CN113670405A - 一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，包括：沉箱结构，通过预制成型得到，并在下海浮运前，预定位置安装有压力传感器、陀螺仪及微型芯片；中转卫星***，用于对沉箱结构预定位置安装的压力传感器、陀螺仪及微型芯片的发射信号进行接收中转，利用与地球同步运行的卫星，作为信号的中转，实现全球的通信，即将接受的信号分散传输到地球预定位置；陆地接收装置，基于陆上监测***进行实时检测把控。该沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术与目前沉箱隔舱内人工水位测量相比，沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术能够充分利用高科技产品，将水下压力测量技术和智能化技术融合于实际工程的水位测量当中，可降低人工作业风险。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程沉箱结构浮运过程中的运动特性研究技术领域，具体为一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术。
背景技术
在海洋工程结构开发利用过程中及消浪特性方面，沉箱结构具有一定的优势。
沉箱结构是海洋工程中重要的深基础结构，其内部是由多个舱室组成的箱型结构，海上沉箱结构的施工相比于陆上施工，由于波浪、潮流及风等作用使其复杂性增加，沉箱需要预制并浮运到海上目标位置，沉箱在浮运过程中的稳定性对沉箱的安全施工具有重要影响，是其施工成败的关键，而沉箱浮运过程中的稳定性是通过各隔舱内水位的高低进行控制的，沉箱各隔舱内水位的精准测定是实现沉箱稳定性控制的前提。
传统的依靠人工进行水位测定存在一定的风险，且精度欠佳，需要高精度的远程化、智能化水位测量技术，目前在诸多公开的技术专利中，未曾涉及沉箱浮运过程中隔舱内水位远程智能化测量技术及技术方案。当前在海洋开发过程中更多关注智能化技术及科学技术背景下，实现沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术对降低工程成本，规避潜在风险，改善工人施工环境具有重要意义。
针对上述问题，急需通过沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，完善沉箱隔舱内的水位测量技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，以解决上述背景技术中提出的传统的依靠人工进行水位测定存在一定的风险，且精度欠佳。在当下诸多公开的技术专利中，未曾提出沉箱浮运过程中隔舱内水位的远程智能化测量技术及技术方案。当前在海洋工程开发过程中更多关注智能化技术及科学技术背景下，实现沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术对降低工程成本，规避潜在风险，改善工人施工环境具有重要意义的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，包括：
沉箱结构，通过预制成型得到，并在下海浮运前，预定位置安装有压力传感器、陀螺仪及微型芯片；
中转卫星***，用于对沉箱结构预定位置安装的压力传感器、陀螺仪及微型芯片的发射信号进行接收中转，利用与地球同步运行的卫星，作为信号的中转，实现全球的通信，即将接受的信号分散传输到地球预定位置；
陆地接收装置，基于陆上监测***进行实时检测把控，使用接收机和数据电台接收中转卫星***传输的信号。
优选的，沉箱隔舱内水位的远程智能化测量技术的关键部分是微型芯片数据的收集及传输和陆上的收集装置及数据处理，通过收集到的压力数据，依据伯努利方程即可推求出测点位置的水位，再通过倾斜度数据可获得整个沉箱内水位的空间分布情况。
优选的，沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术实现步骤如下：
（1）在沉箱各隔舱内按设计方案布置压力传感器，记录初始位置和初始高程，作为测量基准值；
（2）在沉箱上合适位置布置陀螺仪，在沉箱浮运过程中测定沉箱的倾斜度，依据陀螺仪测得的倾斜度通过压力传感器数值推求的各点水位，经过计算可以准确获得各隔舱内的水位空间分布情况；
（3）在沉箱上部安装微型芯片（注意防水），芯片信息通过无线信号传输到陆上接收装置，芯片通过连接线与压力传感器和陀螺仪连接；
（4）在沉箱稳定坐底后，取下芯片、陀螺仪以及部分压力传感器，供下一个沉箱施工使用，重复利用，完成沉箱浮运施工过程中的各隔舱内水位的准确测量，保证沉箱施工安全。
优选的，基于沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术实现方法：
（1）以下对上述方法的具体实施步骤进行详细介绍
步骤一、沉箱预制完成后下海浮运前，将压力传感器、陀螺仪及微型芯片安装在沉箱上的预定位置，并进行调试；
步骤二、沉箱浮运前还要安装好应急装备，防止远程智能化水位测量设备出现故障；
步骤三、沉箱在浮运过程中会受到水流、波浪和风的作用产生倾斜，陀螺仪可以测定沉箱的倾斜度，压力传感器会测得目标位置受到的水压力，微型芯片会收集压力数据和沉箱倾斜数据，并将其输送给陆上的接收装置；
步骤四、陆上接收装置接受到相关数据后，通过一定的处理便可以得到沉箱各隔舱内的水位变化情况。
（2）技术原理图
沉箱隔舱内水位的远程智能化测量技术原理图：
该***关键部分是高科技微型芯片和陆上接收装置，只要沉箱结构上压力传感器数据和陀螺仪数据输送至陆上接收装置，通过电脑程序的计算便可以实时得到沉箱各隔舱内的水位变化情况（如附图1）；
隔舱内水位测定原理示意图：
隔舱内的水位是通过压力传感器测得压力，然后通过伯努利压力平衡方程推求水位高度的，该种测量方法较直接测量水位的标尺测定方法要准确，且能够实时进行测定，压力传感器的灵敏度较高，能够时刻反应出水位的精准变化情况，水位的测量范围也会得到提高（如附图2）；
（3）隔舱内水位测定技术改善方向
沉箱隔舱内的智能化水位测量技术首次将智能化技术与沉箱隔舱内水位测量技术相结合，利用伯努利方程压力守恒原理，融入智能化芯片高科技，有效减少了现场工作人员数量。所述的沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术将在沉箱各隔舱内沿横向和纵向布置数量合理的压力传感器，利用压力传感器测定目标位置水下所受到的水压力，通过伯努利方程反求水位高度。整个隔舱内的水面将通过陀螺仪测得的斜度进行反推，沉箱在浮运过程中隔舱内的水位一般不会发生剧烈变化。沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术将融合科技化、智能化、便利化为一体，更大程度地降低潜在风险，节省工程成本，将智能化高科技技术引入海洋工程沉箱的施工过程中，开启智能化施工技术新模态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，
1.该沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术与目前沉箱隔舱内人工水位测量相比，沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术能够充分利用高科技产品，将水下压力测量技术和智能化技术融合于实际工程的水位测量当中，可降低人工作业风险；
2.该沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术通过远程数据传输技术，将海上数据输送给陆上接收装置，从而实现了海上远程水位测量技术；
3．该沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术采用水下压力传感器测量所受压力，然后根据伯努利方程反求水位高度，从而保证水位测量的准确性；
4.该沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术在开启海洋工程智能化施工的同时，也让科学理论与技术转化为现实，从而带动海上施工技术的快速发展。
附图说明
图1为本发明沉箱隔舱内水位的远程智能化测量技术流程示意图；
图2为本发明隔舱内水位测定原理示意图。
具体实施方式
本发明将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，包括：
沉箱结构，通过预制成型得到，并在下海浮运前，预定位置安装有压力传感器、陀螺仪及微型芯片；
中转卫星***，用于对沉箱结构预定位置安装的压力传感器、陀螺仪及微型芯片的发射信号进行接收中转，利用与地球同步运行的卫星，作为信号的中转，实现全球的通信，即将接受的信号分散传输到地球预定位置；
陆地接收装置，基于陆上监测***进行实时检测把控，使用接收机和数据电台接收中转卫星***传输的信号。
沉箱隔舱内水位的远程智能化测量技术的关键部分是微型芯片数据的收集及传输和陆上的收集装置及数据处理，通过收集到的压力数据，依据伯努利方程即可推求出测点位置的水位，再通过倾斜度数据可获得整个沉箱内水位的空间分布情况。
实现步骤如下：
（1）在沉箱各隔舱内按设计方案布置压力传感器，记录初始位置和初始高程，作为测量基准值；
（2）在沉箱上合适位置布置陀螺仪，在沉箱浮运过程中测定沉箱的倾斜度，依据陀螺仪测得的倾斜度通过压力传感器数值推求的各点水位，经过计算可以准确获得各隔舱内的水位空间分布情况；
（3）在沉箱上部安装微型芯片（注意防水），芯片信息通过无线信号传输到陆上接收装置，芯片通过连接线与压力传感器和陀螺仪连接；
（4）在沉箱稳定坐底后，取下芯片、陀螺仪以及部分压力传感器，供下一个沉箱施工使用，重复利用，完成沉箱浮运施工过程中的各隔舱内水位的准确测量，保证沉箱施工安全。
基于沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术实现方法：
（1）以下对上述方法的具体实施步骤进行详细介绍
步骤一、沉箱预制完成后下海浮运前，将压力传感器、陀螺仪及微型芯片安装在沉箱上的预定位置，并进行调试；
步骤二、沉箱浮运前还要安装好应急装备，防止远程智能化水位测量设备出现故障；
步骤三、沉箱在浮运过程中会受到水流、波浪和风的作用产生倾斜，陀螺仪可以测定沉箱的倾斜度，压力传感器会测得目标位置受到的水压力，微型芯片会收集压力数据和沉箱倾斜数据，并将其输送给陆上的接收装置；
步骤四、陆上接收装置接受到相关数据后，通过一定的处理便可以得到沉箱各隔舱内的水位变化情况。
（2）技术原理图
沉箱隔舱内水位的远程智能化测量技术原理图：
该***关键部分是高科技微型芯片和陆上接收装置，只要沉箱结构上压力传感器数据和陀螺仪数据输送至陆上接收装置，通过电脑程序的计算便可以实时得到沉箱各隔舱内的水位变化情况（如附图1）；
隔舱内水位测定原理示意图：
隔舱内的水位是通过压力传感器测得压力，然后通过伯努利压力平衡方程推求水位高度的，该种测量方法较直接测量水位的标尺测定方法要准确，且能够实时进行测定，压力传感器的灵敏度较高，能够时刻反应出水位的精准变化情况，水位的测量范围也会得到提高（如附图2）；
（3）隔舱内水位测定技术改善方向
沉箱隔舱内的智能化水位测量技术首次将智能化技术与沉箱隔舱内水位测量技术相结合，利用伯努利方程压力守恒原理，融入智能化芯片高科技，有效减少了现场工作人员数量。所述的沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术将在沉箱各隔舱内沿横向和纵向布置数量合理的压力传感器，利用压力传感器测定目标位置水下所受到的水压力，通过伯努利方程反求水位高度。整个隔舱内的水面将通过陀螺仪测得的斜度进行反推，沉箱在浮运过程隔舱内的水位一般不会发生剧烈变化。沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术将融合科技化、智能化、便利化为一体，更大程度地降低潜在风险，节省工程成本，将智能化高科技技术引入海洋工程沉箱的施工过程中，开启智能化施工技术新模态。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，其特征在于：包括：
沉箱结构，通过预制成型得到，并在下海浮运前，预定位置安装有压力传感器、陀螺仪及微型芯片；
中转卫星***，用于对沉箱结构预定位置安装的压力传感器、陀螺仪及微型芯片的发射信号进行接收中转，利用与地球同步运行的卫星，作为信号的中转，实现全球的通信，即将接受的信号分散传输到地球预定位置；
陆地接收装置，基于陆上监测***进行实时检测把控，使用接收机和数据电台接收中转卫星***传输的信号。
2.根据权利要求1所述的一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，其特征在于：沉箱隔舱内水位的远程智能化测量技术的关键部分是微型芯片数据的收集及传输和陆上的收集装置及数据处理，通过收集到的压力数据，依据伯努利方程即可推求出测点位置的水位，再通过倾斜度数据可获得整个沉箱内水位的空间分布情况。
3.根据权利要求1所述的一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，其特征在于：实现步骤如下：
（1）在沉箱各隔舱内按设计方案布置压力传感器，记录初始位置和初始高程，作为测量基准值；
（2）在沉箱上合适位置布置陀螺仪，在沉箱浮运过程中测定沉箱的倾斜度，依据陀螺仪测得的倾斜度通过压力传感器数值推求的各点水位，经过计算可以准确获得各隔舱内的水位空间分布情况；
（3）在沉箱上部安装微型芯片（注意防水），芯片信息通过无线信号传输到陆上接收装置，芯片通过连接线与压力传感器和陀螺仪连接；
（4）在沉箱稳定坐底后，取下芯片、陀螺仪以及部分压力传感器，供下一个沉箱施工使用，重复利用，完成沉箱浮运施工过程中的各隔舱内水位的准确测量，保证沉箱施工安全。
4.根据权利要求1所述的一种沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术，其特征在于：基于沉箱隔舱内的水位远程智能化测量技术实现方法：
（1）以下对上述方法的具体实施步骤进行详细介绍
步骤一、沉箱预制完成后下海浮运前，将压力传感器、陀螺仪及微型芯片安装在沉箱上的预定位置，并进行调试；
步骤二、沉箱浮运前还要安装好应急装备，防止远程智能化水位测量设备出现故障；
步骤三、沉箱在浮运过程中会受到水流、波浪和风的作用产生倾斜，陀螺仪可以测定沉箱的倾斜度，压力传感器会测得目标位置受到的水压力，微型芯片会收集压力数据和沉箱倾斜数据，并将其输送给陆上的接收装置；
步骤四、陆上接收装置接受到相关数据后，通过一定的处理便可以得到沉箱各隔舱内的水位变化情况。
（2）技术原理图
沉箱隔舱内水位的远程智能化测量技术原理图：
该***关键部分是高科技微型芯片和陆上接收装置，只要沉箱结构上压力传感器数据和陀螺仪数据输送至陆上接收装置，通过电脑程序的计算便可以实时得到沉箱各隔舱内的水位变化情况（如附图1）；
隔舱内水位测定原理示意图：
隔舱内的水位是通过压力传感器测得压力，然后通过伯努利压力平衡方程推求水位高度的，该种测量方法较直接测量水位的标尺测定方法要准确，且能够实时进行测定，压力传感器的灵敏度较高，能够时刻反应出水位的精准变化情况，水位的测量范围也会得到提高（如附图2）；
（3）隔舱内水位测定技术改善方向
沉箱隔舱内的智能化水位测量技术首次将智能化技术与沉箱隔舱内水位测量技术相结合，利用伯努利方程压力守恒原理，融入智能化芯片高科技，有效减少了现场工作人员数量，所述的沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术将在沉箱各隔舱内沿横向和纵向布置数量合理的压力传感器，利用压力传感器测定目标位置水下所受到的水压力，通过伯努利方程反求水位高度，整个隔舱内的水面将通过陀螺仪测得的斜度进行反推，沉箱在浮运过程隔舱内的水位一般不会发生剧烈变化，沉箱隔舱内的远程智能化水位测量技术将融合科技化、智能化、便利化为一体，更大程度地降低潜在风险，节省工程成本，将智能化高科技技术引入海洋工程沉箱的施工过程中，开启智能化施工技术新模态。
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