[发明专利]一种沉管的水下姿态调整自动控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种沉管的水下姿态调整自动控制系统和方法。该系统包括沉管姿态获取模块、沉管远程控制模块及沉管姿态调整模块；沉管姿态获取模块与沉管姿态调整模块分别与沉管远程控制模块通信连接；沉管姿态获取模块获取沉管的姿态信息；沉管姿态调整模块包括压载水箱单元及变频绞车单元；沉管远程控制模块接收沉管的姿态信息并根据沉管的姿态信息控制压载水箱单元中压载水泵、电磁阀及至少一个水阀打开以调节沉管的压载重力；同时控制变频绞车工作以使沉管匀速沉放，如此通过调节水箱内的注水量和排水量控制沉管的自重，并通过变频绞车单元配合辅助控制沉管的匀速下沉；实现了对沉管沉放、上浮姿态的精准控制，提高沉管沉放、上浮姿态调整的效率。

技术领域

本发明实施例涉及管节沉放技术，尤其涉及一种沉管的水下姿态调整自动控制系统及方法。

背景技术

沉管隧道是将预先与之好的沉管浮运到海底基槽碎石垫层上，依次连接固定后进行锁固回填，再将沉管舱内压载水排出贯通的隧道形式，具有周期短、抗震能力强、水密性好、地质条件适应范围广等诸多优点。

纵观国内沉管沉放及安装技术，沉管和沉管之间的间隙和是保证水下隧道道路的平稳性和安全性的关键指标，为更好的控制沉管接头的完好性(不渗漏)，对沉管和沉管之间的对接要求精度和沉管基槽坡脚都都进行了非常严格，而更精准的水下沉管姿态控制技术是保障沉管接头精准的前提条件。如何精准的对水下沉管姿态进行自动控制是水下沉管施工技术绕不开的问题。

现有沉管技术中，在施工工艺上都是通过工程师综合计算的压载水理论值、施工水域的潮水位、沉管位置、人工测量的沉管偏移量和沉降量几方面的数据，再结合工程师们的技术经验指挥水下潜水员和沉管内的工人对水箱阀门进行操作，达到控制沉管水下姿态的目的。如此会引起沉管下沉过程中沉管姿态控制不精准、增加沉管上工程师和沉管内潜水员的劳动强度等问题。

发明内容

本发明提供一种沉管的水下姿态调整自动控制系统和方法，以实现精准控制水下沉管下沉、上浮调整、对接全过程的精度控制，提高了水下沉管压载、姿态调整和沉管安装对接的自动化水平，从而提高了水下沉管安装的调整效率和精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种沉管的水下姿态调整自动控制系统，该自动控制系统包括：沉管姿态获取模块、沉管远程控制模块及沉管姿态调整模块；

所述沉管姿态获取模块与所述沉管姿态调整模块分别与所述沉管远程控制模块通信连接；

所述沉管姿态获取模块：用于获取所述沉管的姿态信息；

所述沉管姿态调整模块包括压载水箱单元及变频绞车单元；所述压载水箱单元设置于所述沉管内部；所述压载水箱单元包括压载水泵、至少一个水阀及至少一个水箱和电磁阀；所述压载水泵通过管路与至少一个所述水箱连接；所述电磁阀、至少一个所述水阀设置于所述管路上；

所述变频绞车单元设置于所述沉管上表面的测量塔上；所述变频绞车单元包括变频绞车本体、滑轮组和钢丝绳索；所述变频绞车本体通过滑轮组和所述钢丝绳索与所述沉管的两端连接；

所述沉管远程控制模块，用于接收所述沉管的姿态信息并根据所述沉管的姿态信息控制所述压载水箱单元中所述压载水泵、所述电磁阀及至少一个所述水阀打开或关闭以调节所述沉管的压载重力；同时控制所述变频绞车单元工作以使所述沉管匀速沉放。

可选的，所述沉管姿态获取模块包括拉力传感器、压力传感器、液位传感器和位置传感器；

所述拉力传感器设置于所述变频绞车本体上，用于测量所述钢丝绳索的拉力值；

所述压力传感器设置于所述沉管端面，用于测量所述沉管所处的海水深度信息；

所述液位传感器设置于至少一个所述水箱内，用于测量至少一个所述水箱内的液位信息；

所述位置传感器设置于所述沉管面上的测量塔上；用于获取所述沉管的倾角信息；