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絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置的制作方法

文檔序號(hào):5362128閱讀:201來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于環(huán)保疏浚技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)
在環(huán)保疏浚項(xiàng)目中,為保護(hù)河流及湖泊水下原狀土的自然生態(tài),采用了更嚴(yán)格的疏浚質(zhì)量控制。為保證環(huán)保疏浚質(zhì)量要求的技術(shù)參數(shù)及嚴(yán)格的環(huán)境控制參數(shù),精確測(cè)量疏浚過(guò)程中定位、挖深等重要參數(shù)并有效地控制挖深是保證疏浚質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。
高精度的疏浚是環(huán)保疏浚項(xiàng)目成功實(shí)施的重要條件之一,其結(jié)果是減少原狀土被輸挖及細(xì)顆粒泥沙擴(kuò)散所造成的污染,同時(shí)對(duì)污染泥沙能更有效的清除使浚后泥面平整,保護(hù)河流及湖泊水下的自然生態(tài)環(huán)境,是當(dāng)今環(huán)保疏浚領(lǐng)域所追求的質(zhì)量目標(biāo)。
目前,絞吸挖泥挖深精度普遍較低,“浚湖”環(huán)保絞吸挖泥船配備的挖泥儀表有環(huán)保絞刀頭、濁度計(jì)、鋼樁臺(tái)車(chē)、產(chǎn)量計(jì)等設(shè)備。但沒(méi)有高精度的挖泥控制儀表,環(huán)保絞刀頭手動(dòng)控制,施工時(shí)要保證環(huán)保絞刀挖掘面的水平較困難。如果頻繁調(diào)整絞刀,增加操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,影響施工效率、施工精度低且施工后的平整度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置。
本實(shí)用新型目的是控制絞吸挖泥船的環(huán)保絞刀頭保持水平,實(shí)時(shí)性好,可靠性高,進(jìn)而提高挖深自動(dòng)控制及挖深精度。
本實(shí)用新型的裝置包括高精度GPS定位系統(tǒng)即RTK GPS定位儀,實(shí)時(shí)測(cè)量船舶位置;高精度3011GPS羅經(jīng)儀,實(shí)時(shí)測(cè)量船舶航向;高精度角度傳感器即膜點(diǎn)位傾角傳感器,實(shí)時(shí)測(cè)量橋架、絞刀頭角度及深度;智能磁控吃水?dāng)?shù)字傳感器,實(shí)時(shí)測(cè)量船吃水;高精度臺(tái)車(chē)行程數(shù)字傳感器,確定疏浚面的行程及絞刀的位置;“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”(A、B機(jī))采集各傳感信號(hào)數(shù)據(jù)處理、數(shù)字通訊;“雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器(C機(jī))”實(shí)時(shí)監(jiān)視“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”(A、B機(jī))的工作狀態(tài),當(dāng)處于工作狀態(tài)的“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”出現(xiàn)故障時(shí),“雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器”則將工作在熱備狀態(tài)的“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”切換為當(dāng)前工作狀態(tài),并向系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送檢修故障信息。
現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)、開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、調(diào)理;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為上位機(jī)提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),經(jīng)系統(tǒng)主機(jī)的計(jì)算、處理以數(shù)字、圖形的方式送顯同時(shí)對(duì)絞刀挖深、挖掘頭角度狀態(tài)進(jìn)行控制,實(shí)時(shí)性好、挖深精度高;系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備方式運(yùn)行,關(guān)鍵部位橋架、刀頭采用雙角度傳感器,提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)接收GPS定位信號(hào)通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、高斯投影轉(zhuǎn)換后的平面x、y坐標(biāo),同時(shí)系統(tǒng)接收羅經(jīng)角度,與已知的船體參數(shù)通過(guò)投影計(jì)算,將平面位置定位于絞刀頭的挖深點(diǎn),挖深控制以設(shè)計(jì)底高程控制挖深。
本實(shí)用新型采用先進(jìn)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、地理信息處理技術(shù)、高精度微機(jī)測(cè)控技術(shù)和先進(jìn)的傳感器技術(shù),進(jìn)行數(shù)字化處理,實(shí)現(xiàn)絞吸挖泥船高精度定位及挖深自動(dòng)控制裝置。它通過(guò)安裝在橋架的雙角度傳感器、絞刀頭的雙角度傳感器、智能磁控吃水?dāng)?shù)字傳感器、高精度臺(tái)車(chē)行程數(shù)字傳感器、RTK GPS定位儀,3011GPS羅經(jīng)儀及控制開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)高精度控制挖深。以數(shù)字及圖形的方式實(shí)時(shí)顯示橋架、絞刀頭姿態(tài)、挖深斷面、挖深平面圖。實(shí)現(xiàn)可視化疏浚,提高了疏浚質(zhì)量??:竽嗝嫫秸雀撸Wo(hù)水資源生態(tài)環(huán)境。
本方案中,“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”通過(guò)對(duì)橋架角度傳感器、絞刀頭角度傳感器、智能磁控吃水?dāng)?shù)字傳感器、高精度臺(tái)車(chē)行程數(shù)字傳感器、控制開(kāi)關(guān)信號(hào)與“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”連接,“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”采用標(biāo)準(zhǔn)的RS485串口向系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包。系統(tǒng)主機(jī)為一臺(tái)高性能工業(yè)控制計(jì)算機(jī),設(shè)有八串口多用戶(hù)卡,對(duì)3011GPS羅經(jīng)儀、RTKGPS定位儀、“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”“雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器”等設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)信息,以及輸出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行通訊,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理、通過(guò)顯示器顯示各圖形及系統(tǒng)挖泥參數(shù)。同時(shí)系統(tǒng)主機(jī)收到絞刀頭的平面位置及深度與設(shè)計(jì)挖深進(jìn)行比較后向“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”發(fā)出控制參數(shù),“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”收到系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出信號(hào)后,向設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令,控制橋架的執(zhí)行機(jī)構(gòu),同時(shí)控制絞刀頭的執(zhí)行裝置,并實(shí)時(shí)向系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送當(dāng)前絞刀挖深及絞刀的角度,當(dāng)?shù)竭_(dá)挖深點(diǎn)及絞刀頭處在水平狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)主機(jī)向“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”發(fā)出停止控制參數(shù)“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”收到停止信號(hào)后發(fā)出控制命令,控制橋架執(zhí)行裝置使橋架停止、控制絞刀頭執(zhí)行裝置使絞刀停止。從而達(dá)到控制絞刀水平挖深目的。
本實(shí)用新型技術(shù)方案特點(diǎn)1.高精度平面定位,定位點(diǎn)在絞刀頭。定位精度厘米級(jí);
2.高精度控制挖深,系統(tǒng)挖深精度±5厘米;3.實(shí)時(shí)顯示、橋架、絞刀頭姿態(tài)、挖深斷面、平面圖;4.具有潮位自動(dòng)/手動(dòng)輸入功能;5.具有挖深自動(dòng)/手動(dòng)控制功能、手動(dòng)優(yōu)先;實(shí)時(shí)控制橋架、實(shí)時(shí)控制絞刀頭水平姿態(tài);按照設(shè)計(jì)底高程控制絞刀下放挖深。
6.具有挖深、挖寬超限報(bào)警功能;7.實(shí)時(shí)顯示挖深斷面,浚后更新色塊;8.挖深范圍根據(jù)需要設(shè)定;9.具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印、數(shù)據(jù)回放;10.具有顯示故障點(diǎn)提示、自動(dòng)檢測(cè);11.具有雙機(jī)熱備,可靠性高。
本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,由監(jiān)視控制器、定位裝置、船舶船向測(cè)量裝置、船舶吃水測(cè)量裝置構(gòu)成,監(jiān)視控制器連接定位裝置、船舶船向測(cè)量裝置、船舶吃水測(cè)量裝置,其特點(diǎn)是監(jiān)視控制器連接臺(tái)車(chē)行程傳感器,監(jiān)視控制器連接橋架、絞刀頭的角度傳感器及控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特點(diǎn)是監(jiān)視控制器連接橋架雙角度傳感器和絞刀頭雙角度傳感器。
所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特點(diǎn)是監(jiān)視控制器連接的橋架雙角度傳感器對(duì)稱(chēng)安裝于橋架兩側(cè),絞刀頭雙角度傳感器對(duì)稱(chēng)安裝于絞刀頭的兩側(cè)。
所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特點(diǎn)是監(jiān)視控制器連接橋架和絞刀頭控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為液壓缸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特點(diǎn)是監(jiān)視控制器由1臺(tái)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)并連有1臺(tái)雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器和2臺(tái)數(shù)據(jù)采集通訊控制器構(gòu)成。
所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特點(diǎn)是系統(tǒng)計(jì)算機(jī)相連有顯示器和數(shù)據(jù)輸入、輸出設(shè)備。
本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,采用多CPU技術(shù),分布數(shù)據(jù)采集、數(shù)字通訊、集中處理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、雙機(jī)熱備,具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。通過(guò)采集不同傳感器信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、處理、按照設(shè)計(jì)底高程控制絞刀下放挖深。實(shí)時(shí)顯示絞刀挖深姿態(tài)、挖泥平面圖及橫斷面圖。實(shí)現(xiàn)高精度平面定位,高精度挖深自動(dòng)控制。系統(tǒng)顯示挖深精度±5cm;系統(tǒng)平面定位精度≤±20cm;根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體工況,通過(guò)自動(dòng)控制,采用合理施工工藝使浚后疏浚精度控制≤10cm。


圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)組成框圖結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實(shí)用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是圖2俯視結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是本實(shí)用新型自動(dòng)控制原理示意圖;圖5是絞刀頭角度傳感器及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖;圖6是橋架角度傳感器安裝位置示意圖。
圖中1-系統(tǒng)主機(jī),2-數(shù)據(jù)采集通訊控制器(A),3-數(shù)據(jù)采集通訊控制器(B),4-雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器(C),5-顯示器,6-RTK GPS定位儀,7-3011GPS羅經(jīng)儀,8-RTKGPS定位儀天線,9-3011GPS羅經(jīng)儀天線,10-臺(tái)車(chē)行程傳感器,11-吃水傳感器,12、13-橋架角度傳感器。14,15-絞刀頭角度傳感器,16-A或B機(jī)自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)選通邏輯,17-自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)反饋邏輯,18-手動(dòng)執(zhí)行信號(hào)反饋邏輯,19-自動(dòng)、手動(dòng)信號(hào)選通邏輯,20-挖泥控制臺(tái)自動(dòng)開(kāi)關(guān),21-挖泥控制臺(tái)手動(dòng)開(kāi)關(guān),22-執(zhí)行裝置電磁閥,23-挖泥絞刀頭,24-橋架,25-絞刀頭推/拉液壓缸裝置,26-絞刀頭支撐活動(dòng)軸。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效,茲例舉以下實(shí)施例,并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6。
絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置是由系統(tǒng)主機(jī)1、“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”(A機(jī)、B機(jī))2、3、“雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器”4、顯示器5、RTK GPS定位儀6、3011GPS羅經(jīng)儀7、臺(tái)車(chē)行程傳感器10、吃水傳感器11、橋架雙對(duì)稱(chēng)角度傳感器12、13、絞刀頭雙對(duì)稱(chēng)角度傳感器14、15等設(shè)備組成?!皵?shù)據(jù)采集通訊控制器”2、3連接臺(tái)車(chē)行程傳感器10,監(jiān)視控制器連接橋架雙角度傳感器12、13,絞刀頭的雙角度傳感器14、15及推/拉液壓缸控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)25。系統(tǒng)主機(jī)連有顯示器和數(shù)據(jù)輸入及打印機(jī)。為獲取挖深自動(dòng)控制,高精度傳感器及控制系統(tǒng)是本實(shí)用新型的關(guān)鍵部件。
絞吸挖泥船挖深自動(dòng)絞刀頭控制控制裝置過(guò)程系統(tǒng)主機(jī)1接收RTK GPS定位儀6從天線8獲得的信號(hào)和3011GPS羅經(jīng)儀7從天線9獲得的信號(hào),計(jì)算出當(dāng)前位置后,根據(jù)電子施工圖將設(shè)定的施工參數(shù)發(fā)送給“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”2,3?!皵?shù)據(jù)采集通訊控制器”(A機(jī)、B機(jī))2、3采集臺(tái)車(chē)行程傳感器10、吃水傳感器11、橋架角度傳感器12、13、絞刀頭角度傳感器14、15的信號(hào)參數(shù)進(jìn)行處理?!皵?shù)據(jù)采集通訊控制器”,一臺(tái)工作在熱備狀態(tài),另一臺(tái)則處于當(dāng)前工作狀態(tài)?!皵?shù)據(jù)采集通訊控制器”的工作狀態(tài)由“雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器”4決定。當(dāng)處于工作狀態(tài)的“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”出現(xiàn)故障時(shí),“雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器”則將工作在熱備狀態(tài)的“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”切換為當(dāng)前工作狀態(tài),并向系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送檢修故障信息。
駕駛臺(tái)挖泥操作面板自動(dòng)/手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)20,21,由挖泥施工人員來(lái)決定施工狀態(tài)選擇的命令開(kāi)關(guān)。當(dāng)施工狀態(tài)選擇為自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)挖深。同時(shí)挖泥施工員可隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)操作,系統(tǒng)自動(dòng)退出自動(dòng)控制狀態(tài)。
手動(dòng)執(zhí)行反饋信號(hào)18,將信號(hào)送入下一邏輯,同時(shí)將信號(hào)反饋到“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”(A機(jī)或B機(jī)),其作用是使“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”實(shí)時(shí)跟蹤當(dāng)前挖泥工作狀態(tài),避免當(dāng)切換到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生工作狀態(tài)的不銜接,從而平滑的完成由手動(dòng)狀態(tài)到自動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程。
“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”(A機(jī)或B機(jī))自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)的選通邏輯16,在“雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器”(C機(jī))4的控制下,選通“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”(A機(jī)或B機(jī))的相應(yīng)通道后,“自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)反饋邏輯”17。
“自動(dòng)執(zhí)行信號(hào)反饋邏輯”17,將信號(hào)送入下一邏輯,同時(shí)將信號(hào)反饋到選通“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”(A機(jī)或B機(jī)),其作用是使工作在熱備狀態(tài)的“數(shù)據(jù)采集通訊控制器”實(shí)時(shí)跟蹤工作狀態(tài),避免切換時(shí)產(chǎn)生工作狀態(tài)的振蕩,從而平滑的完成熱備狀態(tài)到工作狀態(tài)的切換。
“自動(dòng)、手動(dòng)信號(hào)選通邏輯”19自動(dòng)信號(hào)輸入時(shí)手動(dòng)通道被關(guān)閉,手動(dòng)信號(hào)輸入時(shí)自動(dòng)通道被關(guān)閉?!白詣?dòng)、手動(dòng)信號(hào)選通邏輯”的輸出信號(hào)控制執(zhí)行裝置電磁閥22,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)橋架及絞刀推/拉液壓缸執(zhí)行裝置,從而實(shí)現(xiàn)絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制。
權(quán)利要求1.一種絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,由監(jiān)視控制器、定位裝置、船舶船向測(cè)量裝置、船舶吃水測(cè)量裝置構(gòu)成,監(jiān)視控制器連接定位裝置、船舶船向測(cè)量裝置、船舶吃水測(cè)量裝置,其特征是監(jiān)視控制器連接臺(tái)車(chē)行程傳感器,監(jiān)視控制器連接橋架、絞刀頭的角度傳感器及控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特征是監(jiān)視控制器連接橋架雙角度傳感器和絞刀頭雙角度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特征是監(jiān)視控制器連接的橋架雙角度傳感器對(duì)稱(chēng)安裝于橋架兩側(cè),絞刀頭雙角度傳感器對(duì)稱(chēng)安裝于絞刀頭的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特征是監(jiān)視控制器連接橋架和絞刀頭控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為液壓缸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特征是監(jiān)視控制器由1臺(tái)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)并連有1臺(tái)雙機(jī)熱備監(jiān)視控制器和2臺(tái)數(shù)據(jù)采集通訊控制器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,其特征是系統(tǒng)計(jì)算機(jī)相連有數(shù)據(jù)輸入、輸出設(shè)備。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置。本實(shí)用新型屬于環(huán)保疏浚技術(shù)領(lǐng)域。絞吸挖泥船挖深自動(dòng)控制裝置,由監(jiān)視控制器、定位裝置、船舶船向測(cè)量裝置、船舶吃水測(cè)量裝置構(gòu)成,監(jiān)視控制器連接定位裝置、船舶船向測(cè)量裝置、船舶吃水測(cè)量裝置,其特點(diǎn)是監(jiān)視控制器連接臺(tái)車(chē)行程傳感器,監(jiān)視控制器連接橋架、絞刀頭的角度傳感器及控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)可視化疏浚,系統(tǒng)的可靠性高,對(duì)絞刀挖深、挖掘頭角度狀態(tài)進(jìn)行控制,實(shí)時(shí)性好、挖深精度高,泥面平整度高,提高了疏浚質(zhì)量,能有效保護(hù)水資源生態(tài)環(huán)境。
文檔編號(hào)E02F3/88GK2748514SQ20042002962
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者李金貴, 李進(jìn)軍, 楊建華, 王勇, 李智, 孫培璟, 葛文華, 柴虹 申請(qǐng)人:天津航道勘察設(shè)計(jì)研究院
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