一种河道淤积物的识别与预处理方法

摘要

本发明公开了一种河道淤积物的识别与预处理方法，其包括以下步骤：S1、采用声呐成像系统获取河底的三维视图，并预设压力阈值；S2、获取三维视图的平均高度，并标定高度高于平均高度的位置；S3、采用带有压力传感器的棒体依次戳击标定的位置，获取戳击过程中的压力值；S4、根据戳击面积、压力值和压力阈值获取淤积物的形状信息和硬度信息；S5、根据淤积物的形状信息和硬度信息采用机械爪或水下铰刀对该淤积物进行打捞或捣振破碎处理；S6、重复步骤S3‑S5直至目标区域内的淤积物均符合清淤机的工作要求，完成河道淤积物的识别与预处理。本发明可以防止淤积物堵塞清淤机管道，疏松淤积物板结情况，提高河砂和水下物料的开采效率。

说明书

技术领域

本发明涉及河道清理领域，具体涉及一种河道淤积物的识别与预处理方法。

背景技术

泥砂随着河流水流汇集到河道、水库、高坝前中形成淤积物，抬高了下游水位，淤积物容易造成河道堵塞，严重影响河道功能的发挥。而且这些淤积物级配范围广，通常包括较大比例的碎石土类淤积物，而且所处河段流速和水位变幅大，疏浚工程量大。

为减缓河流淤积，延长水库使用寿命，高坝的发电效益和泄洪能力，特别是在水深较大的地方，提高水下清淤的工作效率，迫切需要布设清淤设备前，做好疏浚河道的水下地形特征及周边环境的识别和预判断。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种河道淤积物的识别与预处理方法解决了直接清淤河道淤积物效率低、费时费力的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种河道淤积物的识别与预处理方法，其包括以下步骤：

S1、采用声呐成像系统获取河底的三维视图，并预设压力阈值；

S2、获取三维视图的平均高度，并标定高度高于平均高度的位置；

S3、采用带有压力传感器的棒体依次戳击标定的位置，获取戳击过程中的压力值；

S4、根据戳击面积、压力值和压力阈值获取淤积物的形状信息和硬度信息；

S5、根据淤积物的形状信息和硬度信息采用机械爪或水下铰刀对该淤积物进行打捞或捣振破碎处理；

S6、重复步骤S3-S5直至目标区域内的淤积物均符合清淤机的工作要求，完成河道淤积物的识别与预处理。

进一步地，步骤S3的具体方法为：

将压力传感器设置在棒体的前端，以一个标定的位置为一个轮次的戳击范围，采用与压力传感器传感面长度相同的距离作为戳击的间隔距离，并以该标定位置最高点与其四周最低点之间的落差值为戳击深度进行戳击，获取每一次戳击过程中的压力值。

进一步地，步骤S4的具体方法为：

将每个标定的位置作为至少一个淤积物的存在点，并将同一戳击轮次中相同的戳击最大压力值所在位置作为同一淤积物的覆盖范围，得到淤积物的形状信息；当任一次戳击过程中得到的最大压力值大于等于压力阈值上限时，跳过该次戳击，并将该次戳击位置处的淤积物记录为硬度高的淤积物；将戳击过程中最大压力值位于压力阈值上限与压力阈值下限之间的淤积物记为硬度适中的淤积物；将戳击过程中最大压力值在压力阈值下限的淤积物记为硬度低的淤积物。

进一步地，步骤S5的具体方法为：

采用机械爪将硬度高的淤积物进行打捞，采用水下铰刀对形状大于或等于清淤机管道尺寸的淤积物和硬度适中的淤积物进行捣振破碎处理。

进一步地，步骤S6中符合清淤机工作要求的淤积物为形状小于清淤机的管道尺寸且在戳击过程中最大压力值小于压力阈值下限的淤积物。

本发明的有益效果为：本发明可以对河道淤积物中尺寸大于清淤机管道的淤积物和难以被清淤机抽上的淤积物进行识别与处理，为后续清淤机清理淤积物做好准备，可以防止淤积物堵塞清淤机管道，疏松淤积物板结情况，提高河道淤积物的开采效率。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该河道淤积物的识别与预处理方法包括以下步骤：

S1、采用声呐成像系统获取河底的三维视图，并预设压力阈值；

S2、获取三维视图的平均高度，并标定高度高于平均高度的位置；

S3、采用带有压力传感器的棒体依次戳击标定的位置，获取戳击过程中的压力值；

S4、根据戳击面积、压力值和压力阈值获取淤积物的形状信息和硬度信息；

S5、根据淤积物的形状信息和硬度信息采用机械爪或水下铰刀对该淤积物进行打捞或捣振破碎处理；

S6、重复步骤S3-S5直至目标区域内的淤积物均符合清淤机的工作要求，完成河道淤积物的识别与预处理。

步骤S3的具体方法为：将压力传感器设置在棒体的前端，以一个标定的位置为一个轮次的戳击范围，采用与压力传感器传感面长度相同的距离作为戳击的间隔距离，并以该标定位置最高点与其四周最低点之间的落差值为戳击深度进行戳击，获取每一次戳击过程中的压力值。

步骤S4的具体方法为：将每个标定的位置作为至少一个淤积物的存在点，并将同一戳击轮次中相同的戳击最大压力值所在位置作为同一淤积物的覆盖范围，得到淤积物的形状信息；当任一次戳击过程中得到的最大压力值大于等于压力阈值上限时，跳过该次戳击，并将该次戳击位置处的淤积物记录为硬度高的淤积物；将戳击过程中最大压力值位于压力阈值上限与压力阈值下限之间的淤积物记为硬度适中的淤积物；将戳击过程中最大压力值在压力阈值下限的淤积物记为硬度低的淤积物。

步骤S5的具体方法为：采用机械爪将硬度高的淤积物进行打捞，采用水下铰刀对形状大于或等于清淤机管道尺寸的淤积物和硬度适中的淤积物进行捣振破碎处理。

步骤S6中符合清淤机工作要求的淤积物为形状小于清淤机的管道尺寸且在戳击过程中最大压力值小于压力阈值下限的淤积物。

在本发明的一个实施例中，若河道底部的淤积物主要为砂，则在戳击速度不变的情况下，可以将戳击浸入水中的砂堆的压力值作为压力阈值下限，将戳击浸入水中的砂堆的压力值的3倍作为压力阈值上限。在判断压力值是否相同时，其允许的误差在0.2倍压力阈值下限。假设压力阈值下限为1，同一标定位置处戳击过程中获取的最大压力值为2，则不同戳击过程中得到的最大压力值在1.8至2范围内的压力值均视为相同。

在具体实施过程中，本发明的压力传感器采用压阻式传感器，当压阻式传感器受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可以得到正比于压力变化的电信号，进而通过上位机将电信号转化为压力值。为了使得每次戳击的有效范围符合当前场景，可以在压阻式传感器的传感面增加挡板，通过挡板增加或减小传感面的面积，在更改传感面积后，需要进行压力值与电信号的校正，校正过程可通过将戳击浸入水中的砂堆而获得的电信号对应的压力值与原本的压力值进行匹配，校正过程为本领域的常规技术手段，不再赘述。

本发明可以对河道淤积物中尺寸大于清淤机管道的淤积物和难以被清淤机抽上的淤积物进行识别与处理，为后续清淤机清理淤积物做好准备，可以防止淤积物堵塞清淤机管道，疏松淤积物板结情况，提高河道淤积物的开采效率。