垂直距离等船机尺寸可得铰刀相对基准面11的下放位置，通过调试及校核，铰刀平面定位误差可以控制在50cm之内，高程定位误差已控制在10cm之内。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，其特征是：包括陆地基站、第一组和第二组RTK实时动态控制系统、角度传感器及信息处理系统，所述陆地基站通过已知控制点在陆地建立；所述第一组和第二组RTK实时动态控制系统分别提供铰刀三维定位的数据来源，所述第一组RTK实时动态控制系统固接在绞吸船龙门吊顶部，提供该点的平面坐标；所述第二组RTK实时动态控制系统安装在驾驶室顶部，提供该点的三维坐标；所述角度传感器固接在铰刀桥梁尾端平面上，并与铰刀桥梁同步转动，提供铰刀桥梁施工时的水平倾角；所述信息处理系统安装在绞吸船驾驶室内。
2.根据权利要求1所述的绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，其特征是：所述RTK实时动态控制系统采用实时动态差分式GPS测量装置。
3.根据权利要求1或2所述的绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，其特征是：所述第一组RTK实时动态控制系统接收卫星信号及实时差分信号，并整合后得到其所在位置的平面坐标，所述平面坐标精度为0.03m。
4.根据权利要求1或2所述的绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，其特征是：所述第二组RTK实时动态控制系统接收卫星信号及实时差分信号，并整合后得到其所在位置的三维坐标，所述三维坐标精度为0.03m。
5.根据权利要求1所述的绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确定位系统，其特征是：所述角度传感器测量船舶作业时铰刀桥梁相对于水平面的倾角，所述倾角的测量范围为0-60°，所述测量倾角精确到0.005°。
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| CN104818740A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-08-05 | 天津港航工程有限公司 | 绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确下放方法及其精确下放定位系统 |
| CN112081167A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-15 | 镇江市亿华系统集成有限公司 | 高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法 |
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| CN104818740B (zh) * | 2015-03-16 | 2017-04-19 | 天津港航工程有限公司 | 绞吸式挖泥船铰刀无验潮精确下放方法及其精确下放定位系统 |
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