[发明专利]一种用于沉管管节安装的水下摄像测控系统及测控方法

说明书

本发明属于沉管安装测控技术领域，具体涉及一种用于沉管管节安装的水下摄像测控系统及测控方法。该水下摄像测控系统包括测控模块、两个第一光源标靶和两个摄像位移计；其中，两个第一光源标靶分别安装于前一节管节的尾端左右两侧的管顶；两个摄像位移计分别安装于后一节管节的首端左右两侧的管顶，并与两个第一光源标靶一一对应；每一摄像位移计用于对其对应的第一光源标靶进行摄影测量，并将摄影测量的结果实时传输到测控模块内。本发明的水下摄像测控系统及测控方法，通过先进的摄影测量方式，实现了对后一节管节首端的实时精确定位，进而实现后一节管节与前一节管节的精确对接，满足沉管管节体量大、埋深深、安装精度要求高的应用需求。

技术领域

本发明属于沉管安装测控技术领域，具体涉及一种用于沉管管节安装的水下摄像测控系统及测控方法。

背景技术

目前沉管安装测控方法主要有四种，即全站仪法、RTK-GPS法、声呐法和机械拉线法；其中，全站仪法和RTK-GPS法为绝对定位法，对沉管的绝对定位精度较高，而声呐法和机械拉线法为相对定位法，对沉管的相对定位精度较高。针对沉管隧道的特点和需求，对各测控方法在操作性、定位特点、测量效率、局限性和适用范围等方面进行比较和分析：

1)全站仪法：管节沉放地点距离岸台较远，全站仪无法准确照准测量目标，测量精度大大降低；因而该方法只能对近岸管节沉放进行定位测量；

2)RTK-GPS法：与全站仪法相比，GPS技术观测时间短、作业效率高、受天气影响小；但该方法主要依托测量塔进行，随着管节沉放水深增加，测量塔高度需要增加，增加到一定高度后，测量误差及安全风险不可控；因而，该方法主要用于浅水区域管节沉放测控；

3)声呐法和机械拉线法：声呐法利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信，机械拉线法根据拉线单元和距离传感器的测量结果计算后安管节与先安管节的相对位置关系；这两种方法仅能测量先安管节与后安管节的对接端位置，即对后安管节首端的定位精度较高，而后安管节尾端的三维坐标通常根据对接端测量结果由数学换算求得，当管节体量较大时，换算具有较大误差，因而这两种方法对大体量后安管节尾端的定位精度不高，即难以精确确定后安管节尾端的定位精度，进而影响后续管节的安装精度。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种沉管安装水下摄像测控系统及测控方法，旨在通过摄影测量相对定位方法实现对后一节管节首端的实时精确定位，进而实现后一节管节与前一节管节的精确对接，满足沉管管节体量大、埋深深、安装精度要求高的应用需求。

本发明提供一种用于沉管管节安装的水下摄像测控系统，包括测控模块，还包括：

两个第一光源标靶，分别安装于前一节管节的尾端左右两侧的管顶；

两个摄像位移计，分别安装于后一节管节的首端左右两侧的管顶，并与两个第一光源标靶一一对应；每一摄像位移计用于对其对应的第一光源标靶进行摄影测量，并将摄影测量的结果实时传输到测控模块内。

上述技术方案通过第一光源标靶和摄像位移计的设置，使前一节管节和后一节管节通过先进的摄影测量方式实现了二者之间的相对定位，进而实现了对后一节管节首端的实时精确定位，因而实现后一节管节与前一节管节的精确对接，满足沉管管节体量大、埋深深、安装精度要求高的应用需求。

在其中一些实施例中，用于沉管管节安装的水下摄像测控系统还包括两个第二光源标靶，分别安装于后一节管节的尾端左右两侧的管顶。本技术方案通过第二光源标靶的设置，便于对后一节管节尾端的定位精度进行精确确定，为后续管节的安装提供可靠参照。

在其中一些实施例中，每一摄像位移计进一步包括：

像机箱，为全密封式箱体；

两台摄像机，并排安装于像机箱内，两台摄像机同时照准该摄像位移计对应的第一光源标靶，以对第一光源标靶进行双目摄影测量；