CN208421226U - 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统 - Google Patents
一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208421226U CN208421226U CN201821091128.3U CN201821091128U CN208421226U CN 208421226 U CN208421226 U CN 208421226U CN 201821091128 U CN201821091128 U CN 201821091128U CN 208421226 U CN208421226 U CN 208421226U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- real
- time monitoring
- sonar
- fixing seat
- underwater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn - After Issue
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本实用新型属于航道整治工程水下抛石施工技术领域，提供一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统，包括可旋转支座、升降梁、折叠杆、声呐设备、GNSS天线、控制柜、计算机，三台伺服电机在控制柜的触屏上控制旋转、升降、折叠收放三个动作，并显示当前的入水深度，检测的俯仰角度。本实用新型能够用于各种水体浊度、流速、深度，并能对航道整治工程水下抛石进行实时监测。本实用新型还具有检测精度高，速度快，操作简单，成本低等优点，便于在航道整治工程中水下抛石施工的质量检测中推广应用。
Description
技术领域
本实用新型属于航道整治工程水下抛石施工技术领域，具体涉及一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统。
技术背景
在航道整治工程河岸及河滩的治理中，需要在河岸或河滩底部铺设软体排布，在软体排上还需要抛投石块或透水框架，能够减少水流对堤岸或心滩的冲刷。抛石压载技术在工程实践中取得了良好的护岸固滩效果，但也存在着一些问题。目前抛石施工依靠工程船定位，货船靠墩抛石。该施工工艺中抛石区域定位精度不高，由于抛石粒径不均匀，大小混合的抛石在水下的运动距离不一致，导致抛石厚度不能均匀分布、未能达到设计要求、出现漏抛区域。若为了保证工程质量而增量多抛，则会极大地增加工程成本；若未能抛投到位，则事后补抛工作量很大，也会增加工程成本且河岸或河滩受冲刷损毁的风险较大。
现有对抛石厚度及范围检测的手段包括竹竿或测绳测量、潜水员探摸、单波束测量、枯水期查看裸露抛石情况等。这些方法局限性较大，均为事后检测且检测结果抽象。这些方法的缺点在于：1)在水体浑浊度高、能见度低或水流较急的情况下潜水员水下目测或摄像效果差或难以执行，竹竿或者测绳不能完全垂直入水或无法到达抛石顶面，测量结果误差较大；2)枯水期查看裸露抛石情况受时间局限，且对抛石施工质量控制效果不大；3)只能抛石完成以后进行检测，无法在抛石过程中对抛石质量进行实时监控，事后补抛工程量大；4)测量结果抽象，都只能以一些特征点或者特征断面代替整体的抛石着床状态，无法准确判断抛石均匀度和抛石范围，无法精确测量各点的抛石厚度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统，能够用于各种水体浊度、流速、深度，并能对航道整治工程水下抛石进行实时监测。
本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。
一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统，包括可旋转支座、升降梁、折叠杆、声呐设备、GNSS天线、控制柜、计算机，所述可旋转支座包括定座和动座，定座固定在位于甲板上的直线滑轨上，动座通过带外齿的回转轴承与定座连接，回转轴承外齿与驱动齿轮啮合，驱动齿轮与第一伺服电机连接，所述升降梁包括升降固定座、升降杆、直线滑轨导向装置、桁架，所述升降固定座和直线滑轨导向装置均固定在可旋转支座的动座上，直线滑轨导向装置上设有驱动齿轮，升降杆上设有齿条，齿条与驱动齿轮啮合，驱动齿轮与固定在升降固定座上的第二伺服电机连接，升降杆底端与桁架固连，所述折叠杆包括折叠固定座、杆体、下连接板，所述折叠固定座固定在桁架的远端，折叠固定座上设有与杆体顶端连接的驱动转轴，驱动转轴与固定在折叠固定座上的第三伺服电机连接，杆体底端设有下连接板，所述声呐设备通过云台固定在下连接板上，所述杆体上设有GNSS天线，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、云台控制器均与控制柜电联，所述声呐设备、GNSS天线与计算机通讯连接。三台伺服电机在控制柜的触屏上控制旋转、升降、折叠收放三个动作，并显示当前的入水深度，检测的俯仰角度。
在上述技术方案中，所述声呐设备为三维声呐、或多波束声呐、或3D侧扫声呐。
在上述技术方案中，所述升降杆顶端与桁架远端间设有可调拉杆。
本实用新型适用于航道整治工程中河岸及河滩的抛石、抛透水框架压载工序中的水下散抛物范围及厚度的实时监测。
本实用新型运用声学原理对水下抛石质量进行检测，能够适应多种三维点云数据采集设备，克服了水体浊度、流速、深度对检测造成的不利影响；不需要潜水员下水，避免了由此带来的安全隐患，降低了人力成本；本实用新型能够边抛石边检测，能对抛石过程中的质量进行实时监控，当出现或将要出现漏抛区域或者抛石厚度不合格的质量问题时，能够迅速指导现场抛石施工进行调整，从而抛石不合格情况的发生。本实用新型还具有检测精度高，速度快，操作简单，成本低等优点，便于在航道整治工程中水下抛石施工的质量检测中推广应用。
附图说明
图1是抛石船定位抛投施工及实时监测系统安装示意图。
图2是抛投区域及声呐监测示意图。
图3是实时监测系统总体结构示意图。
图4是实时监测系统中可旋转支座部分的结构示意图。
图5是图4的仰视图。
图6是实时监测系统中升降梁部分的结构示意图。
图7是图6的仰视图。
图8是实时监测系统中折叠杆部分的结构示意图。
图9是图8的仰视图。
其中:1.可旋转支座，2.升降梁，3.折叠杆，4.控制柜，5.抛石定位船，6.水面，7.动座，8.定座，9.回转轴承，10.直线滑轨，11.升降固定座，12.升降杆，13.直线滑轨导向装置，14.桁架，15.折叠固定座，16.杆体，17.下连接板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图3至9所示，本实施例提供一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统，包括可旋转支座1、升降梁2、折叠杆3、声呐设备、GNSS天线、控制柜4、计算机，所述可旋转支座1包括定座8和动座7，定座8固定在位于甲板上的直线滑轨10上，动座7通过带外齿的回转轴承9与定座8连接，回转轴承9外齿与驱动齿轮啮合，驱动齿轮与第一伺服电机连接，所述升降梁2包括升降固定座11、升降杆12、直线滑轨导向装置13、三节桁架14，所述升降固定座11和直线滑轨导向装置13均固定在可旋转支座的动座7上，直线滑轨导向装置13上设有驱动齿轮，升降杆12上设有齿条，齿条与驱动齿轮啮合，驱动齿轮与固定在升降固定座上的第二伺服电机连接，升降杆12底端与桁架14固连，所述折叠杆3包括折叠固定座15、杆体16、下连接板17，所述折叠固定座15固定在桁架14的远端，折叠固定座15上设有与杆体16顶端连接的驱动转轴，驱动转轴与固定在折叠固定座上的第三伺服电机连接，杆体16底端设有下连接板17，所述声呐设备通过云台固定在下连接板17上，所述杆体16上设有GNSS天线，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、云台控制器均与控制柜4电联，所述声呐设备、GNSS天线与计算机通讯连接。三台伺服电机在控制柜的触屏上控制旋转、升降、折叠收放三个动作，并显示当前的入水深度，检测的俯仰角度。
在上述实施例中，所述声呐设备可以是三维声呐、或多波束声呐、或3D侧扫声呐。
在上述实施例中，所述升降杆顶端与桁架远端间设有可调拉杆。
如图1、2所示，上述基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统的工作方法，包括以下步骤：
(1)在航道整治工程抛石施工前进行水下地形测量，测量后，划分施工区域网格，抛石定位船在指定网格抛锚定位，根据当时水流的流向、流速确定抛石提前量，货船运载散抛物靠墩进行抛石施工；
(2)在抛石定位船的靠墩侧船舷安装固定实时监测系统，此时实时监测系统处于非工作状态，折叠杆呈水平状折叠靠拢三节桁架，折叠杆和三节桁架位于甲板之上沿船舷停放；
(3)在货船上散抛物全部入水之后，货船离开，下一艘货船靠墩的间隙，实时监测系统的可旋转支座向外旋转，折叠杆打开，使声呐设备位于抛石区域的上游侧，升降杆下降，声呐设备入水深度在1.5米以下且距离水底1.5米以上，控制发射声呐信号，将三维声呐的发射频率控制在1.35MHz，声速调整到1450m/s，信号覆盖范围控制在1～20m，或者将多波束声呐的发射频率控制在0.9～3.75MHz之间，信号覆盖范围控制在5～50m，或者将3D侧扫声呐发射频率控制在450KHz，信号覆盖范围控制在5～100m，云台带动声呐设备进行扫测作业，采集水下地形数据；
(4)计算机接收到云台旋转信号、声呐信号(即实时扫测的抛石数据)和GNSS定位信号，将其导入实时显示测量软件，实时显示测量软件依据云台旋转速度、声呐信号、GNSS定位信号生成地理坐标系中的三维点云水下地形图，其中通过潮位表将三维点云水下地形图中的高程转换为绝对高程；
(5)将施工区域网格的CAD设计图导入实时显示测量软件，与步骤(4)得到的三维点云水下地形图进行对比，检测抛石范围是否覆盖划分的抛石网格、抛石厚度是否满足设计要求、判断抛石流失量，实时反馈水下抛石着床状态，若厚度或者范围不合格，可及时进行补抛。
在本实施例中，所述实时显示测量软件基于三维点云数据处理软件PDSImageScan开发。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
本实用新型的上述实例仅仅为清楚说明本实用新型所作的举例，而非本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统，其特征在于：包括可旋转支座、升降梁、折叠杆、声呐设备、GNSS天线、控制柜、计算机，所述可旋转支座包括定座和动座，定座固定在位于甲板上的直线滑轨上，动座通过带外齿的回转轴承与定座连接，回转轴承外齿与驱动齿轮啮合，驱动齿轮与第一伺服电机连接，所述升降梁包括升降固定座、升降杆、直线滑轨导向装置、桁架，所述升降固定座和直线滑轨导向装置均固定在可旋转支座的动座上，直线滑轨导向装置上设有驱动齿轮，升降杆上设有齿条，齿条与驱动齿轮啮合，驱动齿轮与固定在升降固定座上的第二伺服电机连接，升降杆底端与桁架固连，所述折叠杆包括折叠固定座、杆体、下连接板，所述折叠固定座固定在桁架的远端，折叠固定座上设有与杆体顶端连接的驱动转轴，驱动转轴与固定在折叠固定座上的第三伺服电机连接，杆体底端设有下连接板，所述声呐设备通过云台固定在下连接板上，所述杆体上设有GNSS天线，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、云台控制器均与控制柜电联，所述声呐设备、GNSS天线与计算机通讯连接。
2.根据权利要求1所述的基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统，其特征在于：所述声呐设备为三维声呐、或多波束声呐、或3D侧扫声呐。
3.根据权利要求1所述的基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统，其特征在于：所述升降杆顶端与桁架远端间设有可调拉杆。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821091128.3U CN208421226U (zh) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821091128.3U CN208421226U (zh) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208421226U true CN208421226U (zh) | 2019-01-22 |
Family
ID=65126795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821091128.3U Withdrawn - After Issue CN208421226U (zh) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208421226U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108614270A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-10-02 | 武汉长江航道救助打捞局 | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统及其工作方法 |
-
2018
- 2018-07-11 CN CN201821091128.3U patent/CN208421226U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108614270A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-10-02 | 武汉长江航道救助打捞局 | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统及其工作方法 |
| CN108614270B (zh) * | 2018-07-11 | 2023-08-29 | 武汉长江航道救助打捞局 | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统及其工作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108614270A (zh) | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统及其工作方法 | |
| Hansom et al. | Modelling the processes of cliff-top erosion and deposition under extreme storm waves | |
| US20180101627A1 (en) | Model test system for seabed seismic wave detection and method thereof | |
| CN108413926B (zh) | 用于海上风电场群桩桩基水下地形高程高精度测量的方法 | |
| CN107729656A (zh) | 基于台风过程风场作用下的风暴潮漫堤风险预警方法 | |
| CN108761469A (zh) | 一种基于声呐扫描的水下结构损伤及河床冲刷的探测方法 | |
| CN208421226U (zh) | 一种基于三维点云系统的水下抛石实时监测系统 | |
| CN115420328A (zh) | 一种风电桩基冲刷检测方法 | |
| Nielsen et al. | Sinking of scour protections at Horns Rev 1 offshore wind farm | |
| CN109765595B (zh) | 用于水下隐蔽工程的多波束检测系统及检测方法 | |
| CN110596759A (zh) | 一种基于海洋移动搭载平台的高分辨三维浅地层剖面系统 | |
| Chen et al. | Comprehensive application of multi-beam sounding system and side-scan sonar in scouring detection of underwater structures in offshore wind farms | |
| CN106291561A (zh) | 一种水下软体排搭接宽度的侧扫声纳检测方法 | |
| Smith | Golden Gate tidal measurements: 1854-1978 | |
| Albers et al. | Morphodynamics of wadden sea areas–field measurements and modeling | |
| CN206756233U (zh) | 用于监测感潮河道断面流量的数据采集平台 | |
| Giles et al. | Remedial Plans for Prevention of Harbor Shoaling, Port Orford, Oregon: Hydraulic Model Investigation | |
| Brucker et al. | Monitoring flood-related change in bathymetry and sediment distribution over the Squamish Delta, Howe Sound, British Columbia | |
| CN210194630U (zh) | 一种垂直溜筒抛石船 | |
| Sager et al. | Navigation Channel Improvements, Barnegat Inlet, New Jersey: Hydraulic Model Investigation | |
| Geerts et al. | Flanders Maritime Laboratory, new large scale facilities for towing tank and wave basin research | |
| Rankin et al. | Nearshore currents and sediment transport measured at notched groins | |
| CN203116737U (zh) | 超音波水下测量系统 | |
| Cornett et al. | Value of 3D physical modeling in harbor design-gateway harbor Chicago case study | |
| Del Grosso et al. | Data analysis and interpretation from GPS monitoring of a breakwater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190122 Effective date of abandoning: 20230829 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190122 Effective date of abandoning: 20230829 |