[发明专利]一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法

说明书

本发明公开了一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法，系统安装在施工作业船上，包括用于确定施工作业船的位置的第一RTK定位模块，用于确定吊机顶部位置的第二RTK定位模块，用于确定钢缆入水点位置的第三RTK定位模块，用于确定施工作业船姿态的倾角传感器，用于确定方块吊具位移倾向的惯性测量单元，确定方块吊具水深的水深仪和确定钢缆放缆长度的编码器。本发明通过RTK模块完成施工作业船与吊机各部件的定位；通过各种传感器采集并计算出方块的实际安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态，可节省频繁的水下定位和潜水员水下测量工作，提高方块安装效率，降低安全风险，同时保证定位精度符合预先的规划要求。

技术领域

本发明涉及水下工程技术领域，尤其是一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法。

背景技术

防波堤主要由多层预制混凝土方块垒砌筑成，现有技术中通常通过施工作业船装载方块至防波堤安装位置，通过船上的吊机完成方块的安装。由于防波堤方块对安装位置的精度要求很高，因此在安装防波堤方块时，通常需要派遣潜水员在水下完成定位和测量工作，产生了额外的人力成本；且潜水员在安装过程中容易被方块磕碰受伤，存在一定的安全风险。另一方面，施工作业船的吊装效果也会受风浪、暗涌等水面情况影响，进一步加大了方块的安装难度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统及操作方法。

本发明的第一方面提供了一种防波堤槽型方块水下安装可视化系统，包括：

第一RTK定位模块，所述第一RTK定位模块安装于施工作业船上，用于确定施工作业船的位置；

第二RTK定位模块，所述第二RTK定位模块安装于吊机顶部，用于确定吊机顶部的位置；

第三RTK定位模块，所述第三RTK定位模块安装于吊梁工装中心位置，用于确定钢缆入水点的位置；

倾角传感器，所述倾角传感器安装于施工作业船上，用于确定施工作业船的姿态；

惯性测量单元，所述惯性测量单元安装于方块吊具上，用于确定方块吊具的位移倾向；

水深仪，所述水深仪安装于方块吊具上，用于确定方块吊具的水深；

编码器，所述编码器安装于吊机顶部，用于确定钢缆放缆长度。

进一步地，还包括信号采集箱，所述信号采集箱与第一RTK定位模块、第二RTK定位模块、第三RTK定位模块、倾角传感器、惯性测量单元、水深仪和编码器建立通信连接；所述第一RTK定位模块、第二RTK定位模块和第三RTK定位模块与GNSS系统建立通信连接。

进一步地，还包括上位机，所述上位机与信号采集箱建立通信连接，用于通过信号采集箱获取施工作业船的位置、施工作业船的姿态、吊机顶部的位置、钢缆入水点的位置、方块吊具的位移倾向、方块吊具的水深和钢缆放缆长度，计算方块的安装位置、安装深度、安装方向和安装姿态。

进一步地，所述计算方块的安装位置，具体包括以下步骤：

建立右手系空间直角坐标系，将吊机顶部坐标确定为A(x1,y1,z1)，吊梁工装中心坐标确定为B(x2,y2,z2)，方块吊具坐标确定为C(x3,y3,z3)；

方块的安装位置通过方块吊具坐标C(x3,y3,z3)表示，通过第二RTK定位模块和吊机参数确定吊机顶部坐标A(x1,y1,z1)，通过第三RTK定位模块确定吊梁工装中心坐标B(x2,y2,z2)；

通过下述公式确定钢缆AB在x方向与z轴的夹角α和钢缆AB在y方向与z轴的夹角α'：

sinα＝(x2-x1)/L_AB

sinα'＝(y2-y1)/L_AB