CN209669946U - 一种钢桩测高控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢桩测高控制系统，可用于挖泥船测量钢桩高度并进行控制。所述钢桩测高控制系统包括安装在钢桩架的维修平台上的测距传感器，其中所述测距传感器沿所述钢桩架上的钢桩的轴向基本上垂直向上安装，所述钢桩包括一钢桩主体和位于钢桩主体上方的钢桩帽，所述钢桩帽具有从钢桩主体的侧壁凸出的凸出部分，所述测距传感器用于向所述钢桩帽发射雷达信号，并根据从所述钢桩帽的凸出部分返回的反射信号来测量从所述钢桩帽到所述测距传感器的基准面的距离，以获得所述钢桩的高度。

Description

一种钢桩测高控制系统

技术领域

本实用新型涉及电气与机电技术领域，尤其涉及一种钢桩雷达测高控制设备。

背景技术

传统绞吸式挖泥船所使用的钢桩表面光滑，其具有足够长度和强度以满足工作水深的要求。传统钢桩的上下移动距离由施工人员通过目测估算，精度不高。而且因钢桩长度长、外径大以及重量大，而且钢桩在工作时会产生较大冲击，加上挖泥船在绞吸过程中也存在较大振动，因此不能采用接触式测量方法。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种钢桩测高控制技术，依据本实用新型的一个实施例，本实用新型提供了一种可测量绞吸式挖泥船钢桩高度的设备。

依据本实用新型提供了一种钢桩测高控制系统，所述系统可包括安装在钢桩架的维修平台上的测距传感器，其中所述测距传感器沿所述钢桩架上的钢桩的轴向基本上垂直向上安装，所述钢桩包括一钢桩主体和位于钢桩主体上方的钢桩帽，所述钢桩帽具有从钢桩主体的侧壁凸出的凸出部分，所述测距传感器用于向所述钢桩帽发射雷达信号，并根据从所述钢桩帽的凸出部分返回的反射信号来测量从所述钢桩帽到所述测距传感器的基准面的距离，以获得所述钢桩的高度。

依据本实用新型上述方面的钢桩测高控制系统还包括数字显示器，其中所述测距传感器可用于将所述钢桩帽到所述测距传感器的基准面的距离转换成一电流信号并输出到所述数字显示器，所述数字显示器用于接收来自所述测距传感器的所述电流信号，并用于输出对应于钢桩最高点第一开关量信号和最低点的第二开关量信号，以分别控制所述钢桩的倒桩调遣或下降停止。

依据本实用新型上述方面的钢桩测高控制系统，所述数字显示器包括分别用于将所述第一开关量信号和所述第二开关量信号输出到一用于控制钢桩高度的控制系统，其中所述控制系统用于将所述第一开关量信号传送到一液压控制装置，以降低所述钢桩的高度，且所述控制系统用于将所述第二开关量信号传送到所述用于控制装置，以停止所述钢桩下降。

依据本实用新型上述方面的钢桩测高控制系统，其中所述钢桩帽的凸出部分从所述钢桩主体的侧壁凸出200mm-300mm。

依据本实用新型上述方面的钢桩测高控制系统，其中所述测距传感器的安装位置距离所述钢桩主体的侧壁的距离为200mm-300mm。

依据本实用新型上述方面的钢桩测高控制系统，其中所述测距传感器的预置倾斜角为0.5°-1.5°。

依据本实用新型上述方面的钢桩测高控制系统，其中所述第一开关量信号用于表示所述钢桩高度在所述测距传感器基准面以上6m，所述第二开关量信号用于表示所述钢桩高度在所述测距传感器基准面以上 35m。

依据本实用新型上述方面的钢桩测高控制系统，其中所述测距传感器用于将测得的距离转换为4mA-20mA电流信号。

附图说明

图1示出依据本实用新型一个实施例的钢桩测高控制设备的一个例子。

图2示出依据本实用新型一个实施例的钢桩测高控制设备的一个例子。其中，(a)为测距传感器210，(b)为数字显示器220，(c)为控制系统。

图3示出依据本实用新型一个实施例的钢桩测高控制设备的一个例子。

图4示出依据本实用新型一个实施例的钢桩测高控制方法的一个例子。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出依据本实用新型一个实施例的钢桩测高控制设备的例子。如图1所示，所述钢桩测高控制设备100可包括钢桩台车120，可用于对钢桩110进行升降，以使钢桩110可上下垂直移动。所述钢桩台车120 可利用钢桩110(例如，主辅钢桩)来实现船舶定位、移船和倒桩调遣等。所述钢桩台车120可利用液压控制装置122(例如，液压油缸)来提升钢桩110。如图1所示，所述钢桩台车120可安装于钢桩架130上。所述钢桩台车120还可包括钢桩悬挂装置124。

如图1所述，所述钢桩110可包括钢桩主体112、钢桩帽114和桩尖(未示出)。钢桩110可具有足够的长度和强度来满足工作水深的需要。依据本实用新型的一个实施例，所述钢桩主体112可具有圆柱体形状且具有第一直径140，所述钢桩帽114可具有圆柱体形状且具有第二直径 150。虽然如图1所示，所述钢桩帽114可以是圆柱形，所述钢桩帽114 可具有其他形状，例如所述钢桩帽114包括至少一部分可从所述钢桩主体112凸出的凸出部分114A，例如所述钢桩帽114可包括椭圆柱体、规则多面柱体或不规则多面柱体，或者所述钢桩帽114的剖面可包括齿轮形状或其他形状。

如图1所示，在所述钢桩架130的维修平台132上可设置有一个或多个测距传感器160，用于监测所述钢桩帽114到所述维修平台132的距离。依据本实用新型的一个实施例，所述测距传感器160可包括雷达测距传感器或其他类似的测距传感器。如图1所示，测距传感器160可将例如微波脉冲信号等通过其天线(未示出)发射到钢桩帽114的凸出部分114A的表面，再将钢桩帽114的凸出部分114A的表面反射的微波信号重新接收。例如，微波可以光速传播，继而从测距传感器160的信号发射到接收的时间与测距传感器160到所述凸出部分114A的距离可基本上成正比。

依据本实用新型的一个实施例，所述测距传感器160可沿钢桩110 的轴向基本上垂直向上安装，从而所述测距传感器160的基准面162与钢桩110的轴向基本上垂直。在一个实施例中，可调节测距传感器160 的龙门框支架(未示出)，从而测距传感器160可具有偏向钢桩110轴向的偏转角164，例如该偏转角可以是例如大约0.5°-1.5°，从而可把所述测距传感器160的雷达波束中心线168设置为指向或至少靠近钢桩帽 114的凸出部分114A的边缘，以保证钢桩110的高度在有效范围内进行检测，例如在雷达基准面166以上例如大约6米至35米范围内进行检测。利用钢桩帽114的凸出部分114A下表面的反射，测距传感器160 可接收到例如大约一半的反射波信号。在一个实施例中，所述测距传感器160的发散角166可以是例如大约6°或其他角度，用以接收从钢桩帽 114的凸出部分114A下表面反射的至少一部分反射波信号。

依据本实用新型的一个实施例，所述测距传感器160离钢桩主体112 的侧壁的最小距离可设置为不影响钢桩110的上下移动。依据本实用新型的另一个实施例，所述测距传感器160离钢桩主体112的侧壁的最大距离可设置为用于接收来自钢桩帽114的凸出部分114A下表面大约 200mm-300mm宽的边缘反射。

在一个实施例中，可采用脉冲雷达波的发射方式来降低发射功率，并可采用聚焦透镜方式来减小发散角聚焦能量，从而使所述测距传感器 160的发散角166范围内不存在固体物的散射干扰。如图1所示，可利用钢桩帽114的凸出部分114A的下表面作为雷达测距的反射面，该凸出部分114A的反射面的面积越大，所得到的反射波信号就越强，以用于识别出钢桩帽的距离信号。在一个实施例中，所述测距传感器160可沿钢桩110的轴向基本上垂直向上安装，以使来自测距传感器160的射线与钢桩帽114的凸出部分114A的反射面(例如，下表面)尽量垂直，从而可使有效反射信号达到最大化。

依据本实用新型的一个实施例，钢桩帽114的第二直径150可大于所述钢桩主体112的第一直径140。例如，如果钢桩主体112的第一直径140为例如大约￠2220mm，所述钢桩帽114的第二直径150可为例如大约￠2620mm。在一个实施例中，钢桩帽114的凸出部分114A可超出钢桩主体112的侧壁例如大约200mm-300mm。

在一个实施例中，测距传感器160距离钢桩110的侧壁的距离越远，钢桩110的侧壁对雷达信号的干扰就越小。可将测距传感器160远离钢桩110的侧壁安装，以降低钢桩110的侧壁对来自测距传感器160的雷达信号的干扰。基于钢桩架130的结构限制，测距传感器160的安装位置距离钢桩主体112的侧壁的距离可以是例如大约200mm-300mm。所述钢桩帽114的凸出部分114A的侧壁离钢桩主体112的侧壁的距离可小于所述测距传感器160离所述钢桩主体112的侧壁的距离，以使所述钢桩110可上下移动而不接触到所述测距传感器160。所述测距传感器 160可如上所述向钢桩帽114发射雷达信号，并接收从钢桩帽114的凸出部分114A的下表面所反射的至少一部分反射信号。

依据本实用新型的一个实施例，所述测距传感器与钢桩帽114没有接触，从而可保证钢桩操作的安全性，满足挖泥船复杂工况需求。

虽然上述实施例使用了具体数值，但本领域的技术人员可理解，以上数值只是为了说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。

如图2示出依据本实用新型一个实施例钢桩测高控制设备的一个例子，其中，(a)为测距传感器210，(b)为数字显示器220，(c)为控制系统。在一个实施例中，图2所示的实施例可使用至少一个如图1 所示的测距传感器160来实现钢桩测高。如图2所示，测距传感器210 可电气耦合到一数字显示器220。

在一个实施例中，测距传感器210可如上所述通过天线对准钢桩帽发射雷达波(例如，微波脉冲信号)，通过检测钢桩帽的反射波来测量测距传感器210至钢桩帽的距离(例如，从测距传感器210的基准面到钢桩帽凸出部分的下表面)。例如，由于从信号发射到接收的时间与传感器基准面与钢桩帽凸出部分的距离大致成正比，测距传感器210可以从所述时间测得从传感器基准面到钢桩帽凸出部分下表面的距离。

如图2所示，在一个实施例中，测距传感器210可将所述测得的距离转换成电流信号，并例如经由接口212A、212B和212C输出到数字显示器220。例如，所述电流信号可包括例如大约4mA-20mA。所述测距传感器210还可包括调试接口。测距传感器210可将测得的距离转换为例如大约4mA-20mA的电流信号并输出至数字显示器220。数字显示器220经由传感器222接收所述电流信号并在数字显示器220的屏幕232 上显示。

依据本实用新型的一个实施例，所述数字显示器220可包括向上按钮234和向下按钮236。数字显示器220可将钢桩提升到最高点和下降至最低点的两个开关量信号输出到挖泥船的挖泥控制系统(未示出)，以用于控制钢桩的高度，其中最低点输出信号在钢桩以限定速度下降时有效。通过在数字显示器220上设置所述按钮234和236将所述两个开关量信号输出到挖泥控制系统，从而与钢桩液压控制装置连锁，可保证钢桩操作控制的安全。

例如，在钢桩上升时，如果测距传感器210测得钢桩帽(例如，其凸出部分下表面)距离传感器基准面以上大约35米(对应于钢桩顶部自最低位提升至最高位)，测距传感器210可输出最大电流信号(例如，20mA)，以表示钢桩提升到最高点。所述数字显示器220经由传感器222接收该表示钢桩提升到最高点的电流信号。可通过数字显示器220上的向上按钮234向挖泥船的挖泥控制系统输出表示钢桩提升到最高点的开关量信号224。所述挖泥控制系统在接收到该报警信号224时可通过控制钢桩液压控制装置来进行倒桩调遣，以降低钢桩的高度。

当钢桩以例如限定速度下降时，例如钢桩帽(其凸出部分下表面)距离测距传感器210的基准面以上大约6米时，测距传感器210可输出最小电流信号(例如，4mA)。所述数字显示器220可经由向下按钮236向挖泥船的挖泥控制系统输出表示钢桩下降到最低点的开关量信号226。所述挖泥控制系统在接收到该报警信号224时控制钢桩液压控制装置，以使钢桩下降停止。

当钢桩顶部在最低位和最高位之间时，所述数字显示器220无需通过按钮234或236向挖泥控制系统输出报警信号，所述挖泥控制系统可控制钢桩液压装置来进行钢桩的提升或下降。

依据本实用新型的一个实施例，所述钢桩测高控制设备安全简单可靠地进行钢桩高度测量和控制，并可适用于复杂环境，例如灰尘、水雾、高温、高湿等，可保持良好的工作状态，可在绞吸式挖泥船中广泛使用。

虽然上述实施例使用了具体数值，但本领域的技术人员可理解，以上数值只是为了说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。

图3示出依据本实用新型一个实施例钢桩测高控制设备的一个例子。在一个实施例中，图3所示的实施例可使用至少一个如图1所示的测距传感器160来实现钢桩测高。如图3所示，测距传感器310可电气耦合到一显示器320。

在一个实施例中，测距传感器310可如上所述通过天线对准钢桩帽发射雷达波(例如，微波脉冲信号)，通过检测钢桩帽的反射波来测量测距传感器310至钢桩帽的距离(例如，从测距传感器310的基准面到钢桩帽凸出部分的下表面)。

如图3所示，在一个实施例中，测距传感器310可将所述测得的距离转换成表示所述距离的信号，并输出到显示器320，例如经由无线方式。测距传感器310还可将所述电流信号输出至控制系统330，例如经由无线方式。所述控制系统330可监控来自所述测距传感器310的距离信号，并在所述距离信号表示钢桩提升至最高位或降低至最低位时，控制钢桩液压控制装置340进行倒桩调遣或停止下降。

例如，当检测到超过表示钢桩提升至最高位的距离信号时，控制系统330可输出第一报警信号和/或第一开关量信号，和/或控制钢桩液压控制装置340来进行倒桩调遣，以降低钢桩的高度。

例如，在钢桩以例如限定速度下降时，当检测到表示钢桩降低到最低位的距离信号时，控制系统330可输出第二报警信号和/或第二开关量信号，和/或控制钢桩液压控制装置340来停止钢桩下降。

图4示出依据本实用新型一个实施例对钢桩测高控制方法的一个例子。在一个实施例中，一控制系统(例如，图2或3所示)可利用图4所示的实施例来实现钢桩测高控制。

在一个实施例中，在402，所述控制系统可接收来自一测距传感器的信号，例如如图2或图3，所述信号可表示一钢桩的钢桩帽到所述测距传感器基准面的距离。

在404，如果所述控制系统可在检测到所述信号表示钢桩提升至最高位时，输出第一报警信号和/或控制钢桩液压控制装置以进行倒桩调遣，从而降低钢桩的高度。

在406，如果所述控制系统检测到表示钢桩降低到最低位的信号时，控制系统可输出第二报警信号和/或控制钢桩液压控制装置来停止钢桩下降。

虽然图4示出本实用新型一个实施例的钢桩测高控制方法，依据本实用新型的另一个实施例，所述方法还可包括利用一测距传感器将微波脉冲信号通过一天线发射到所述钢桩帽，并接收钢桩帽表面反射的微波信号来获得所述钢桩帽到所述测距传感器基准面的距离。

依据另一个实施例，所述方法还可包括利用所述测距传感器将所述测得的距离转换为电流信号，并输出到一数字显示器。

依据另一个实施例，所述电流信号包括4mA-20mA的电流信号。

依据另一个实施例，所述方法还可包括通过所述数字显示器上的设置按钮，输出分别对应于钢桩提升到最高点和下降至最低点的所述第一开关量信号和所述第二开关量信号，以控制所述钢桩的高度。

依据另一个实施例，所述方法还可包括把所述第一开关量信号输出到一用于控制钢桩高度的控制系统，以控制所述液压控制装置来降低所述钢桩的高度，以及把所述第二开关量信号输出到所述用于控制钢桩高度的控制系统，以控制所述液压控制装置来停止所述钢桩的下降。

依据本实用新型可利用本实用新型的钢桩测高控制系统来提高钢桩的上下移动距离的测算精度，继而改善移船及倒桩调遣。从而，施工人员从所提供的准确测量距离中可得出可靠的决策依据，继而有效地提高施工效率。

依据本实用新型的钢桩测高控制系统以非接触式测量方式来测量大重量的钢桩，继而避免了受到钢桩在工作中产生的较大冲击及较大振动的影响，这种非接触式测量方式也保证了钢桩操作的安全性，满足了挖泥船复杂的工况需求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种钢桩测高控制系统，其特征在于包括安装在钢桩架的维修平台上的测距传感器，其中所述测距传感器沿所述钢桩架上的钢桩的轴向基本上垂直向上安装，所述钢桩包括一钢桩主体和位于钢桩主体上方的钢桩帽，所述钢桩帽具有从钢桩主体的侧壁凸出的凸出部分，所述测距传感器用于向所述钢桩帽发射雷达信号，并根据从所述钢桩帽的凸出部分返回的反射信号来测量从所述钢桩帽到所述测距传感器的基准面的距离，以获得所述钢桩的高度。

2.如权利要求1所述的钢桩测高控制系统，其特征在于还包括数字显示器，其中所述测距传感器可用于将所述钢桩帽到所述测距传感器的基准面的距离转换成一电流信号并输出到所述数字显示器，所述数字显示器用于接收来自所述测距传感器的所述电流信号，并用于输出对应于钢桩最高点第一开关量信号和最低点的第二开关量信号，以分别控制所述钢桩的倒桩调遣或下降停止。

3.如权利要求2所述的钢桩测高控制系统，其特征在于所述数字显示器包括分别用于将所述第一开关量信号和所述第二开关量信号输出到一用于控制钢桩高度的控制系统，其中所述控制系统用于将所述第一开关量信号传送到一液压控制装置，以降低所述钢桩的高度，且所述控制系统用于将所述第二开关量信号传送到所述用于控制装置，以停止所述钢桩下降。

4.如权利要求1或2所述的钢桩测高控制系统，其特征在于所述钢桩帽的凸出部分从所述钢桩主体的侧壁凸出200mm-300mm。

5.如权利要求1或2所述的钢桩测高控制系统，其特征在于所述测距传感器的安装位置距离所述钢桩主体的侧壁的距离为200mm-300mm。

6.如权利要求1或2所述的钢桩测高控制系统，其特征在于所述测距传感器的预置倾斜角为0.5°-1.5°。

7.如权利要求2或3所述的钢桩测高控制系统，其特征在于所述第一开关量信号用于表示所述钢桩高度在所述测距传感器基准面以上6m，所述第二开关量信号用于表示所述钢桩高度在所述测距传感器基准面以上35m。

8.如权利要求1或2所述的钢桩测高控制系统，其特征在于所述测距传感器用于将测得的距离转换为4mA-20mA电流信号。