CN117127640A - 沉井定位沉放缆绳智能调控方法、设备与*** - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种沉井定位沉放缆绳智能调控方法、设备与***，方法包括以下步骤：接收预定数据，解算沉井的位姿数据；判断油缸作用力是否在有效范围内；若否，则停止动作，且报警提示进入手动操作；计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值；对多根缆绳的长度偏差值的绝对值进行排序，得到绝对值最大的缆绳A，以缆绳A为基准，对其他缆绳进行提升或下降；判断长度偏差值是否满足预定条件；若满足，则油缸停止动作，完成调整；判断长度偏差值是否小于0；若是，则油缸提升缆绳；以缆绳A为基准，计算偏差变化误差；根据所述偏差变化误差，利用PID计算油缸作用力的调整幅度，并返回进行上述判断油缸作用力是否在有效范围内的步骤。

Description

沉井定位沉放缆绳智能调控方法、设备与***
技术领域
本说明书涉及沉井沉放施工技术领域，尤其涉及一种沉井定位沉放缆绳智能调控方法、设备与***。
背景技术
随着科技的进步，世界上大跨度桥梁发展迅速，数量不断增多，跨度不断实现突破。沉井基础具有承载能力高、刚性大、稳定性好、抗震能力强、不需要维护防护和施工可靠的特点，可以下沉到深度较大的理想基层上或者直接坐落在基床上（设置基础），获得所需要的承载力，因此越来越多地被应用到大跨度桥梁深水基础中。
沉井沉放是沉井安装过程中的一个重要步骤。沉井在下沉着床过程中对精度要求高，需要对沉井的位置及时调整，使其满足条件。这就需要对沉井沉放过程中的缆绳进行精确有效的控制和调整。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本说明书的一个目的是提供一种沉井定位沉放缆绳智能调控方法、设备与***，能及时调整沉井在下沉着床过程中的位置。
为达到上述目的，本说明书实施方式提供一种沉井定位沉放缆绳智能调控设备，包括：
数据接收解算模块，用于接收预定数据，解算沉井的位姿数据；所述预定数据包括沉井的GPS数据、油缸行程和油压，所述位姿数据包括坐标信息和姿态角；
第一判断模块，用于判断油缸作用力是否在有效范围内；若是，则进行下一步；若否，则停止动作，且报警提示进入手动操作；
偏差计算模块，用于计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值；
缆绳校正模块，用于对多根缆绳的长度偏差值的绝对值进行排序，得到绝对值最大的缆绳A，以缆绳A为基准，对其他缆绳进行提升或下降；
第二判断模块，用于判断长度偏差值是否满足预定条件；若满足，则油缸停止动作，完成调整；若不满足，则进行下一步；
第三判断模块，用于判断长度偏差值是否小于0；若是，则油缸提升缆绳；若否，则油缸下降缆绳；
误差计算模块，用于以缆绳A为基准，计算偏差变化误差；
幅度调整模块，用于根据所述偏差变化误差，利用PID计算油缸作用力的调整幅度，并返回进行上述判断油缸作用力是否在有效范围内的步骤。
本说明书实施方式提供一种沉井定位沉放缆绳智能调控方法，包括以下步骤：
接收预定数据，解算沉井的位姿数据；所述预定数据包括沉井的GPS数据、油缸行程和油压，所述位姿数据包括坐标信息和姿态角；
判断油缸作用力是否在有效范围内；若是，则进行下一步；若否，则停止动作，且报警提示进入手动操作；
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值；
对多根缆绳的长度偏差值的绝对值进行排序，得到绝对值最大的缆绳A，以缆绳A为基准，对其他缆绳进行提升或下降；
判断长度偏差值是否满足预定条件；若满足，则油缸停止动作，完成调整；若不满足，则进行下一步；
判断长度偏差值是否小于0；若是，则油缸提升缆绳；若否，则油缸下降缆绳；
以缆绳A为基准，计算偏差变化误差；
根据所述偏差变化误差，利用PID计算油缸作用力的调整幅度，并返回进行上述判断油缸作用力是否在有效范围内的步骤。
作为一种优选的实施方式，所述计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值的步骤包括：
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的目标长度 ；
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的实际长度；
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值。
作为一种优选的实施方式，所述判断长度偏差值是否满足预定条件的步骤中，所述预定条件为 或/>；其中，/>是指多根缆绳在上一沉井下放高度下的长度偏差值， />是指多根缆绳在当前沉井下放高度的长度偏差值的绝对值。
作为一种优选的实施方式，所述计算偏差变化误差的步骤包括：
计算偏差变化率；
缆绳A的偏差变化率为，计算偏差变化误差/>。
其中，是指多根缆绳在上一沉井下放高度的长度偏差值的绝对值， />是指多根缆绳在当前沉井下放高度的长度偏差值的绝对值。
作为一种优选的实施方式，所述利用PID计算油缸作用力的调整幅度的步骤包括：利用PID计算流量阀PWM值。
本说明书实施方式提供一种沉井定位沉放缆绳智能调控***，包括：
固定设置于沉井上的油缸，每根缆绳配置一台所述油缸；所述油缸上设有油缸传感器，用于反馈油缸行程和油压；
固定设置于沉井上的泵站，所述泵站的数量是油缸数量的一半；一个所述泵站设置于两个相邻的油缸之间，用于驱动两个所述油缸；
与所述泵站和油缸电连接的工控机，用于执行如上任一种实施方式所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法；
固定设置于沉井上的定位仪，用于监测沉井的GPS数据；
服务器，所述工控机、定位仪和服务器通过局域网传输信息。
作为一种优选的实施方式，所述油缸包括自上而下设置的导向板、上锚具油缸、主油缸、下锚具油缸和底板，所述导向板和所述主油缸之间设有围设于所述上锚具油缸外的上部立柱，所述主油缸和所述底板之间设有围设于所述下锚具油缸外的下部立柱；
所述油缸传感器包括行程传感器、锚具传感器和压力传感器；在每个所述油缸安装一个所述行程传感器，用于实时反馈油缸位置；在每个油缸的上锚具油缸和下锚具油缸各安装一个所述锚具传感器，用于实时反馈锚具状态；在每个所述油缸安装一个所述压力传感器，用于监控张拉索受力，所述压力传感器安装在所述油缸的大腔侧。
作为一种优选的实施方式，所述工控机和所述油缸传感器通过油缸传感器通信线相连，所述工控机通过所述油缸传感器通信线接收锚具状态、油缸形成和油缸油压；所述定位仪将所述GPS数据发送到服务器，服务器进行数据解算，得到沉井的坐标信息和姿态角，并将所述沉井的坐标信息和姿态角传到所述工控机；所述工控机和所述泵站通过泵站通信线相连，所述工控机通过所述泵站通信线向所述泵站发送控制指令。
作为一种优选的实施方式，所述缆绳的数量为12根，所述油缸的数量为12台，所述泵站的数量为6台。
作为一种优选的实施方式，所述油缸为350t油缸；每个所述泵站配有380V配电箱，所述配电箱配置160A的空气开关；每台泵站的功率为55kw。
有益效果：
本实施方式所提供的沉井定位沉放缆绳智能调控方法，首先接受预定数据，解算出沉井的位姿数据，在调整前先判断油缸作用力是否在有效范围内，由此判断缆绳的收紧或者放松是否可以执行。单纯通过距离进行沉井位置的控制可能会出现缆绳受力偏差过大的情况，因此，需要通过油缸压力来判断每根缆绳受力是否在安全范围内。确认油缸作用力在有效范围内后，计算各个缆绳的长度偏差值，以长度偏差值的绝对值最大的缆绳A作为基准，对其他缆绳进行提升或下降；若长度偏差值满足预定条件，即可完成调整过程；若长度偏差值不满足预定条件，提升或下降后再以缆绳A为基准，计算偏差变化误差；根据偏差变化误差，利用PID计算油缸作用力的调整幅度，并返回判断油缸作用力是否在有效范围内的步骤，继续调整。本沉井定位沉放缆绳智能调控方法，通过对缆绳的控制和智能调整，能及时调整沉井在下沉着床过程中的位置，以提高沉井在下沉着床过程中的精度。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施方式中所提供的一种沉井定位沉放缆绳智能调控方法的步骤流程图；
图2为本实施方式中所提供的一种沉井定位沉放缆绳智能调控***的结构示意图；
图3为本实施方式中所提供的油缸和泵站的安装结构示意图；
图4为本实施方式中所提供的一种油缸的结构示意图。
附图标记说明：
1、沉井；2、缆绳；3、固定锚；4、缆绳连接点；5、顶点；6、油缸；61、导向板；62、上锚具油缸；63、主油缸；64、下锚具油缸；65、底板；66、上部立柱；67、下部立柱；7、泵站；8、工控机；9、定位仪；10、服务器；11、油缸传感器通信线；12、泵站通信线；13、监控器；14、局域网。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1。本申请实施方式提供一种沉井定位沉放缆绳智能调控方法，包括以下步骤：
步骤S10：接收预定数据，解算沉井1的位姿数据。
其中，预定数据包括沉井1的GPS（Global Positioning System，全球定位***）数据、油缸6行程和油压。位姿数据包括坐标信息和姿态角。
首先需要明确两个坐标系：大地坐标系和局部坐标系。大地坐标系即CGCS2000大地坐标系，如果原始数据不是此坐标，需要给出原始数据转换到此坐标系的公式。局部坐标系的原点即沉井1位于目标位置时的平台中心(多个缆绳连接点4同一平面的中心)，定义南侧为+X方向，东侧为+Y方向建立的局部坐标系，Z坐标与大地坐标系一致。
预定数据还包括固定数据和实时数据。固定数据不需要通过局域网14实时提供，具体包括大地坐标系和局部坐标系下各个固定锚3的坐标、局部坐标系下各个缆绳连接点4的坐标、局部坐标系下四个顶点5(与各个缆绳连接点4同一平面)的坐标、最大误差限制。最大误差限制包括偏转角度(绕Z轴与目标位置的角度偏差)、两个方向垂直度要求、平面偏差距离(中心点在XOY平面上的距离偏差)。实时数据需要通过局域网14实时提供，具体包括安装在沉井1平台的倾角仪的数据、四个顶点5、多个缆绳连接点4和中心点O在大地坐标系下的实时坐标。
预定数据还可以包括通过局域网14发送的缆绳2的动作信息，包括动作状态和锚缆力。
步骤S20：判断油缸6作用力是否在有效范围内；若是，则进行下一步步骤S30；若否，则停止动作，且报警提示进入手动操作。
其中，油缸6作用力等于液压油压力与活塞面积的乘积，液压油压力即为预定数据中的油压，活塞面积可以预先根据油缸6的规格获取。本申请中的油缸6为液压油缸6。单纯通过距离进行沉井1位置的控制可能会出现缆绳2受力偏差过大的情况，因此，需要通过油缸6压力来判断每根缆绳2受力是否在安全范围内，即，以油缸6压力是否处于许用范围判断缆绳2的收紧或者放松是否可以执行。
步骤S30：计算多根缆绳2在当前沉井1下放高度下的长度偏差值。
其中，长度偏差值通过目标长度和实际长度作差获得，本申请中的长度以两点的距离进行近似，距离的计算由空间两点的距离公式计算。例如C点的空间坐标为( )，B点的空间坐标为(/>)，则C点和B点之间的距离 />。
具体的，步骤S30包括以下步骤：
步骤S301：计算多根缆绳2（中的每一根）在当前沉井1下放高度下的目标长度；
步骤S302：计算多根缆绳2（中的每一根）在当前沉井1下放高度下的实际长度；
步骤S303：计算多根缆绳2（中的每一根）在当前沉井1下放高度下的长度偏差值。
其中，n=1、2、3、···、k；k为缆绳2的总数量，即为第n根缆绳在当前沉井1下放高度下的目标长度。 />即为第n根缆绳在当前沉井1下放高度下的实际长度，其他参数为类似定义，进而不再赘述。
目标长度具体为沉井1位于理论位置时，缆绳2与沉井1的连接点和沉入水中的固定锚3之间的距离。实际长度/>具体为沉井1实际位置下，缆绳2与沉井1的连接点和沉入水中的固定锚3之间的距离。以两者的偏差值 />为依据判断每个缆绳2的动作状态（收紧还是放松），详见下文所述。
此处以近似参考点之间的距离近似为缆绳2的长度(缆绳2在动作过程中处于收紧状态)，进而计算缆绳2偏差，从而确定油缸6的动作目标。实际动作过程中，缆绳2偏差与实际缆绳2需要动作的量有差量(缆绳2变形的影响)，实际上是特征点之间的距离偏差，随着缆绳2动作，距离偏差越小，沉井1逐渐接近目标位置。
步骤S40：对多根缆绳2的长度偏差值的绝对值进行排序，得到绝对值最大的缆绳A，以缆绳A为基准，对其他缆绳2进行提升或下降。
其中，长度偏差值的绝对值最大的缆绳A无需调整，只需调整其他缆绳2，可以减少调节量，以提高工作效率。
步骤S50：判断长度偏差值是否满足预定条件；若满足，则油缸6停止动作，完成调整；若不满足，则进行下一步步骤S60。
其中，所述预定条件为或 />。/>表示多根缆绳在上一沉井下放高度的长度偏差值（简称上一次的长度偏差值）（或者 />采取前一次沉井定位沉放的该沉井下放高度下的长度偏差值）。预定条件即为：长度偏差值的绝对值小于50mm，或者上一次的长度偏差值为0，或者这一次的长度偏差值为0，或者上一次和当前长度偏差值（当前沉井下放高度下的长度偏差值）均不为0，但二者符号相反。
步骤S60：判断每根缆绳2的长度偏差值（）是否小于0；若是，则油缸6提升该缆绳2；若否，则油缸6下降该缆绳2。
其中，当长度偏差值 小于0时，即缆绳2的目标长度小于实际长度，则需要将缆绳2收紧，因此使油缸6提升缆绳2；当长度偏差值/>大于0时，即缆绳2的目标长度大于实际长度，则需要将缆绳2放松，因此使油缸6下降缆绳2。
步骤S70：以缆绳A为基准，计算偏差变化误差。
具体的，步骤S70包括以下步骤：
步骤S701：计算偏差变化率；
步骤S702：计算偏差变化误差。
其中，是指多根缆绳在上一沉井下放高度的长度偏差值的绝对值，/>是指多根缆绳在当前沉井下放高度的长度偏差值的绝对值；/>为缆绳A的偏差变化率。
步骤S80：根据偏差变化误差，利用PID（Proportional Integral Derivative，比例、积分和微分）计算油缸6作用力的调整幅度，并返回进行上述判断油缸6作用力是否在有效范围内的步骤（即步骤S20）。
具体的，步骤S80包括：利用PID计算流量阀PWM（Pulse width modulation wave，脉冲宽度调制）值。
本实施方式所提供的沉井定位沉放缆绳智能调控方法，首先接受预定数据，解算出沉井1的位姿数据，在调整前先判断油缸6作用力是否在有效范围内，由此判断缆绳2的收紧或者放松是否可以执行。单纯通过距离进行沉井1位置的控制可能会出现缆绳2受力偏差过大的情况，因此，需要通过油缸6压力来判断每根缆绳2受力是否在安全范围内。确认油缸6作用力在有效范围内后，计算各个缆绳2的长度偏差值，以长度偏差值的绝对值最大的缆绳A作为基准，对其他缆绳2进行提升或下降；若长度偏差值满足预定条件，即可完成调整过程；若长度偏差值不满足预定条件，提升或下降后再以缆绳A为基准，计算偏差变化误差；根据偏差变化误差，利用PID计算油缸6作用力的调整幅度，并返回判断油缸6作用力是否在有效范围内的步骤，继续调整。本沉井定位沉放缆绳智能调控方法，通过对缆绳2的控制和智能调整，能及时调整沉井1在下沉着床过程中的位置，以提高沉井1在下沉着床过程中的精度。
请参阅图2至图4。本申请实施方式还提供一种沉井定位沉放缆绳智能调控***，包括：油缸6、泵站7、工控机8、定位仪9和服务器10。
其中，油缸6固定设置于沉井1上。每根缆绳2配置一台所述油缸6。所述油缸6上设有油缸传感器，用于反馈油缸6行程和油压。如图3所示，沉井1平台定位时，布置12根缆绳2，包括8根主缆（位于图3左侧和右侧的8根缆绳2）和4根边揽（位于图3上侧和下侧的4根缆绳2），每根缆绳2上配置1台350t油缸6，共需12台350t油缸6，油缸6的布置如3所示。
安装油缸6时，在张拉梁做好定位标记，用吊车将350t油缸6吊装到相对应位置上。350t油缸6吊装到位，每台油缸6采用4块7字卡板焊接固定，7字卡板卡住油缸6下锚底板65上，需要7字卡板共48块(板厚20mm)。油缸6吊装时注意液压锁和行程传感器的孔位方向，方便接高压油管和安装传感器。
具体的，如图4所示，油缸6包括自上而下设置的导向板61、上锚具油缸62、主油缸63、下锚具油缸64和底板65。导向板61和主油缸63之间设有围设于上锚具油缸62外的上部立柱66，主油缸63和底板65之间设有围设于下锚具油缸64外的下部立柱67。
油缸传感器包括行程传感器、锚具传感器和压力传感器。在每个油缸6安装一个行程传感器，用于实时反馈油缸6位置。在每个油缸6的上锚具油缸62和下锚具油缸64各安装一个锚具传感器，用于实时反馈锚具状态。在每个油缸6安装一个压力传感器，用于监控张拉索受力，压力传感器安装在油缸6的大腔侧。将各种传感器和各自的通讯模块连接。
如图3所示，泵站7固定设置于沉井1上。所述泵站7的数量是油缸6数量的一半。一个泵站7设置于两个相邻的油缸6之间，用于驱动两个所述油缸6。本申请中的泵站7为液压泵站7。
布置泵站7时，泵站7提供的动力应能保证足够的提升速度，需要就近布置，缩短油管管路长度。泵站7驱动油缸6种类相同，提高泵站7的利用效率。具体的，定位时选用6台泵站7，泵站7布置于每两个油缸6中间。泵站7的布置如图3所示。
安装泵站7时，泵站7重量约为3吨，吊装时需要用2根钢丝绳，直径不能小于15mm。每台泵站7需要380V配电箱，配置160A的空气开关，整个沉井1平台的定位需布置6个配电箱，配电箱放在泵站7旁边。每台泵站7的功率为55KW，总率为330KW。为保证提升顺利进行，提升用动力电源在定位过程中要有专人看护。平台定位施工时，每台泵站7驱动2台油缸6，油管将泵站7和2台油缸6相连。
泵站7驱动的是油缸6，一般地，1台泵站7可同时驱动4台油缸6。泵站7中包含2路动力来驱动提升主油缸63，分别为E路和F路，这2路液原理相同，每一路分别连接2台油缸6，通过控制电磁换向阀SU_E(SU_F)、SE_E(SE_F)改变油缸6运动方向，通过控制比例调速阀的PWM_E(PWM_F)调节油缸6运动速度；由于同一回路连接2台油缸6，则需要通过控制截止阀T1、T2、T3、T4单独控制每个油缸6的动作。泵站7中还包含两路控制上锚具油缸62、下锚具油缸64的回路，通过控制电磁换向阀SS、SJ、XS、XJ实现上下错具的松紧动作。
泵站7上的空气开关送电，上电后，直接操作电气柜面板上的按钮即可启动电机。22KW的主泵电机是Y- 启动，锚具泵的电机是星型接法，直接启动。泵站7必须在电机切换到 />工作状态后才能进行操作。
启动电动机的时候要注意它们的旋转方向，从泵站7的顶部往下看，电动机的风扇应该顺时针转(或者启动锚具泵，检查锚具油路是否有压力显示，有压力则为正转)，否则请更换接线中的两相。电机启动时，注意使所有的动作按钮都处在“停止”的位置，否则可能因负载过大造成电机超载损坏。
泵站7电气柜上可以设有操作控制面板，当面板上“手动/自动”开关切换到“手动”档时，选择面板上的开关进行就地控制状态；如果切换到“自动”档，则选择外部控制柜（即主控机）进行远程控制状态，此时泵站7电气柜上的按钮无效。如果泵站7与油缸6相对应的油管连接正确，油缸6就能相应地动作。在提升工作开始前必须进行动作检查，并始终有一个锚具保持在“紧”的状态。以下是对面板上各个动作开关的解释：
“伸缸”：使换向阀的伸缸电磁阀得电，进行伸缸动作；与“缩缸”电气上互锁；
“缩缸”：使换向阀的缩缸电磁阀得电，进行缩缸动作；与“伸缸”电气上互锁；当同时“下紧”和“上紧”，伸缸和缩缸的动作无效。
“T1、T3”：一般情况下处于“打开”档，当拨到“截止”档时，T1、T3截止阀电磁阀得电，将分支伸缩缸油路截止，该路油缸6停止动作；
“T2、T4”：一般情况下处于“打开”档，当拨到“截止”档时，T2、T4截止阀电磁阀得电，将该分支伸缩缸油路截止，该路油缸6停止动作；
“上紧”：使上锚换向阀的上紧电磁阀得电，上锚锚具油缸6动作，上锚紧；
“上松”：使上锚换向阀的上松电磁阀得电，上锚锚具油缸6动作，上锚松；
“下紧”：使下锚换向阀的下紧电磁阀得电，下锚锚具油缸6动作，下锚紧；
“下松”：使下锚换向阀的下紧电磁阀得电，下锚锚具油缸6动作，下锚松；
除了以上几个动作开关之外，还有一个“紧停”开关，按下“紧停”按钮所有电磁阀均不工作。
比例流量阀可通过操作面板上旋钮调整，数字表显示比例流量阀调整的流量大小。
如果泵站7与油缸6对应油管连接正确的情况下，每一个动作按钮(旋钮)都对应一个油缸6动作。上锚具油缸62、下锚具油缸64均可以使上下锚具处在紧锚状态，但决不允许使上下两个油缸6都处在松锚状态，因此当两个旋钮都处在松锚状态时所有操作动作均无效。
在本实施方式，定位仪9固定设置于沉井1上，用于监测沉井1的GPS数据。如图2所示，工控机8、定位仪9和服务器10通过局域网14传输信息。
工控机8与泵站7和油缸6电连接，用于执行上述任一实施方式所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法。工控机8布置在主控室内，从工控机8引出泵站通信线12和油缸传感器通信线11。泵站通信线12和油缸传感器通信线11均为CAN（Controller Area Network，控制器局域网14）总线。油缸传感器工作电源线由泵站7端引出。
工控机8是控制***的核心，其执行指令采集、逻辑运算及控制命令发送等功能，经过逻辑运算发送控制数据给其控制的泵站7电气柜；泵站7电气柜接收工控机8的控制数据进行输出驱动；油缸传感器采集油缸6行程和油压数据并反馈给工控机8；服务器10负责GPS数据与电脑的交互，通过局域网14传输信息。正常工作时，油缸6、泵站7分别通过CAN总线与工控机8通信。工控机8依据收到的油缸6反馈信号与服务器10端下载的GPS信息发出控制指令。
具体的，油缸6的状态数据通过油缸传感器发送到油缸传感器通信线11上，传感器主要检测上/下锚具状态、行程、油缸6油压。工控机8和油缸传感器通过油缸传感器通信线11相连，工控机8通过油缸传感器通信线11接收锚具状态、油缸6形成和油缸6油压。
通过在沉井1上布置的定位仪9（即GPS基站）测得沉井1的GPS数据，并通过4G或wifi网络发送到服务器10，服务器10端进行数据解算，得到沉井1的坐标信息和姿态角，并通过无线网络传到工控机8。网络通讯协议采用HTTP协议。
工控机8和泵站7通过泵站通信线12相连，工控机8通过对采集信息进行分析、逻辑运算后向将控制指令发送到泵站通信线12上。控制指令主要包括E/F路伸缩缸、上下锚具松紧、截止阀控制、E/F路比例阀调节。
沉井1位置调节需实现横向移动、纵向移动和水平面转动，主控机控制每个调节点连续提升油缸6的统一动作，同时对张拉载荷进行监控，避免载荷超载。每个油缸6对应一个调节点，每个调节点根据沉井1位置调节需要实现提升和下方需要，通过调节各个油缸6的提升和下放，实现沉井1位置前后左右位置的变化，达到符合设计需要的沉井1位置。
在一种实施例中，该***还可以包括监控器13，与工控机8电连接，用于大屏幕显示设备状态。
需要说明的是，工控机8能执行上述任一实施方式所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法，相关内容的详细说明请参见上述方法部分，在此不再赘叙。在本实施方式中，该沉井定位沉放缆绳智能调控***的实施方式与方法实施方式相对应，其能够解决方法实施方式所解决的技术问题，相应的达到方法实施方式的技术效果，具体的本申请在此不再赘述。
本申请实施方式还提供一种沉井定位沉放缆绳智能调控设备，包括：数据接收解算模块、第一判断模块、偏差计算模块、缆绳校正模块、第二判断模块、第三判断模块、误差计算模块和幅度调整模块。该沉井定位沉放缆绳智能调控设备可应用上述任一实施方式所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法。
其中，数据接收解算模块用于接收预定数据，解算沉井的位姿数据。所述预定数据包括沉井的GPS数据、油缸行程和油压，所述位姿数据包括坐标信息和姿态角。也即，数据接收解算模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S10。
第一判断模块用于判断油缸作用力是否在有效范围内。若是，则进行下一步；若否，则停止动作，且报警提示进入手动操作。也即，第一判断模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S20。
偏差计算模块用于计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值。也即，偏差计算模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S30。
缆绳校正模块用于对多根缆绳的长度偏差值的绝对值进行排序，得到绝对值最大的缆绳A，以缆绳A为基准，对其他缆绳进行提升或下降。也即，缆绳校正模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S40。
第二判断模块用于判断长度偏差值是否满足预定条件。若满足，则油缸停止动作，完成调整；若不满足，则进行下一步。也即，第二判断模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S50。
第三判断模块用于判断长度偏差值是否小于0。若是，则油缸提升缆绳；若否，则油缸下降缆绳。也即，第三判断模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S60。
误差计算模块用于以缆绳A为基准，计算偏差变化误差。也即，误差计算模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S70。
幅度调整模块用于根据所述偏差变化误差，利用PID计算油缸作用力的调整幅度，并返回进行上述判断油缸作用力是否在有效范围内的步骤。也即，幅度调整模块用于进行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的步骤S80。
需要说明的是，沉井定位沉放缆绳智能调控设备中的各个模块分别用于执行上述沉井定位沉放缆绳智能调控方法中的各个步骤，相关内容的详细说明请参见上述方法部分，在此不再赘叙。在本实施方式中，该沉井定位沉放缆绳智能调控设备的实施方式与方法实施方式相对应，其能够解决方法实施方式所解决的技术问题，相应的达到方法实施方式的技术效果，具体的本申请在此不再赘述。
需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量（例如温度、压力、时间等）的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (11)

1.一种沉井定位沉放缆绳智能调控设备，其特征在于，包括：
数据接收解算模块，用于接收预定数据，解算沉井的位姿数据；所述预定数据包括沉井的GPS数据、油缸行程和油压，所述位姿数据包括坐标信息和姿态角；
第一判断模块，用于判断油缸作用力是否在有效范围内；若是，则进行下一步；若否，则停止动作，且报警提示进入手动操作；
偏差计算模块，用于计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值；
缆绳校正模块，用于对多根缆绳的长度偏差值的绝对值进行排序，得到绝对值最大的缆绳A，以缆绳A为基准，对其他缆绳进行提升或下降；
第二判断模块，用于判断长度偏差值是否满足预定条件；若满足，则油缸停止动作，完成调整；若不满足，则进行下一步；
第三判断模块，用于判断长度偏差值是否小于0；若是，则油缸提升缆绳；若否，则油缸下降缆绳；
误差计算模块，用于以缆绳A为基准，计算偏差变化误差；
幅度调整模块，用于根据所述偏差变化误差，利用PID计算油缸作用力的调整幅度，并返回进行上述判断油缸作用力是否在有效范围内的步骤。
2.一种沉井定位沉放缆绳智能调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收预定数据，解算沉井的位姿数据；所述预定数据包括沉井的GPS数据、油缸行程和油压，所述位姿数据包括坐标信息和姿态角；
判断油缸作用力是否在有效范围内；若是，则进行下一步；若否，则停止动作，且报警提示进入手动操作；
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值；
对多根缆绳的长度偏差值的绝对值进行排序，得到绝对值最大的缆绳A，以缆绳A为基准，对其他缆绳进行提升或下降；
判断长度偏差值是否满足预定条件；若满足，则油缸停止动作，完成调整；若不满足，则进行下一步；
判断长度偏差值是否小于0；若是，则油缸提升缆绳；若否，则油缸下降缆绳；
以缆绳A为基准，计算偏差变化误差；
根据所述偏差变化误差，利用PID计算油缸作用力的调整幅度，并返回进行上述判断油缸作用力是否在有效范围内的步骤。
3.根据权利要求2所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法，其特征在于，所述计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值的步骤包括：
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的目标长度；
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的实际长度 ；
计算多根缆绳在当前沉井下放高度下的长度偏差值 。
4.根据权利要求3所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法，其特征在于，所述判断长度偏差值是否满足预定条件的步骤中，所述预定条件为 或；其中， />是指多根缆绳在上一沉井下放高度下的长度偏差值；/>是指多根缆绳在当前沉井下放高度的长度偏差值的绝对值。
5.根据权利要求4所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法，其特征在于，所述计算偏差变化误差的步骤包括：
计算偏差变化率 ；
缆绳A的偏差变化率为，计算偏差变化误差 />；
其中， 是指多根缆绳在上一沉井下放高度的长度偏差值的绝对值，/>是指多根缆绳在当前沉井下放高度的长度偏差值的绝对值。
6.根据权利要求5所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法，其特征在于，所述利用PID计算油缸作用力的调整幅度的步骤包括：利用PID计算流量阀PWM值 。
7.一种沉井定位沉放缆绳智能调控***，其特征在于，包括：
固定设置于沉井上的油缸，每根缆绳配置一台所述油缸；所述油缸上设有油缸传感器，用于反馈油缸行程和油压；
固定设置于沉井上的泵站，所述泵站的数量是油缸数量的一半；一个所述泵站设置于两个相邻的油缸之间，用于驱动两个所述油缸；
与所述泵站和油缸电连接的工控机，用于执行如权利要求2-6中任一项所述的沉井定位沉放缆绳智能调控方法；
固定设置于沉井上的定位仪，用于监测沉井的GPS数据；
服务器，所述工控机、定位仪和服务器通过局域网传输信息。
8.根据权利要求7所述的沉井定位沉放缆绳智能调控***，其特征在于，所述油缸包括自上而下设置的导向板、上锚具油缸、主油缸、下锚具油缸和底板，所述导向板和所述主油缸之间设有围设于所述上锚具油缸外的上部立柱，所述主油缸和所述底板之间设有围设于所述下锚具油缸外的下部立柱；
所述油缸传感器包括行程传感器、锚具传感器和压力传感器；在每个所述油缸安装一个所述行程传感器，用于实时反馈油缸位置；在每个油缸的上锚具油缸和下锚具油缸各安装一个所述锚具传感器，用于实时反馈锚具状态；在每个所述油缸安装一个所述压力传感器，用于监控张拉索受力，所述压力传感器安装在所述油缸的大腔侧。
9.根据权利要求7所述的沉井定位沉放缆绳智能调控***，其特征在于，所述工控机和所述油缸传感器通过油缸传感器通信线相连，所述工控机通过所述油缸传感器通信线接收锚具状态、油缸形成和油缸油压；所述定位仪将所述GPS数据发送到服务器，服务器进行数据解算，得到沉井的坐标信息和姿态角，并将所述沉井的坐标信息和姿态角传到所述工控机；所述工控机和所述泵站通过泵站通信线相连，所述工控机通过所述泵站通信线向所述泵站发送控制指令。
10.根据权利要求7所述的沉井沉放过程中缆绳控制与智能调整的***，其特征在于，所述缆绳的数量为12根，所述油缸的数量为12台，所述泵站的数量为6台。
11.根据权利要求7所述的沉井定位沉放缆绳智能调控***，其特征在于，所述缆绳的数量为12根，所述油缸的数量为12台，所述泵站的数量为6台；所述油缸为350t油缸；每个所述泵站配有380V配电箱，所述配电箱配置160A的空气开关；每台泵站的功率为55kw。
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