[发明专利]管节水下姿态的测控系统及测控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管节水下姿态的测控系统及测控方法，尤其涉及一种通过GPS接收机、声纳装置以及中央处理器对管节沉放和对接姿态进行指导和调整的测控系统以及测控方法。

背景技术

目前，供车辆行走的水下隧道是由多根沉管连接而成，沉管的体积和重量相当大，一般其长度有大约100-200米，沉管铺设到预先铺设好的基床上。在安装大规格沉管时大多采用安装船通过吊索缆垂吊沉管的方法；但是，该种方法对沉管沉降及对接精度要求很高，相应的控制难度很大，而且对管节水下姿态的测控是保证沉管顺利沉放和对接的重要保证。在水深较浅的区域施工时可采用测量塔法测控沉管的水下姿态，但测量塔的高度有限，在水深较深的区域施工时测量塔可能完全浸没在水下，这样测量塔顶部安装的GPS接收机将失去作用，因此，就要采用深水测控系统来进行沉管水下姿态的测控；可是目前还没有此种可进行深水测控的系统相应的更没有采用该系统进行测控的方法。

因此，针对上述问题急需提供一种新的管节水下姿态的测控系统及测控方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种管节水下姿态的测控系统及测控方法，该测控系统及测控方法通过GPS接收机、声纳装置以及中央处理器实现对管节沉放和对接姿态进行指导和调整的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种管节水下姿态的测控系统，该系统包括GPS接收机、声纳装置以及中央处理器；所述中央处理器分别与所述声纳装置和GPS接收机连接。

所述声纳装置包括设置在安装船上的送受波器和多个设置在管节顶面的应答器；所述送受波器通过信号与所述应答器连接。

所述应答器与预标定在管节顶面上的特征点位对应设置。

所述管节顶面至少设置三个应答器分别与预标定在管节对接端顶面上的特征点位对应设置。

所述管节顶面至少设置两个应答器分别与预标定在管节尾端顶面上的特征点位对应设置。

一种应用上述其中之一所述测控系统实现的测控方法，该测控方法包括以下步骤：

S1、中央处理器在管节沉放过程中对管节进行绝对定位并建立绝对坐标系的步骤；

S2、中央处理器根据管节绝对坐标系调整管节沉放姿态的步骤；

S3、中央处理器在管节对接过程中对管节进行相对定位并建立相对坐标系的步骤；

S4、中央处理器根据管节相对坐标系调整管节对接姿态的步骤。

所述步骤S1中还包括如下步骤：

S11、通过声纳装置检测待安管节各特征点位声纳信号的步骤；

S12、声纳装置将声纳信号上传给中央处理器的步骤；

S13、中央处理器将声纳信号编辑成特征点位坐标数据的步骤；

S14、通过GPS接收机接收安装船卫星定位信号的步骤；

S15、GPS接收机将安装船卫星定位信号上传给中央处理器的步骤；

S16、中央处理器将安装船卫星定位信号编辑成安装船坐标数据的步骤；

S17、中央处理器将待安管节各特征点位坐标数据和安装船坐标数据进行汇总计算并建立待安管节绝对坐标系的步骤。

所述步骤S3中还包括如下步骤：

S31、通过声纳装置检测待安管节和已安管节各特征点位声纳信号的步骤；

S32、声纳装置将声纳信号上传给中央处理器的步骤；

S33、中央处理器将声纳信号编辑成特征点位坐标数据的步骤；

S34、通过GPS接收机接收安装船卫星定位信号的步骤；

S35、GPS接收机将安装船卫星定位信号上传给中央处理器的步骤；

S36、中央处理器将安装船卫星定位信号编辑成安装船坐标数据的步骤；

S37、中央处理器将各特征点位坐标数据和安装船坐标数据进行汇总计算并建立已安管节与待安管节的相对坐标系的步骤。

所述步骤S2中还包括如下步骤：

S21、中央处理器根据绝对坐标系模拟出三维空间形态图的步骤；

S22、通过图像显示器显示三维空间形态图的步骤；

S23、操作人员根据三维空间形态图向中央处理器输入待安管节的姿态调整指令的步骤；

S24、中央处理器根据待安管节的姿态调整指令对待安管节的沉放姿态进行调整的步骤。

所述步骤S4中还包括如下步骤：

S41、中央处理器根据相对坐标系模拟出三维空间形态图的步骤；

S42、通过图像显示器显示三维空间形态图的步骤；