一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法，系统安装在施工作业船上，包括用于确定施工作业船的位置的第一RTK定位模块，用于确定吊机顶部位置的第二RTK定位模块，用于确定钢缆入水点位置的第三RTK定位模块，用于确定施工作业船姿态的倾角传感器，用于确定方块吊具位移倾向的惯性测量单元，确定方块吊具水深的水深仪和确定钢缆放缆长度的编码器。本发明专利技术通过RTK模块完成施工作业船与吊机各部件的定位；通过各种传感器采集并计算出方块的实际安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态，可节省频繁的水下定位和潜水员水下测量工作，提高方块安装效率，降低安全风险，同时保证定位精度符合预先的规划要求。同时保证定位精度符合预先的规划要求。同时保证定位精度符合预先的规划要求。

【技术实现步骤摘要】
一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法


[0001]本专利技术涉及水下工程
，尤其是一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法。

技术介绍

[0002]防波堤主要由多层预制混凝土方块垒砌筑成，现有技术中通常通过施工作业船装载方块至防波堤安装位置，通过船上的吊机完成方块的安装。由于防波堤方块对安装位置的精度要求很高，因此在安装防波堤方块时，通常需要派遣潜水员在水下完成定位和测量工作，产生了额外的人力成本；且潜水员在安装过程中容易被方块磕碰受伤，存在一定的安全风险。另一方面，施工作业船的吊装效果也会受风浪、暗涌等水面情况影响，进一步加大了方块的安装难度。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法。
[0004]本专利技术的第一方面提供了一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统，包括：
[0005]第一RTK定位模块，所述第一RTK定位模块安装于施工作业船上，用于确定施工作业船的位置；
[0006]第二RTK定位模块，所述第二RTK定位模块安装于吊机顶部，用于确定吊机顶部的位置；
[0007]第三RTK定位模块，所述第三RTK定位模块安装于吊梁工装中心位置，用于确定钢缆入水点的位置；
[0008]倾角传感器，所述倾角传感器安装于施工作业船上，用于确定施工作业船的姿态；
[0009]惯性测量单元，所述惯性测量单元安装于方块吊具上，用于确定方块吊具的位移倾向；
[0010]水深仪，所述水深仪安装于方块吊具上，用于确定方块吊具的水深；
[0011]编码器，所述编码器安装于吊机顶部，用于确定钢缆放缆长度。
[0012]进一步地，还包括信号采集箱，所述信号采集箱与第一RTK定位模块、第二RTK定位模块、第三RTK定位模块、倾角传感器、惯性测量单元、水深仪和编码器建立通信连接；所述第一RTK定位模块、第二RTK定位模块和第三RTK定位模块与GNSS系统建立通信连接。
[0013]进一步地，还包括上位机，所述上位机与信号采集箱建立通信连接，用于通过信号采集箱获取施工作业船的位置、施工作业船的姿态、吊机顶部的位置、钢缆入水点的位置、方块吊具的位移倾向、方块吊具的水深和钢缆放缆长度，计算方块的安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态。
[0014]进一步地，所述计算方块的安装位置，具体包括以下步骤：
[0015]建立右手系空间直角坐标系，将吊机顶部坐标确定为A(x1,y1,z1)，吊梁工装中心坐标确定为B(x2,y2,z2)，方块吊具坐标确定为C(x3,y3,z3)；
[0016]方块的安装位置通过方块吊具坐标C(x3,y3,z3)表示，通过第二RTK定位模块和吊机参数确定吊机顶部坐标A(x1,y1,z1)，通过第三RTK定位模块确定吊梁工装中心坐标B(x2,y2,z2)；
[0017]通过下述公式确定钢缆AB在x方向与z轴的夹角α和钢缆AB在y方向与z轴的夹角α'：
[0018]sinα＝(x2
‑
x1)/L
AB
[0019]sinα'＝(y2
‑
y1)/L
AB
[0020]其中，L
AB
为钢缆放缆长度；
[0021]通过α和α'确定方块吊具坐标C(x3,y3,z3)：
[0022]x3＝L
BC
*sinα+x2
[0023]y3＝L
BC
*sinα'+y2
[0024]z3通过方块吊具的水深确定，L
BC
为吊梁工装至方块吊具的钢缆长度，通过吊机参数确定；
[0025]通过施工作业船的位置和姿态对(x3,y3,z3)进行修正，得到方块的安装位置。
[0026]进一步地，所述计算方块的安装深度、安装方向和安装姿态，具体包括以下步骤：
[0027]根据方块吊具的水深确定方块的安装深度；
[0028]根据方块吊具的位移倾向确定方块的安装方向和安装姿态；
[0029]通过施工作业船的位置和姿态对方块的安装深度、安装方向和安装姿态进行修正。
[0030]进一步地，所述上位机还用于将方块的安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态与预设安装信息进行对比，显示与预设安装信息的偏差值。
[0031]进一步地，所述显示与预设安装信息的偏差值，具体通过建立三维立体图像方式显示；在所述三维立体图像上模拟方块的安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态。
[0032]进一步地，所述上位机安装于吊机操作室。
[0033]进一步地，还包括标识模块和称重传感器；所述标识模块用于对方块进行编号，所述称重传感器用于确定方块是否着地。
[0034]本专利技术的第二方面提供了一种操作方法，用于操作一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统，包括以下步骤：
[0035]选择目标方块，得到目标方块的预设安装信息；
[0036]获取方块的实时安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态，与预设安装信息进行比较；
[0037]调整吊机的旋转、变幅和主卷的收放，使方块实时安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态与预设安装信息的差值小于预设偏差值；
[0038]完成方块的安装，对方块的安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态进行记录。
[0039]基于上述技术方案，本专利技术实施例至少具有以下有益效果：本专利技术通过RTK模块完成施工作业船与吊机各部件的定位；通过各种传感器采集并计算出方块的实际安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态，可节省频繁的水下定位和潜水员水下测量工作，提高方块安装效率，降低安全风险，同时保证定位精度符合预先的规划要求。
[0040]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1是本专利技术实施例的安装位置示意图。
具体实施方式
[0043]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
[0044]本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0045]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统，其特征在于，包括：第一RTK定位模块，所述第一RTK定位模块安装于施工作业船上，用于确定施工作业船的位置；第二RTK定位模块，所述第二RTK定位模块安装于吊机顶部，用于确定吊机顶部的位置；第三RTK定位模块，所述第三RTK定位模块安装于吊梁工装中心位置，用于确定钢缆入水点的位置；倾角传感器，所述倾角传感器安装于施工作业船上，用于确定施工作业船的姿态；惯性测量单元，所述惯性测量单元安装于方块吊具上，用于确定方块吊具的位移倾向；水深仪，所述水深仪安装于方块吊具上，用于确定方块吊具的水深；编码器，所述编码器安装于吊机顶部，用于确定钢缆放缆长度。2.根据权利要求1所述的一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统，其特征在于，还包括信号采集箱，所述信号采集箱与第一RTK定位模块、第二RTK定位模块、第三RTK定位模块、倾角传感器、惯性测量单元、水深仪和编码器建立通信连接；所述第一RTK定位模块、第二RTK定位模块和第三RTK定位模块与GNSS系统建立通信连接。3.根据权利要求2所述的一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统，其特征在于，还包括上位机，所述上位机与信号采集箱建立通信连接，用于通过信号采集箱获取施工作业船的位置、施工作业船的姿态、吊机顶部的位置、钢缆入水点的位置、方块吊具的位移倾向、方块吊具的水深和钢缆放缆长度，计算方块的安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态。4.根据权利要求3所述的一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统，其特征在于，所述计算方块的安装位置，具体包括以下步骤：建立右手系空间直角坐标系，将吊机顶部坐标确定为A(x1,y1,z1)，吊梁工装中心坐标确定为B(x2,y2,z2)，方块吊具坐标确定为C(x3,y3,z3)；方块的安装位置通过方块吊具坐标C(x3,y3,z3)表示，通过第二RTK定位模块和吊机参数确定吊机顶部坐标A(x1,y1,z1)，通过第三RTK定位模块确定吊梁工装中心坐标B(x2,y2,z2)；通过下述公式确定钢缆AB在x方向与z轴的夹角α和钢缆AB在y方向与z轴的夹角α'：sinα＝(x2
‑
x1)/L
AB
sinα'＝(y2
‑
y...

【专利技术属性】
技术研发人员：张北平，艾荣军，董勇，林明冲，郑钦佳，
申请(专利权)人：中交四航局江门航通船业有限公司，
类型：发明
国别省市：