[实用新型]耙吸挖泥船耙管报警系统

说明书

技术领域

本实用新型属于航道疏浚设备，尤其是耙吸挖泥船在施工状态下耙管与船体空间位置显示的系统。

背景技术

耙吸挖泥船是一种疏浚工程船舶，它能够挖掘水下泥沙，并将挖掘的泥沙沿疏浚管路输送到泥舱。在耙吸挖泥船施工开始与结束阶段，包括有放耙、起耙两个过程。在整个操作过程中，需要施工操作人员时时注意耙管的姿态。在起耙阶段，需要通过控制绞车将耙管从水中提起后，慢慢收回船体并固定在相应的位置上。而在放耙阶段，需要通过控制绞车来控制耙管在水中的位置。在传统的挖泥船疏浚工作过程中，耙管容易受到自身大幅度转向或者波浪的影响，导致耙管以及其上的万向节过于接近船体，甚至与船体撞击，造成耙管以及船体的损伤等状况。此外，传统的挖泥船耙管上没有相关的传感器及其报警系统用来进行提醒报警。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实时帮助操作人员观察耙管空间位置，同时能够提供耙管万向节与船体之间距离过近时的报警系统。

本实用新型由水平角度传感器、垂直角度传感器、吸口到位传感器、吸口压力传感器、旋转角度传感器、对地角度传感器、信号电缆、姿态测量与位置显示系统、可编程控制器组成，其特征是上耙管侧边垂直处安装垂直角度传感器，用来测量上耙管垂直角度；上耙管水平面处安装水平角度传感器，用来测量上耙管水平角度；下耙管水平面处安装下耙管水平角度传感器，用来测量下耙管水平角度；下耙管侧边垂直处安装下耙管垂直角度传感器，用来测量下耙管垂直角度；吸口处安装吸口到位传感器、吸口压力传感器，吸口到位传感器检测耙管和吸口是否连接，吸口压力传感器用于当前吸口深度计算；下耙管靠近万向节处安装旋转角度传感器，用来测量下耙管的旋转程度；耙头上安装对地角度传感器，用于测量耙唇的对地角度；各传感器经过信号电缆与姿态测量与位置显示系统的检测信号输入端连接；姿态测量与位置显示系统的检测信号输入端与位于疏浚控制台的可编程控制器的采集系统相连接。

本实用新型能够通过各传感器的检测信号，确定耙管各部分的位置状态。在耙管施工过程中，由耙管角度传感器不断检测耙管的角度变化，计算出万向节处的角度变化，算出耙头及万向节处的深度；由吸口处压力传感器的压力值变化计算出吸口深度；通过耙头旋转角度及对地角度传感器的变化，可以计算出耙头当前的状态及耙头本身的相对于垂直面上高度。结合角度变化、耙管深度变化、耙头的深度变化及耙管自身参数可以精确的显示出耙管与船体相对的姿态；基于上述的角度信息，将耙管姿态以动态图的形式显示在人机界面上，以便操作人员可以通过画面准确的掌握耙管万向节与船体的实时姿态，并根据预先设定的报警阈值进行报警。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的角度传感器安装示意图。

图2是本实用新型的原理图。

图3是本实用新型的信号输入输出示意图。

具体实施方式

本实用新型包括有耙吸挖泥船耙管姿态测量显示系统和耙管姿态报警系统两个子系统。两个子系统分别使用各自的采集设备，姿态测量主要使用的是角度传感器、信号采集处理PLC模块。

上耙管垂直角度传感器1安装于上耙管侧边垂直处，用来测量上耙管垂直角度；上耙管水平角度传感器2安装于上耙管水平面处，用来测量上耙管水平角度；下耙管水平角度传感器3安装于下耙管水平面处，用来测量下耙管水平角度；下耙管垂直角度传感器4安装于下耙管侧边垂直处，用来测量下耙管垂直角度；吸口到位传感器、吸口吃水压力传感器安装于吸口处，前者检测是否耙臂和吸口连接，后者用于计算当前吸口深度；旋转角度传感器5安装在下耙管靠近万向节处，用来测量下耙管的旋转程度；对地角度传感器6安装在耙头上，用于测量耙唇的对地角度；数据通过TCP网关将所有采集到的设备信息汇总至计算机里进行数据处理，最终输出至人机界面。信号采集模块安装在船舶规定的信号处理柜中，其余设备安装在驾驶室内。然后通过网关将处理过后的数据传输给人机界面以实时动态图形显示在操作者面前。施工过程中，上垂直和下垂直角度传感器不断检测耙臂垂直方向上的角度变化，同时也可以算出万向节处的角度变化。根据这些角度变化结合三角函数可以算出此时耙头、万向节相对于弯管（即吸口）处的深度变化。上水平和下水平垂直角度不断检测耙臂水平方向上的角度变化，就可以算出耙臂在水平面上的偏移量。根据吸口压力传感器处获得的压力值，算出吸口此时所处的深度值，然后通过吸口到位传感器判断弯管是否移动到吸口处，当传感器激活后判断处弯管已经移动到吸口处，即可算出当前弯管的深度。根据耙唇对地角度结合耙唇的设计参数可以计算出耙唇在垂直方向的高度。根据耙头深度、万向节深度、弯管深度及耙唇高度，水平偏移量，结合角度传感器及耙头设计参数可以计算出耙臂的当前姿态。通过计算机，汇总数据采集模块收集的传感器数据，提示报警模块进行相应的计算后，得到耙管万向节距离船体的位置，将其与工程安全值进行比较，如果耙管万向节距离船体的位置小于工程安全值的时候，计算机显示报警。