管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)及測控方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)及測控方法，尤其涉及一種通過GPS接收機、聲納裝置以及中央處理器對管節(jié)沉放和對接姿態(tài)進行指導和調(diào)整的測控系統(tǒng)以及測控方法。本發(fā)明采用聲納裝置的設(shè)計；該聲納裝置可用于在沉放過程中對待安管節(jié)進行實時定位；以及在對接過程中對待安管節(jié)與已安管節(jié)相對位置關(guān)系進行實時定位；可以有效解決管節(jié)在水深處的沉放和對接測控問題，從而實現(xiàn)管節(jié)在深水環(huán)境下的實時姿態(tài)調(diào)整；節(jié)省施工成本，提高了工作效率。
【專利說明】管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)及測控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)及測控方法，尤其涉及一種通過GPS接收機、聲納裝置以及中央處理器對管節(jié)沉放和對接姿態(tài)進行指導和調(diào)整的測控系統(tǒng)以及測控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，供車輛行走的水下隧道是由多根沉管連接而成，沉管的體積和重量相當大，一般其長度有大約100-200米，沉管鋪設(shè)到預先鋪設(shè)好的基床上。在安裝大規(guī)格沉管時大多采用安裝船通過吊索纜垂吊沉管的方法；但是，該種方法對沉管沉降及對接精度要求很高，相應的控制難度很大，而且對管節(jié)水下姿態(tài)的測控是保證沉管順利沉放和對接的重要保證。在水深較淺的區(qū)域施工時可采用測量塔法測控沉管的水下姿態(tài)，但測量塔的高度有限，在水深較深的區(qū)域施工時測量塔可能完全浸沒在水下，這樣測量塔頂部安裝的GPS接收機將失去作用，因此，就要采用深水測控系統(tǒng)來進行沉管水下姿態(tài)的測控；可是目前還沒有此種可進行深水測控的系統(tǒng)相應的更沒有采用該系統(tǒng)進行測控的方法。
[0003]因此，針對上述問題急需提供一種新的管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)及測控方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)及測控方法，該測控系統(tǒng)及測控方法通過GPS接收機、聲納裝置以及中央處理器實現(xiàn)對管節(jié)沉放和對接姿態(tài)進行指導和調(diào)整的目的。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括GPS接收機、聲納裝置以及中央處理器；所述中央處理器分別與所述聲納裝置和GPS接收機連接。
[0006]所述聲納裝置包括設(shè)置在安裝船上的送受波器和多個設(shè)置在管節(jié)頂面的應答器；所述送受波器通過信號與所述應答器連接。
[0007]所述應答器與預標定在管節(jié)頂面上的特征點位對應設(shè)置。
[0008]所述管節(jié)頂面至少設(shè)置三個應答器分別與預標定在管節(jié)對接端頂面上的特征點位對應設(shè)置。
[0009]所述管節(jié)頂面至少設(shè)置兩個應答器分別與預標定在管節(jié)尾端頂面上的特征點位對應設(shè)置。
[0010]一種應用上述其中之一所述測控系統(tǒng)實現(xiàn)的測控方法，該測控方法包括以下步驟:
[0011]S1、中央處理器在管節(jié)沉放過程中對管節(jié)進行絕對定位并建立絕對坐標系的步驟；
[0012]S2、中央處理器根據(jù)管節(jié)絕對坐標系調(diào)整管節(jié)沉放姿態(tài)的步驟；
[0013]S3、中央處理器在管節(jié)對接過程中對管節(jié)進行相對定位并建立相對坐標系的步驟；
[0014]S4、中央處理器根據(jù)管節(jié)相對坐標系調(diào)整管節(jié)對接姿態(tài)的步驟。
[0015]所述步驟SI中還包括如下步驟:
[0016]S11、通過聲納裝置檢測待安管節(jié)各特征點位聲納信號的步驟；
[0017]S12、聲納裝置將聲納信號上傳給中央處理器的步驟；
[0018]S13、中央處理器將聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)的步驟；
[0019]S14、通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號的步驟；
[0020]S15、GPS接收機將安裝船衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器的步驟；
[0021]S16、中央處理器將安裝船衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)的步驟；
[0022]S17、中央處理器將待安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)進行匯總計算并建立待安管節(jié)絕對坐標系的步驟。
[0023]所述步驟S3中還包括如下步驟:
[0024]S31、通過聲納裝置檢測待安管節(jié)和已安管節(jié)各特征點位聲納信號的步驟；
[0025]S32、聲納裝置將聲納信號上傳給中央處理器的步驟；
[0026]S33、中央處理器將聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)的步驟；
[0027]S34、通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號的步驟；
[0028]S35、GPS接收機將安裝船衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器的步驟；
[0029]S36、中央處理器將安裝船衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)的步驟；
[0030]S37、中央處理器將各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)進行匯總計算并建立已安管節(jié)與待安管節(jié)的相對坐標系的步驟。
[0031]所述步驟S2中還包括如下步驟:
[0032]S21、中央處理器根據(jù)絕對坐標系模擬出三維空間形態(tài)圖的步驟；
[0033]S22、通過圖像顯示器顯示三維空間形態(tài)圖的步驟；
[0034]S23、操作人員根據(jù)三維空間形態(tài)圖向中央處理器輸入待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令的步驟；
[0035]S24、中央處理器根據(jù)待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令對待安管節(jié)的沉放姿態(tài)進行調(diào)整的步驟。
[0036]所述步驟S4中還包括如下步驟:
[0037]S41、中央處理器根據(jù)相對坐標系模擬出三維空間形態(tài)圖的步驟；
[0038]S42、通過圖像顯示器顯示三維空間形態(tài)圖的步驟；
[0039]S43、操作人員根據(jù)三維空間形態(tài)圖向中央處理器輸入待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令的步驟；
[0040]S44、中央處理器根據(jù)待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令對待安管節(jié)的對接姿態(tài)進行調(diào)整的步驟。
[0041]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點:
[0042]1、本發(fā)明采用聲納裝置的設(shè)計；該聲納裝置可用于在沉放過程中對待安管節(jié)進行實時定位；以及在對接過程中對待安管節(jié)與已安管節(jié)相對位置關(guān)系進行實時定位；可以有效解決管節(jié)在水深處的沉放和對接測控問題，從而實現(xiàn)管節(jié)在深水環(huán)境下的實時姿態(tài)調(diào)整；節(jié)省各施工成本，提高了工作效率。[0043]2、本發(fā)明采用GPS接收機的設(shè)計；該GPS接收機通過接收GPS衛(wèi)星信號網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)陌惭b船坐標數(shù)據(jù)，并以此坐標數(shù)據(jù)實時監(jiān)測安裝船運行軌跡；為中央處理器建立統(tǒng)一的絕對坐標系和相對坐標系提供了保障；使管節(jié)沉放和對接作業(yè)更加簡單、快捷，節(jié)省了人工，提高了效率。
[0044]3、本發(fā)明采用中央處理器的設(shè)計；該中央處理器通過計算將安裝船坐標系、管節(jié)相對坐標系和管節(jié)絕對坐標系匯集后建立在統(tǒng)一的坐標系下，并實時模擬出安裝船、待安管節(jié)及已安管節(jié)的三維空間形態(tài)圖；以便工作人員參考和進行姿態(tài)調(diào)整指令的編寫；使得管節(jié)姿態(tài)調(diào)整更加直觀、簡便，縮短了施工進程，提高了效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0046]圖1是本發(fā)明測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2是本發(fā)明測控系統(tǒng)中各裝置的連接框圖；
[0048]圖3是本發(fā)明測控方法的步驟框圖。
【具體實施方式】
[0049]參見圖1、圖2所示，本發(fā)明的管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于對安裝船定位的GPS接收機1、用于對管節(jié)定位的聲納裝置以及用于數(shù)據(jù)處理的中央處理器；所述中央處理器分別與所述聲納裝置和GPS接收機連接。本實施例中所述聲納裝置用于在沉放過程中對待安管節(jié)2進行定位；以及在對接過程中對待安管節(jié)與已安管節(jié)3相對位置關(guān)系進行定位；可以有效解決管節(jié)在水深處的沉放和對接測控問題，從而實現(xiàn)管節(jié)在深水環(huán)境下的實時姿態(tài)調(diào)整；節(jié)省各施工成本，提高了工作效率。
[0050]本發(fā)明采用GPS接收機的設(shè)計；GPS接收機通過接收GPS衛(wèi)星信號網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)陌惭b船坐標數(shù)據(jù)，并以此坐標數(shù)據(jù)實時監(jiān)測安裝船運行軌跡；為中央處理器建立統(tǒng)一的絕對坐標系和相對坐標系提供了保障；使管節(jié)沉放和對接作業(yè)更加簡單、快捷，節(jié)省了人工，提高了效率。
[0051]本實施例中所述聲納裝置包括設(shè)置在安裝船上的送受波器4和多個設(shè)置在管節(jié)頂面的應答器5 ;所述送受波器通過聲納信號與所述應答器連接。本實施例中所述多個應答器分別設(shè)置在待安管節(jié)對接端6和已安管節(jié)尾端7。
[0052]本實施例中所述應答器與預標定在管節(jié)頂面上的特征點位對應設(shè)置。本實施例中所述待安管節(jié)頂面至少設(shè)置三個應答器分別與預標定在待安管節(jié)對接端頂面上的特征點位對應設(shè)置；本實施例中所述已安管節(jié)頂面至少設(shè)置兩個應答器分別與預標定在已安管節(jié)尾端頂面上的特征點位對應設(shè)置。本實施例中所述的管節(jié)特征點位是指能夠從整體上反映管節(jié)的空間形態(tài)的坐標采集位置；本實施例中所述待安管節(jié)特征點位主要設(shè)置在待安管節(jié)對接端頂面兩端角上以及待安管節(jié)對接端頂面上與GPS接收機位置對應處；所述已安管節(jié)特征點位主要設(shè)置在已安管節(jié)對接端頂面兩端角上。
[0053]本實施例中所述中央處理器可根據(jù)各管節(jié)特征點的坐標數(shù)據(jù)建立符合WGS84坐標系標準(World Geodetic Systeml984，是為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標系統(tǒng))的管節(jié)坐標系，并以此管節(jié)坐標系模擬出管節(jié)三維空間形態(tài)圖；中央處理器根據(jù)該管節(jié)三維空間形態(tài)圖對管節(jié)在沉放或?qū)邮┕ぶ械淖藨B(tài)進行調(diào)整和指導。本發(fā)明采用中央處理器的設(shè)計；該中央處理器通過計算將安裝船坐標系、管節(jié)相對坐標系和管節(jié)絕對坐標系匯集后建立在統(tǒng)一的坐標系下，并實時模擬出安裝船、待安管節(jié)及已安管節(jié)的三維空間形態(tài)圖；以便工作人員參考和進行姿態(tài)調(diào)整指令的編寫；使得管節(jié)姿態(tài)調(diào)整更加直觀、簡便，縮短了施工進程，提高了效率。
[0054]本實施例中所述送受波器與所述安裝船上的GPS接收機位置對應設(shè)置；所述送受波器設(shè)置在GPS接收機底部，以實現(xiàn)安裝船坐標系與管節(jié)坐標系的統(tǒng)一，減小測量誤差。
[0055]本實施例中所述測控系統(tǒng)至少包括兩個送受波器，且分別與安裝船上的兩個GPS接收機對應設(shè)置。
[0056]本實施例中所述應答器設(shè)有用于測量各特征點位水位深度的深度計8 ;深度計測量實時測量出各特征點位的深度值，通過應答器將數(shù)值回傳送受波器。
[0057]本實施例中所述中央處理器包括數(shù)據(jù)接收裝置和姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；所述數(shù)據(jù)接收裝置包括與GPS接收機連接的GPS數(shù)據(jù)接收端和與送受波器連接的測控數(shù)據(jù)接收端。所述姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置分別與GPS數(shù)據(jù)接收端和測控數(shù)據(jù)接收端連接；所述姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置上還連接有圖像顯示器。所述中央處理器還包括與姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置連接的數(shù)據(jù)存儲器；該數(shù)據(jù)存儲器用于隨時存儲和調(diào)用各特征點坐標數(shù)據(jù)、絕對坐標系、相對坐標系、管節(jié)三維空間形態(tài)圖以及安裝船坐標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器。本實施例中所述GPS接收機通過線纜與所述GPS數(shù)據(jù)接收端連接，從而實現(xiàn)各管節(jié)特征點坐標數(shù)據(jù)的實時傳輸；并以此將建立起的實時管節(jié)坐標系與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)動態(tài)連接。所述中央處理器還包括與姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置連接的姿態(tài)調(diào)整控制端；該姿態(tài)調(diào)整控制端可用于發(fā)送待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令，以控制姿態(tài)調(diào)整裝置進行管節(jié)在沉放和對接過程中的姿態(tài)調(diào)整作業(yè)。
[0058]參見圖3所示，本發(fā)明的管節(jié)水下姿態(tài)的測控方法，該測控方法包括以下步驟:
[0059]1、預先舾裝測控系統(tǒng)，其中聲納裝置的應答器分別與待安管節(jié)對接端、已安管節(jié)尾端預先標定的特征點位對應安裝。
[0060]2、中央處理器在管節(jié)沉放過程中對管節(jié)進行絕對定位并建立管節(jié)絕對坐標系；其中還包括以下步驟:
[0061]通過聲納裝置檢測待安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù):送受波器發(fā)送聲納信號給待安管節(jié)對接端的應答器；應答器將采集到的特征點位坐標數(shù)據(jù)以聲納信號形式發(fā)回送受波器。
[0062]聲納裝置將接收到的聲納信號上傳給中央處理器:送受波器將接收到的聲納信號上傳至測控數(shù)據(jù)接收端；測控數(shù)據(jù)接收端將該聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)；并將該特征點位坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將特征點位坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。
[0063]通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號:GPS接收機接收安裝船所在位置的衛(wèi)
星定位信號。
[0064]GPS接收機將安裝船衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器:GPS接收機將衛(wèi)星定位信號上傳至GPS數(shù)據(jù)接收端；GPS數(shù)據(jù)接收端將衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)，并將該安裝船坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將安裝船坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。[0065]中央處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將待安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)調(diào)出并進行匯總計算；根據(jù)計算結(jié)果建立待安管節(jié)的絕對坐標系。
[0066]上述2中還可按以下步驟完成:
[0067]通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號:GPS接收機接收安裝船所在位置的衛(wèi)
星定位信號。
[0068]GPS接收機將安裝船衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器:GPS接收機將衛(wèi)星定位信號上傳至GPS數(shù)據(jù)接收端；GPS數(shù)據(jù)接收端將衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)，并將該安裝船坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將安裝船坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。
[0069]通過聲納裝置檢測待安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù):送受波器發(fā)送聲納信號給待安管節(jié)對接端的應答器；應答器將采集到的特征點位坐標數(shù)據(jù)以聲納信號形式發(fā)回送受波器。
[0070]聲納裝置將接收到的聲納信號上傳給中央處理器:送受波器將接收到的聲納信號上傳至測控數(shù)據(jù)接收端；測控數(shù)據(jù)接收端將該聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)；并將該特征點位坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將特征點位坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。
[0071]中央處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將待安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)調(diào)出并進行匯總計算；根據(jù)計算結(jié)果建立待安管節(jié)的絕對坐標系。
[0072]3、中央處理器根據(jù)管節(jié)絕對坐標系調(diào)整管節(jié)沉放姿態(tài):中央處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)絕對坐標系模擬出三維空間形態(tài)圖；通過圖像顯示器顯示三維空間形態(tài)圖；操作人員根據(jù)三維空間形態(tài)圖向姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置輸入待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將姿態(tài)調(diào)整指令發(fā)送至姿態(tài)調(diào)整控制端；姿態(tài)調(diào)整控制端根據(jù)姿態(tài)調(diào)整指令通過操作姿態(tài)調(diào)整裝置實現(xiàn)管節(jié)在沉放過程中的姿態(tài)調(diào)整；直至對接作業(yè)開始。
[0073]4、中央處理器在管節(jié)對接過程中對管節(jié)進行相對定位并建立管節(jié)相對坐標系；其中還包括以下步驟:
[0074]通過聲納裝置測量待安管節(jié)和已安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù):送受波器將聲納信號分別發(fā)送給待安管節(jié)對接端的應答器和已安管節(jié)尾端的應答器；應答器將采集到的特征點位坐標數(shù)據(jù)以聲納信號形式發(fā)回送受波器。
[0075]聲納裝置將接收到的聲納信號上傳給中央處理器:送受波器將接收到的聲納信號上傳至測控數(shù)據(jù)接收端；測控數(shù)據(jù)接收端將該聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)；并將該特征點位坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將特征點位坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。
[0076]通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號:GPS接收機接收安裝船所在位置的衛(wèi)
星定位信號。
[0077]GPS接收機將安裝船衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器:GPS接收機將衛(wèi)星定位信號上傳至GPS數(shù)據(jù)接收端；GPS數(shù)據(jù)接收端將衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)，并將該安裝船坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將安裝船坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。
[0078]中央處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)調(diào)出并進行匯總計算；根據(jù)計算結(jié)果建立已安管節(jié)與待安管節(jié)的相對坐標系。
[0079]上述4中還可按以下步驟完成:
[0080]通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號:GPS接收機接收安裝船所在位置的衛(wèi)
星定位信號。
[0081]GPS接收機將安裝船衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器:GPS接收機將衛(wèi)星定位信號上傳至GPS數(shù)據(jù)接收端；GPS數(shù)據(jù)接收端將衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)，并將該安裝船坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將安裝船坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。
[0082]通過聲納裝置測量待安管節(jié)和已安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù):送受波器將聲納信號分別發(fā)送給待安管節(jié)對接端的應答器和已安管節(jié)尾端的應答器；應答器將采集到的特征點位坐標數(shù)據(jù)以聲納信號形式發(fā)回送受波器。
[0083]聲納裝置將接收到的聲納信號上傳給中央處理器:送受波器將接收到的聲納信號上傳至測控數(shù)據(jù)接收端；測控數(shù)據(jù)接收端將該聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)；并將該特征點位坐標數(shù)據(jù)上傳至姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將特征點位坐標數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。
[0084]中央處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)調(diào)出并進行匯總計算；根據(jù)計算結(jié)果建立已安管節(jié)與待安管節(jié)的相對坐標系。
[0085]6、中央處理器根據(jù)管節(jié)絕對坐標系調(diào)整管節(jié)沉放姿態(tài):中央處理器的姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)絕對坐標系模擬出三維空間形態(tài)圖；通過圖像顯示器顯示三維空間形態(tài)圖；操作人員根據(jù)三維空間形態(tài)圖向姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置輸入待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令；姿態(tài)數(shù)據(jù)處理裝置將姿態(tài)調(diào)整指令發(fā)送至姿態(tài)調(diào)整控制端；姿態(tài)調(diào)整控制端根據(jù)姿態(tài)調(diào)整指令通過操作姿態(tài)調(diào)整裝置實現(xiàn)管節(jié)在對接過程中的姿態(tài)調(diào)整；直至對接作業(yè)完成。
[0086]7、測控系統(tǒng)指導管節(jié)沉放和對接完畢后拆除測控系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括GPS接收機、聲納裝置以及中央處理器；所述中央處理器分別與所述聲納裝置和GPS接收機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)，其特征在于:所述聲納裝置包括設(shè)置在安裝船上的送受波器和多個設(shè)置在管節(jié)頂面的應答器；所述送受波器通過信號與所述應答器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)，其特征在于:所述應答器與預標定在管節(jié)頂面上的特征點位對應設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)，其特征在于:所述管節(jié)頂面至少設(shè)置三個應答器分別與預標定在管節(jié)對接端頂面上的特征點位對應設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)，其特征在于:所述管節(jié)頂面至少設(shè)置兩個應答器分別與預標定在管節(jié)尾端頂面上的特征點位對應設(shè)置。
6.一種應用權(quán)利要求1-5其中之一所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控系統(tǒng)實現(xiàn)的測控方法，其特征在于:該測控方法包括以下步驟: 51、中央處理器在管節(jié)沉放過程中對管節(jié)進行絕對定位并建立絕對坐標系的步驟； 52、中央處理器根據(jù)管節(jié)絕對坐標系調(diào)整管節(jié)沉放姿態(tài)的步驟； 53、中央處理器在管節(jié)對接過程中對管節(jié)進行相對定位并建立相對坐標系的步驟； 54、中央處理器根據(jù)管節(jié)相對坐標系調(diào)整管節(jié)對接姿態(tài)的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求14所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控方法，其特征在于:所述步驟SI中還包括如下步驟: 511、通過聲納裝置檢測待安管節(jié)各特征點位聲納信號的步驟； 512、聲納裝置將聲納信號上傳給中央處理器的步驟； 513、中央處理器將聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)的步驟； 514、通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號的步驟； 515、GPS接收機將安裝船 衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器的步驟； 516、中央處理器將安裝船衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)的步驟； 517、中央處理器將待安管節(jié)各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)進行匯總計算并建立待安管節(jié)絕對坐標系的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求15所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控方法，其特征在于:所述步驟S3中還包括如下步驟: 531、通過聲納裝置檢測待安管節(jié)和已安管節(jié)各特征點位聲納信號的步驟； 532、聲納裝置將聲納信號上傳給中央處理器的步驟； 533、中央處理器將聲納信號編輯成特征點位坐標數(shù)據(jù)的步驟； 534、通過GPS接收機接收安裝船衛(wèi)星定位信號的步驟； 535、GPS接收機將安裝船衛(wèi)星定位信號上傳給中央處理器的步驟； 536、中央處理器將安裝船衛(wèi)星定位信號編輯成安裝船坐標數(shù)據(jù)的步驟； 537、中央處理器將各特征點位坐標數(shù)據(jù)和安裝船坐標數(shù)據(jù)進行匯總計算并建立已安管節(jié)與待安管節(jié)的相對坐標系的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求16所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控方法，其特征在于:所述步驟S2中還包括如下步驟:S21、中央處理器根據(jù)絕對坐標系模擬出三維空間形態(tài)圖的步驟； S22、通過圖像顯示器顯示三維空間形態(tài)圖的步驟； S23、操作人員根據(jù)三維空間形態(tài)圖向中央處理器輸入待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令的步驟； 5S24、中央處理器根據(jù)待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令對待安管節(jié)的沉放姿態(tài)進行調(diào)整的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求17所述管節(jié)水下姿態(tài)的測控方法，其特征在于:所述步驟S4中還包括如下步驟: S41、中央處理器根據(jù)相對坐標系模擬出三維空間形態(tài)圖的步驟； S42、通過圖像顯示器顯示三維空間形態(tài)圖的步驟； S43、操作人員根據(jù)三維空間形態(tài)圖向中央處理器輸入待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令的步驟； S44、中央處理器根據(jù)待安管節(jié)的姿態(tài)調(diào)整指令對待安管節(jié)的對接姿態(tài)進行調(diào)整的步驟。
【文檔編號】E02D29/07GK103912012SQ201310002970
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月6日
【發(fā)明者】林鳴, 李一勇, 關(guān)秋楓, 尹海卿, 曾旭平, 劉亞平, 翟世鴻, 梁萌, 彭瑞, 高紀兵, 宿發(fā)強, 蘇長璽, 王強, 岳遠征, 劉兆權(quán), 趙坤 申請人:中交第一航務工程局有限公司, 中交一航局第二工程有限公司