一种用于抓斗式挖泥船的浚测一体化水深测量方法

摘要

本发明提供了一种用于抓斗式挖泥船的浚测一体化水深测量方法，用于解决传统测量方法带来的海况限制、测量数据时效性差、成本高的问题。本发明充分利用抓斗式挖泥船的施工特性，提供一种疏浚施工和水深测量交替进行的浚测一体化方法，在船舶抓斗施工与卸泥间隙中完成相应施工区域水下地形的扫测，从而实现施工区域的水深测量。本发明可在抓斗船施工工况条件下进行测量工作，测量精度及覆盖范围满足施工测量要求，实现施工过程同步测量。本发明对施工区域测量网格化，网格数据多维存储，采用人工智能算法对多维数据进行处理，获得施工区域的浚前、浚中、浚后测量数据。因此，本发明提升了疏浚的施工效率和质量，节省了测量工作的运营成本。铲斗式挖泥船船体结构及施工方法与抓斗式挖泥船类似，故本发明也可用于铲斗式挖泥船。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水深测量方法，具体为用于抓斗式挖泥船进行航道疏浚施工时的浚测一体化同步测量。

背景技术

航道疏浚指用挖泥船或其他工具在航道中清除水下泥沙的作业。航道疏浚是开发航道，增加和维护航道尺度的主要手段之一。水深是航道疏浚施工的主要技术指标，同时也是航道疏浚工程规划的主要依据之一。

抓斗式挖泥船是一种带有抓斗的航道疏浚施工船舶。抓斗式挖泥船挖泥时运用钢缆上的抓斗，依靠其重力作用，放入水中一定的深度，通过插入泥层和闭合抓斗来挖掘和抓取泥沙，然后通过操纵船上的起重机机械提升抓斗出水面，回旋到预定位置将泥沙卸入泥舱或泥驳中，如此反复进行，直至完成要求的航道疏浚施工。

在抓斗式挖泥船疏浚施工开始前，需要进行浚前测量，采用测量船对疏浚区域及其边坡线一定范围内的水深和地形进行测量，测量结果是工程规划的主要依据；在施工过程中，施工质量的判断主要依靠操作人员经验；施工完成后，还需进行浚后测量，用测量船对疏浚区域及其边坡线进行全面的水深和地形测量，以验证本次疏浚施工的工程质量是否满足合同要求。

传统疏浚施工测量方法的问题在于：一、需要为疏浚施工配备专用的测量船艇和测量人员，在疏浚施工过程中均需频繁调用测量船艇进行施工水域水深测量，测量成本高；二、测量船受到自身条件所限，一般只能在二级海况以下才能进行测量工作，在多数情况下，需要等待海况满足测量要求。测量工作往往因为等待海况而难以进行，影响施工进度；三、施工过程中，施工质量的判断主要依靠操作人员经验，因为无法及时测量施工区域的水深，容易造成测量数据时效性差，影响工程质量和进度控制。

为了避免传统测量方法带来的海况限制、测量数据时效性差、成本高的问题，提升疏浚施工效率，充分发挥抓斗式挖泥船的施工特性，在抓斗式挖泥船上配备浚测一体化系统，采用疏浚施工和水深测量交替进行的浚测一体化方法实现施工同步水深测量。

发明内容

本发明提供了一种用于抓斗式挖泥船的浚测一体化水深测量方法，用于解决传统测量方法带来的海况限制、测量数据时效性差、成本高的问题。本发明充分利用抓斗式挖泥船的施工特性，提供一种疏浚施工和水深测量交替进行的浚测一体化方法，在船舶抓斗施工与卸泥间隙中完成相应施工区域水下地形的扫测，从而实现施工区域的水深测量。本发明有效提升浚前、浚中、浚后测量的时效性，通过实时测量引导抓斗式挖泥船及时扫浅，从而提升了疏浚的施工效率和质量，节省测量工作的运营成本。

铲斗式挖泥船船体结构及施工方法与抓斗式挖泥船类似，故本发明也可用于铲斗式挖泥船。

具体的，本发明提供一种用于抓斗式挖泥船的浚测一体化水深测量方法，其包括以下步骤：

S1、在抓斗式挖泥船抓机旋转机构前部纵舯位置布置一个升降平台结构井，在测量结构井内安装一套自动升降测量机构，多波束测量装置安装于测量机构上。

S2、开启测量模式时，多波束测量装置伸出船底板外，下放至水下设定深度，启动船舶定位、船舶姿态等测量装置。

S3、在抓斗完成泥沙抓取，在起重机作用下离开水面后，旋转装置按照设定速度匀速旋转，带动多波束测量装置形成测量扇区。

S4、测量管理系统将施工区域划分为测量网格，采用人工智能算法进行数据的自动清洗和处理，获得施工区域的浚前、浚中、浚后测量数据。

S5、在抓斗完成泥沙卸载，在起重机作用下回到施工区域下放至水面前，完成当前测量扇区所有测量数据的采集工作，并暂停多波束测量装置的测量状态。

S6、测量管理系统根据处理后的测量数据按照约定规则自动成图，自动标注浅点，引导船舶完成扫浅工作。

S7、关闭测量模式时，多波束测量装置停止工作，关闭船舶定位、船舶姿态等测量装置，自动升降机构控制多波束测量装置收回船体内。

优选地，S1中在抓斗式挖泥船抓机旋转机构前部纵舯位置布置一个升降平台结构井，在测量结构井内安装一套自动升降测量机构，多波束测量装置通过内旋转机构安装于测量机构上。

优选地，S2中开启测量模式时，自动升降机构控制多波束测量装置伸出船底板外，下放至水下设定深度，多波束测量装置按要求与水平面形成固定夹角。

优选地，S3中在抓斗完成泥沙抓取，在起重机作用下离开水面后，测量管理系统通过电控装置控制机构内旋转装置按照设定速度匀速旋转，带动多波束测量装置形成测量扇区，实时获取扇区范围内多波束测量数据。

优选地，S4中测量管理系统将施工区域划分为测量网格，网格大小可设置；多波束测量装置实时获取的测量数据以网格为逻辑记录单元进行存储，根据网格内记录的多维信息，结合施工区域因施工产生的河床地形变化态势，采用人工智能算法进行数据的自动清洗和处理，获得施工区域的浚前、浚中、浚后测量数据。

优选地，S5中在抓斗完成泥沙卸载，在起重机作用下回到施工区域下放至水面前，测量管理系统完成当前测量扇区所有测量数据的采集工作，并暂停多波束测量装置的测量状态，直至下次获取测量信号再开启测量状态。

优选地，S6中测量管理系统根据处理后的测量数据按照约定规则自动成图，成图数据支持多种通用标准格式，成图数据多种方式呈现。根据测量网格中的水深计算数据自动标注浅点，引导船舶完成扫浅工作。

本发明的优点如下所述：

本发明可在抓斗船施工工况条件下进行测量工作，测量精度及覆盖范围满足施工测量要求，实现施工过程同步测量，节省测量工作的运营成本。

本发明对施工区域测量网格化，网格数据多维存储，采用人工智能算法对多维数据进行处理，获得施工区域的浚前、浚中、浚后测量数据。

本发明通过疏浚测量一体化操作，实时获取施工区域水深信息，增强施工测量的时效性，提升施工效率和质量，从而获得良好的经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1抓斗式挖泥船浚测一体化方法步骤示意图

图2抓斗式挖泥船浚测一体化布置示意图

图3抓斗式挖泥船浚测一体化测量范围示意图

图4抓斗式挖泥船浚测一体化网格水深变化示意图图5抓斗式挖泥船浚测一体化测量网格原理示意图附图中序号含义解释如下：

1-抓斗式挖泥船；2-多波束测量装置；

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施示例对本发明的步骤及工作原理做进一步解释：

S1、如图2所示，在抓斗式挖泥船1抓机旋转机构前部纵舯位置布置一个升降平台结构井，在测量结构井内安装一套自动升降测量机构，由升降平台、升降伺服机构、内旋转机构、平台自动锁紧装置等组成，多波束测量装置2安装于测量机构上。

S2、开启测量模式时，自动升降机构控制多波束测量装置2伸出船底板外，下放至水下设定深度，保证多波束测量装置2处于合适的测量位置，并按要求与水平面形成固定夹角。启动船舶定位、船舶姿态等测量装置。

S3、如图3所示，在抓斗完成泥沙抓取，在起重机作用下离开水面后，船舶控制系统向浚测一体化测量管理系统发送测量信号。测量管理系统根据待测区域的平面位置计算机构内旋转装置的旋转起止角度，并根据施工深度计算旋转装置的旋转速度，然后通过电控装置控制机构内旋转装置按照设定速度匀速旋转，带动多波束测量装置2形成测量扇区，实时获取扇区范围内多波束测量数据。

S4、如图4所示，施工区域内的水深会因施工产生变化，深度变化趋势因浚前、浚中、浚后逐渐变深。如图5所示，测量区域3内密布测量点，将测量区域3划分为N个测量网格，网格大小可设置；原始测量数据以网格为逻辑记录单元进行存储，记录内容包括时间、空间坐标、水深测量数据、船舶施工状态信息、绞刀头施工轨迹等，网格4为N个测量网格中的一个，网格4内有M个测量点，每一个测量点的水深数据变化趋势符合图4所示。根据网格内记录的多维信息，结合施工区域因施工产生的河床地形变化态势，通过人工智能算法进行数据的自动清洗和处理，按照预设算法对所有数据进行综合处理，形成施工区域的浚前、浚中、浚后的实时水深测量数据。

S5、在抓斗完成泥沙卸载，在起重机作用下回到施工区域下放至水面前，测量管理系统完成当前测量扇区所有测量数据的采集工作，并暂停多波束测量装置2的测量状态，直至下次获取测量信号再开启测量状态。

S6、根据处理后的测量数据按照约定规则自动成图。成图规则包括时间约束、空间约束、比例尺范围、抽析规则等。成图数据支持多种通用标准格式，成图数据多种方式呈现，如：平面水深图、点云图、三维DEM图等。根据测量网格中的水深计算数据对于浅点予以标示，引导船舶完成扫浅工作。

浚测一体化系统自动生成浅点，浅点信息来源于网格中的水深计算数据，深度未达到标准值要求的自动标注为浅点。在水深测量图上对于浅点予以标示，引导船舶完成扫浅工作。

S7、关闭测量模式时，多波束测量装置2停止工作，关闭船舶定位、船舶姿态等测量装置，自动升降机构控制多波束测量装置2收回船体内。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。