一种高桩码头智能清淤系统及其控制方法技术方案

本申请公开了一种高桩码头智能清淤系统及其控制方法，其中系统包括：智能化监测决策控制子系统和分散式高压水扰动子系统；所述智能化监测决策控制子系统由高精度桩基泥沙回淤预警装置、潮汐监测装置和控制终端组成；所述分散式高压水扰动子系统由喷水装置、电缆和多回路配电装置组成。本申请将“强制性被动清淤”变为“预防性主动清淤”，实现淤积泥沙清理的智能化和高效化；采用智能控制终端，对清淤部位和清淤输出功率的统一调配，实现了精准清淤和节能清淤；环形轨道实现了桩基360度范围清淤，保障了清淤效果和速度；一次安装，终身使用，维修方便，大大节省了清淤的成本；对水体扰动小，对水环境影响小，增加了生态效益，符合双碳理念。碳理念。碳理念。

【技术实现步骤摘要】
一种高桩码头智能清淤系统及其控制方法


[0001]本申请涉及港口码头泥沙清淤领域，具体涉及一种高桩码头智能清淤系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]在我国东部海区，大型港口桩基码头存在严重的泥沙回淤问题，码头桩基损伤普遍，维护费用昂贵，此外，由于桩基前后床面高程差别大，部分码头出现了断桩事故，直接影响了码头安全运行。目前，针对桩基码头泥沙淤积清理的基本思路均为“事后清淤”方案，即在桩基码头落淤后，采用强制扰动手段，将落淤的泥沙扰动起来并通过泥泵抽送至泥驳中。例如，国外较为常用的采用小型绞吸式的疏浚作业平台，虽然具有单位小时疏浚效率高、挖掘深度大等优点，但在码头下方有效作业时间短、造价高等缺点。国内也有小型绞吸船用于码头下方清淤案例，或采用潜水吸泥设备和水下清淤机器人。“事后清淤”方案普遍存在清淤精度难以控制、对周围水环境影响大和不适应码头下方的深厚淤积、淤积陡坡爬坡困难、输泥管线拖带难等问题。因此，迫切需要开发一种高效智能，既能保证清淤效率，降低清淤费用，并且对码头水环境干扰小的清淤系统。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种高桩码头智能清淤系统及其控制方法，该系统基于“事前清淤”思路，在泥沙落淤初期且尚未达到固结时，采用分布式高压冲水装置，使落淤泥沙悬浮，并通过选择合理的冲水时间，利用自然的涨落潮水流，将高含沙量水体带走，最终实现桩基码头下方的高效智能清淤。
[0004]为达到上述目的，本申请提供了以下方案：一种高桩码头智能清淤系统，包括：智能化监测决策控制子系统和分散式高压水扰动子系统；所述智能化监测决策控制子系统由高精度桩基泥沙回淤预警装置、潮汐监测装置和控制终端组成；所述分散式高压水扰动子系统由喷水装置、电缆和多回路配电装置组成。
[0005]优选的，所述高精度桩基泥沙回淤预警装置由单波数监测仪和床面高程数据储存处理单元组成；所述潮汐监测装置由潮汐监测仪和潮位数据储存处理单元组成；所述控制终端由潮汐泥沙数据综合分析单元和指令输出单元组成；所述床面高程数据储存处理单元、所述潮位数据储存处理单元、所述潮汐泥沙数据综合分析单元和所述指令输出单元集成于所述控制终端。
[0006]优选的，所述喷水装置由高压潜水泵、高压水管、高压射流喷枪、角度调节器和环形轨道组成，所述角度调节器嵌套在所述环形轨道上，所述环形轨道环抱在码头桩基上。
[0007]优选的，所述单波数监测仪和所述潮汐监测仪安装在所述码头桩基上，所述单波
数监测仪和所述潮汐监测仪通过无线传输方式将数据传输至所述控制终端。
[0008]优选的，所述多回路配电装置和所述控制终端安装于码头后方的控制柜中；所述多回路配电装置选用多回路控制系统，所述指令输出单元控制所述多回路配电装置实现对所述喷水系统的开启功率和开闭时间的控制。
[0009]优选的，所述高压潜水泵放置在码头后方装有滤网的水池中；所述高压水管采用不锈钢金属编制软管；所述高压射流喷枪包括：喷枪杆、喷嘴和外部保护壳，所述喷枪杆分别与所述高压水管和所述喷嘴连接，所述外部保护壳套在所述喷枪杆上且与所述角度调节器连接。
[0010]优选的，所述角度调节器包括：环形角度调节器和垂向角度调节器；所述环形角度调节器包括：第一步进电机、第一传动轴和若干滚珠，所述第一步进电机与所述第一传动轴连接，所述环形角度调节器安装在所述环形轨道上；所述垂向角度调节器包括：第二步进电机、第二传动轴和移动摆臂，所述第二步进电机与所述第二传动轴连接，所述第二传动轴还与所述移动摆臂连接，所述移动摆臂与所述高压射流喷枪连接。
[0011]本申请还提供了一种高桩码头智能清淤系统的控制方法，用于控制前述的高桩码头智能清淤系统，步骤包括：通过所述单波数监测仪对固定位置床面进行监测，得到床面数据，将所述床面数据传输到所述床面高程数据储存处理单元；通过所述潮汐监测仪对潮汐流向进行监测，得到潮汐数据，将所述潮汐数据传输到所述潮汐数据储存处理单元，经所述潮汐泥沙数据综合分析单元综合分析得到床面高程和潮汐流向规律；当泥沙淤积达到预警高程，所述指令输出单元启动所述多回路配电装置对所述喷水系统进行开启，并控制所述角度调节器调节所述高压射流喷枪的喷射角度，对桩基360度范围内泥沙进行清理。
[0012]本申请的有益效果为：本申请将“强制性被动清淤”变为“预防性主动清淤”，实现淤积泥沙清理的智能化和高效化；采用智能控制终端，对清淤部位和清淤输出功率的统一调配，实现了精准清淤和节能清淤；环形轨道实现了桩基360度范围清淤，保障了清淤效果和速度；一次安装，终身使用，维修方便，大大节省了清淤的成本；对水体扰动小，对水环境影响小，增加了生态效益。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本申请实施例一的系统结构示意图；图2为本申请实施例一的智能化监测决策控制子系统示意图；图3为本申请实施例一的高压射流喷枪示意图；图4为本申请实施例一的角度调节器示意图；图5为本申请实施例一的环形角度调节器示意图；
图6为本申请实施例一的垂向角度调节器示意图；图7为本申请实施例一的移动摆臂示意图；图8为本申请实施例二的监测工作示意图；图9为本申请实施例二的潮流泥沙数据综合分析过程图；图10为本申请实施例二的床面高程监测方法示意图；图11为本申请实施例二的潮流流向监测方法图；图12为本申请实施例二的清淤工作示意图；图13为本申请实施例二的多回路配电装置控制喷水系统原理图；图14为本申请实施例二的角度调节器调节过程图；图15为本申请实施例二的喷水装置工作流程图。
[0015]附图标记说明：6、多回路配电装置；7、单波数监测仪；8、床面高程数据储存处理单元；9、潮汐监测仪；10、潮位数据储存处理单元；11、潮汐泥沙数据综合分析单元；12、指令输出单元；13、高压潜水泵；14、高压水管；15、高压射流喷枪；16、角度调节器；17、环形轨道；18、控制柜；19、水池；20、喷枪杆；21、喷嘴；22、外部保护壳；23、环形角度调节器；24、垂向角度调节器；25、第一步进电机；26、第一传动轴；27、滚珠；28、第二步进电机；29、第二传动轴；30、移动摆臂。
具体实施方式
[0016]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0017]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0018]实施例一
[0019]在本实施例中，如图1所示，一种高桩码头智能清淤系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高桩码头智能清淤系统，其特征在于，包括：智能化监测决策控制子系统和分散式高压水扰动子系统；所述智能化监测决策控制子系统由高精度桩基泥沙回淤预警装置、潮汐监测装置和控制终端组成；所述分散式高压水扰动子系统由喷水装置、电缆和多回路配电装置组成。2.根据权利要求1所述一种高桩码头智能清淤系统，其特征在于，所述高精度桩基泥沙回淤预警装置由单波数监测仪和床面高程数据储存处理单元组成；所述潮汐监测装置由潮汐监测仪和潮位数据储存处理单元组成；所述控制终端由潮汐泥沙数据综合分析单元和指令输出单元组成；所述床面高程数据储存处理单元、所述潮位数据储存处理单元、所述潮汐泥沙数据综合分析单元和所述指令输出单元集成于所述控制终端。3.根据权利要求2所述一种高桩码头智能清淤系统，其特征在于，所述喷水装置由高压潜水泵、高压水管、高压射流喷枪、角度调节器和环形轨道组成，所述角度调节器嵌套在所述环形轨道上，所述环形轨道环抱在码头桩基上。4.根据权利要求3所述一种高桩码头智能清淤系统，其特征在于，所述单波数监测仪和所述潮汐监测仪安装在所述码头桩基上，所述单波数监测仪和所述潮汐监测仪通过无线传输方式将数据传输至所述控制终端。5.根据权利要求2所述一种高桩码头智能清淤系统，其特征在于，所述多回路配电装置和所述控制终端安装于码头后方的控制柜中；所述多回路配电装置选用多回路控制系统，所述指令输出单元控制所述多回路配电装置实现对所述喷水装置的开启功率和开闭时间的控制。6.根据权利要求3所述一种高...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈松贵，陈江南，胡杰龙，段自豪，彭程，王依娜，马隽，朱颖涛，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：