一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，涉及河道淤积清理技术领域，该发明专利技术通过收集水文条件

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法


[0001]本专利技术涉及河道淤积清理
，具体为一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法
。

技术介绍

[0002]水道和河道的维护和保留是确保货物运输
、
港口运营和生态系统的关键方面
。
然而，传统的疏浚挖泥船操作通常受制于经验
、
规则和固定的时间表，这限制了水道维护的质量和效率
。
[0003]在传统挖泥作业中，决策通常是基于操作员的经验和预先设定的规则
。
这种经验和规则可能不够科学和灵活，无法充分适应水道淤积的实际情况
。
传统作业可能会导致在一些不必要的位置上进行疏浚，这浪费了时间和资源
。
这种低效率增加了运营成本，可能导致不必要的生态风险
。
[0004]因此，需要提出一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，通过监测站点和数据分析，该方法可以精确识别哪些位置需要进行疏浚
。
并更明智地做出决策
。

技术实现思路

[0005]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，以解决
技术介绍
提到的问题
。
[0006]（二）技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，包括如下步骤：
S1、
沿着河道航线前进的方向，设置若干个监测站点，对河道航线的水文条件
、
物理特性
、
淤积情况和气象数据，进行监测，获得初始监测数据；
S2、
以固定时间间隔，获取河道各个位置上的监测数据，对监测数据进行分析计算，获得河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
；建立河道航线三维模型，在河道航线三维模型中，将各个位置上的河床特性系数
Tx、
第一实时水深系统
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
进行拟合，获得评估系数
Zp
，并在河道航线三维模型中进行第一标记；
S3、
当若干个位置上的评估系数
Zp
高于安全阈值
Y1时，制定疏浚航线计划，并在当前位置上，以红色标记点为标签，依据评估系数
Zp
值的大小，制定疏浚计划；
S4、
在开始实施疏浚作业，在制定的航线上逐步进行疏浚时，并持续通过若干个监测站点，在疏浚挖泥作业进行中，对河道航线的淤泥情况进行监测，获得第二监测数据，并对整个挖泥作业进行全程监测，采集获得挖泥沙量
WnL
；并依据第二监测数据，计算分析获得第二实时水深系数
Sx2和第二淤泥程度系数
Yx2，并绘制水位变化曲线和淤积厚度变化曲线；
S5、
将第二实时水深系数
Sx2曲线减去第一实时水深系数
Sx1，获得水深差值
CZ1；并将第二淤泥程度系数
Yx2，减去第一淤积程度系数
Yx1，获得淤泥差值
YN1；并将
CZ1和
YN1相关联，得到河道疏浚效率
SJx
，并将河道疏浚效率
SJx
与进度阈值
Y2进行对比，获得评估结果，并依据评估结果制定相对应的方案
。
[0008]优选的，在河道中设置若干个监测站点，安装监测设备，所述监测设备包括水深传感器
、
泥沙浓度测量仪
、
浊度计
、GPS
设备
、
水质传感器
、
气象传感器和数据记录仪；启动数据记录仪，以固定时间间隔采集获取初始监测数据，并对监测数据进行分析，并绘制水位变化曲线和淤积厚度变化曲线；所述初始监测数据包括水深
ss、
泥沙浓度值
ns、
水流速度
V、
浊度值
zd、pH
值
p、
泥沙淤积厚度
YJ、
风速
Fs、
降水量
Js
和水温值
Qw
，并无量纲处理
。
[0009]优选的，将初始监测数据无量纲处理后，计算获得河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
，所述河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
通过以下公式生成：；；；；式中，
NSJYD
表示为淤泥或泥沙的坚硬度，通过质量密度传感器监测获得；
K1、K2、K3、K4、K5
分别是泥沙浓度值
ns、
水流速度
V、
浊度值
zd、pH
值
p
和淤泥或泥沙的坚硬度
NSJYD
的比例系数；且
K1+K2+K3+K4+K5≤1.0
；
MJ
表示为河道面积；
0.25
，，且，为权重，其具体值由用户调整设置，为常数修正系数
。
[0010]优选的，使用
GIS
或三维建模软件，建立河道航线三维模型；河道航线三维模型包括水道的地理空间信息，包括河床形状
、
水深和位置坐标；并将若干个位置的河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1
和气象影响系数
Qx
，通过使用克里金插值方法拟合获得评估系数
Zp
；所述评估系数
Zp
通过以下拟合公式生成：
[0011]式中：
R1、R2、R3
和
R4
表示为河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1
和气象影响系数
Qx
的权重值，且
R1+R2+R3+R4≤1.0。
[0012]优选的，使用拟合后的评估系数
Zp
，并在河道航线三维模型中进行每个监测点的第一标记，包括添加标志
、
颜色和高度可视化元素，以显示评估结果；并将评估系数
Zp
与安全阈值
Y1进行对比，对若干个位置进行分析，检查每个位置上的评估系数
Zp
是否高于设定的安全阈值
Y1；若某个位置的评估系数
Zp
值高于安全阈值
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、
沿着河道航线前进的方向，设置若干个监测站点，对河道航线的水文条件
、
物理特性
、
淤积情况和气象数据，进行监测，获得初始监测数据；
S2、
以固定时间间隔，获取河道各个位置上的监测数据，对监测数据进行分析计算，获得河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
；建立河道航线三维模型，在河道航线三维模型中，将各个位置上的河床特性系数
Tx、
第一实时水深系统
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
进行拟合，获得评估系数
Zp
，并在河道航线三维模型中进行第一标记；
S3、
当若干个位置上的评估系数
Zp
高于安全阈值
Y1时，制定疏浚航线计划，并在当前位置上，以红色标记点为标签，依据评估系数
Zp
值的大小，制定疏浚计划；
S4、
在开始实施疏浚作业，在制定的航线上逐步进行疏浚时，并持续通过若干个监测站点，在疏浚挖泥作业进行中，对河道航线的淤泥情况进行监测，获得第二监测数据，并对整个挖泥作业进行全程监测，采集获得挖泥沙量
WnL
；并依据第二监测数据，计算分析获得第二实时水深系数
Sx2和第二淤泥程度系数
Yx2，并绘制水位变化曲线和淤积厚度变化曲线；
S5、
将第二实时水深系数
Sx2曲线减去第一实时水深系数
Sx1，获得水深差值
CZ1；并将第二淤泥程度系数
Yx2，减去第一淤积程度系数
Yx1，获得淤泥差值
YN1；并将
CZ1和
YN1相关联，得到河道疏浚效率
SJx
，并将河道疏浚效率
SJx
与进度阈值
Y2进行对比，获得评估结果，并依据评估结果制定相对应的方案
。2.
根据权利要求1所述的一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，其特征在于：在河道中设置若干个监测站点，安装监测设备，所述监测设备包括水深传感器
、
泥沙浓度测量仪
、
浊度计
、GPS
设备
、
水质传感器
、
气象传感器和数据记录仪；启动数据记录仪，以固定时间间隔采集获取初始监测数据，并对监测数据进行分析，并绘制水位变化曲线和淤积厚度变化曲线；所述初始监测数据包括水深
ss、
泥沙浓度值
ns、
水流速度
V、
浊度值
zd、pH
值
p、
泥沙淤积厚度
YJ、
风速
Fs、
降水量
Js
和水温值
Qw
，并无量纲处理
。3.
根据权利要求2所述的一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，其特征在于：将初始监测数据无量纲处理后，计算获得河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
，所述河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1和气象影响系数
Qx
通过以下公式生成：；；；；式中，
NSJYD
表示为淤泥或泥沙的坚硬度，通过质量密度传感器监测获得；
K1、K2、K3、K4、K5
分别是泥沙浓度值
ns、
水流速度
V、
浊度值
zd、pH
值
p
和淤泥或泥沙的坚硬度
NSJYD
的比例系数；且
K1+K2+K3+K4+K5≤1.0
；
MJ
表示为河道面积；
0.25
，，且，为权重，其具体值由用户调整设置，为常数修正系数
。
4.
根据权利要求3所述的一种基于数据分析的挖泥船疏浚作业分析方法，其特征在于：使用
GIS
或三维建模软件，建立河道航线三维模型；河道航线三维模型包括水道的地理空间信息，包括河床形状
、
水深和位置坐标；并将若干个位置的河床特性系数
Tx、
第一实时水深系数
Sx1、
第一淤积程度系数
Yx1
和气象影响系数
Qx
，通过使用克里金插值方法拟合获得评估系数
Zp
；所述评估系数
Zp
通过以下拟合公式生成：式中：
R1、R2、R3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林镇定，柯秋锐，杨景鹏，谭继中，邹靖，于亚南，吴钟钟，陈东，许向东，董恒瑞，肖腾，
申请(专利权)人：中交广航疏浚有限公司中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：