一種沉管拖航導航系統技術方案

本發明專利技術涉及水底隧道工程，特別是一種沉管拖航導航系統。所述拖航導航系統包括，設置在安裝船上的主定位裝置，設置在安裝船及拖輪上的無線通信裝置，用于接收、展示安裝船的定位信息及拖輪通過無線通信模塊發送來的信息的處理模塊。本發明專利技術通過在安裝船上設置定位精度在10米以內的定位裝置，在浮運安裝的過程中實時監測沉管與預設航道的相對位置，通過該相對位置實時調整各個拖輪的相對位置，從而使得沉管始終在預設航道中行進。同時，為了防止水流、風向、波浪等因素對浮運的額外影響。

Sinking tube towing navigation system

The invention relates to an underwater tunnel project, in particular to an immersed tube towing navigation system. The towing navigation system includes, set the main position in the installation board is arranged on the mounting device, wireless communication device and the tug boat, processing module for positioning information receiving, display and tug installation vessel through the wireless communication module to send the information to the. By setting the location in the installation on the ship positioning accuracy at 10 meters within the device, the relative position of real-time monitoring and preset channel in the process of sinking floating installation in the relative position of the relative position of the real-time adjustment of the tug, which always marched in the preset channel tube. At the same time, in order to prevent the flow, wind direction, wave and other factors on the additional impact of floating.

【技術實現步驟摘要】
一種沉管拖航導航系統
本專利技術涉及水底隧道工程，特別是一種沉管拖航導航系統。
技術介紹
水底隧道作為重要的水域跨域交通基礎設施形式，因其對航運的影響小，被普遍認為是跨越航運繁忙水域的第一選擇，而在水底隧道建造領域中以沉管隧道最為常見，沉管隧道是先在岸邊深塢預制沉管，再由托輪將沉管浮運至目標安裝位置后沉水安裝的方式建成；但是，在一些水深較淺的區域，一些大體積的沉管（如高10米以上、寬40米以上、長100以上的沉管）不易在自然水深的情況下由深塢浮運至目標安裝位置（如水深小于10米或略深于10米時），這時，通常需要在深塢和目標安裝位置之間的水底挖一條溝槽（該溝槽寬度適當大于沉管寬度，深度需滿足沉管浮運要求），然后讓拖輪拉著與安裝船固定在一起的沉管沿著這條溝槽形成的航道浮運至目標安裝位置；但是在一些氣象水文條件比較惡劣的水域中，沉管在浮運過程中很容易因為各種因素影響偏離預先挖好的溝槽水道，從而給浮運造成不必要的麻煩。應注意的是，一段沉管又可稱為沉管的一個管節。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的在于克服沉管浮運過程中，因為惡劣氣象水文及其他原因導致的沉管偏離預設溝槽水道的問題，提供一種能夠實時監控沉管位置，進而控制沉管前行路線的拖航導航系統。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種沉管拖航導航系統，包括，主定位裝置，設置在安裝船上，用于精確定位安裝船與沉管的位置；所述定位裝置的定位精度在10米以內；無線通信裝置，設置在安裝船及拖輪上，用于安裝船與拖輪之間的通信；處理模塊，與主定位裝置及無線通信裝置連接，用于接收、展示安裝船的定位信息及拖輪通過無線通信模塊發送來的信息。進一步的，所述拖輪上設置有從定位裝置，所述從定位裝置通過無線通信裝置將自身的定位信息傳輸至處理模塊。施工時，先在深塢將安裝船與沉管固定安裝，眾所周知的是，沉管與安裝船的體積并不完全一致，因此需在深塢內先將安裝船與沉管相對位置測定（如將安裝船與沉管四個角的相對位置測定），一個以上的拖輪將與安裝船固定在一起的沉管通過預設的航道從深塢拉向預設安裝位置，預設航道是根據沉管的長、寬、高對水底進行處理過的水底溝槽或經過事先探測滿足沉管浮運條件的水道；工作人員實時觀察主定位裝置的定位信息，并根據該定位信息與預設航道的符合度指揮各個拖輪運行。進一步的，所述處理模塊包括顯示裝置，所述顯示裝置用于以畫面的形式顯現預設航道、安裝船以及拖輪的具體位置。工作人員可通過顯示裝置直觀的觀察安裝船、拖輪、預設航道的相對關系，從而根據實際位置調整各個拖輪運行方向。優選的，所述定位裝置為GPS定位裝置或北斗定位裝置。眾所周知，在氣象水文較復雜的水域，自身沒有動力的安裝船及沉管的運行路線不僅受到拖輪的影響，同樣會受到水流、風向等其他因素的影響，因此為了使得沉管能夠順利沿預設航道運行，一些實施例中，所述沉管拖航導航系統還包括水流監測裝置；所述水流監測裝置包括用于監控沉管剖面流參數的流速儀、與流速儀連接的浮標、與流速儀連接并轉發流速儀的數據至處理模塊的無線通信裝置。進一步的，所述沉管拖航導航系統還包括風監測裝置，所述風監測裝置包括設置在水平面上的風速儀、與風速儀連接并轉發風速儀測量的數據至處理模塊的無線通信裝置。進一步的，所述沉管拖航導航系統還包括波浪監測裝置，所述波浪監測裝置包括波浪監測儀器、與波浪監測儀器連接并轉發波浪監測儀器的數據至處理模塊的無線通信裝置。同時，由于在大體量的沉管進行浮運時，需要不止一艘的拖輪進行拖拉，這樣，各個拖輪之間對沉管的拉力均衡性就需要進行綜合考慮，在此基礎上，所述沉管拖航導航系統還包括管節外力監測裝置，所述管節外力監測裝置包括布置在管節系纜點、用于監控沉管管節系纜點的纜力的一個以上索力測試傳感器，與索力測試傳感器連接的數據采集儀，與數據采集儀連接的將其采集的數據轉發至處理模塊的無線通信裝置。進一步的，所述沉管拖航導航系統還包括管節內力監測裝置，所述管節內力監測裝置包括用于監控施工過程中的管節內部鋼筋應力變化的一個以上鋼筋應力測試傳感器，連接鋼筋應力測試傳感器的數據采集儀，連接數據采集儀并轉發其采集的數據至處理模塊的無線通信裝置。進一步的，所述沉管拖航導航系統所述管節姿態監測裝置包括布置在管節中間截面處的姿態儀、與姿態儀連接的轉發數據至處理模塊的無線通信裝置。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：本專利技術提供的沉管拖航導航系統通過在安裝船上設置定位精度在10米以內的定位裝置，在浮運安裝的過程中實時監測沉管與預設航道的相對位置，通過該相對位置實時調整各個拖輪的相對位置，從而使得沉管始終在預設航道中行進。同時，為了防止水流、風向、波浪等因素對浮運的額外影響，本系統中同時集成有水流監測裝置、風監測裝置、波浪監測裝置，處理模塊通過無線通信裝置實時接收相關水域的水流、風向及波浪信息并展示，工作人員可通過綜合上述信息對沉管的行進進行預判，進而更好的控制拖輪的前進方向。附圖說明圖1是本專利技術提供的沉管拖航導航系統實施例的結構示意圖。圖2是本專利技術提供的沉管拖航導航系統另一實施例的結構示意圖。圖3是本專利技術提供的沉管拖航導航系統又一實施例的結構示意圖。圖4是拖輪、安裝船及沉管在預設航道中浮運過程中位置對比示意圖。圖5是外力監測裝置與沉管相對位置示意圖。圖6是沉管管節姿態監測裝置位置示意圖。圖中標記：1-處理模塊，11-顯示裝置，2-主定位裝置，3-從定位裝置，4-水流監測裝置，5-波浪監測裝置，6-風監測裝置，7-管節外力監測裝置，8-管節內力監測裝置，9-管節姿態監測裝置，100-沉管，200-安裝船，300-拖輪，400-預設航道。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術作詳細的說明。為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。實施例1：如圖1（圖中略去了無線通信裝置）所述，本實施例提供一種沉管100拖航導航系統，包括，設置在安裝船200上的主定位裝置2，其用于精確定位安裝船200與沉管100的位置；所述定位裝置的定位精度在10米以內；設置在安裝船200及拖輪300上的無線通信裝置，其用于安裝船200與拖輪300之間的通信；與主定位裝置2及無線通信裝置連接的處理模塊1，用于接收、展示安裝船200的定位信息及拖輪300通過無線通信模塊發送來的信息；所述處理模塊可以是一臺上位機電腦或包含上位機軟件的智能設備；所述處理模塊還可以對接收到的信息進行眾所周知的處理，如將接收到的信心與預設閾值進行比較；但應注意的是，處理模塊的這種對接收到的信息進行處理的方式為本領域常見方式；進一步的，所述拖輪300上設置有從定位裝置3，所述從定位裝置3通過無線通信裝置將自身的定位信息傳輸至處理模塊1。進一步的，所述處理模塊1包括顯示裝置11，所述顯示裝置11用于以畫面的形式顯現預設航道400、安裝船200以及拖輪300的具體位置。優選的，所述定位裝置可以選擇使用GPS定位裝置或北斗定位裝置。施工時，先在深塢將安裝船200與沉管100固定安裝，眾所周知的是，沉管100與安裝船200的體積并不完全一致，因此需在深塢內先將安裝船200與沉管100相對位置測定（如將安裝船本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種沉管拖航導航系統，其特征在于，包括，主定位裝置，設置在安裝船上，用于精確定位安裝船與沉管的位置；所述定位裝置的定位精度在10米以內；無線通信裝置，設置在安裝船及拖輪上，用于安裝船與拖輪之間的通信；處理模塊，與主定位裝置及無線通信裝置連接，用于接收、展示安裝船的定位信息及拖輪通過無線通信模塊發送來的信息。

【技術特征摘要】
1.一種沉管拖航導航系統，其特征在于，包括，主定位裝置，設置在安裝船上，用于精確定位安裝船與沉管的位置；所述定位裝置的定位精度在10米以內；無線通信裝置，設置在安裝船及拖輪上，用于安裝船與拖輪之間的通信；處理模塊，與主定位裝置及無線通信裝置連接，用于接收、展示安裝船的定位信息及拖輪通過無線通信模塊發送來的信息。2.根據權利要求1所述的沉管拖航導航系統，其特征在于，所述拖輪上設置有從定位裝置，所述從定位裝置通過無線通信裝置將自身的定位信息傳輸至處理模塊。3.根據權利要求2所述的沉管拖航導航系統，其特征在于，所述處理模塊包括顯示裝置，所述顯示裝置用于以畫面的形式顯現預設航道、安裝船以及拖輪的具體位置。4.根據權利要求2任一項所述的沉管拖航導航系統，其特征在于，所述主定位裝置及從定位裝置為GPS定位裝置或北斗定位裝置。5.根據權利要求1所述的沉管拖航導航系統，其特征在于，還包括水流監測裝置；所述水流監測裝置包括用于監控沉管剖面流參數的流速儀、與流速儀連接的浮標、與流速儀連接并轉發流速儀的數據至處理模塊的無線通信裝置。6.根據權利要求1所述的沉管拖航導航系統，其特征在于，還包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林鳴，劉兆權，張超，季浩華，孫陽陽，鎖旭宏，陶振杰，張秀振，王強，徐良，宋江偉，成益品，
申請(專利權)人：中交第一航務工程局有限公司，中交一航局第二工程有限公司，
類型：發明
國別省市：天津,12