疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)及其控制方法，其中上述疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)包括：管道模塊，其纏繞有向在管道內(nèi)部流動(dòng)的疏浚土施加電磁波的線圈，并包括多個(gè)輸送管；水泵模塊，其向上述管道模塊提供用于運(yùn)輸疏浚土的運(yùn)輸壓力；數(shù)據(jù)庫(kù)，去存儲(chǔ)有關(guān)于根據(jù)疏浚土物性的流速及波形的流動(dòng)信息；控制模塊，其通過(guò)有線/無(wú)線與上述管道模塊、水泵模塊及數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信，并向上述線圈施加與在上述輸送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ恋牧鲃?dòng)波形一致的波形的電流。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用電磁場(chǎng)來(lái)延長(zhǎng)疏浚土搬運(yùn)距離以減少疏浚土運(yùn)輸壓力的疏 浚土運(yùn)輸系統(tǒng)及其控制方法。 疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)及其控制方法

【背景技術(shù)】
[0002] 疏浚土是指為了確保建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)所需的土、沙子而堆積于河川或海中的土壤。 河川中的疏浚土雖然質(zhì)量好，但數(shù)量有限，而且在疏浚時(shí)有可能污染河川或破壞生態(tài)系統(tǒng)， 因此，主要采用在海洋中采挖疏浚土的方式。
[0003] 采挖上述疏浚土并運(yùn)輸至目的地的方法大致分為：利用輸送管的運(yùn)輸方法、利用 傳送帶（conveyor)的運(yùn)輸方法、以及利用自卸貨車(chē)的運(yùn)輸方法等。
[0004] 在此，利用傳送帶的運(yùn)輸方法適合于疏浚土的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，但運(yùn)輸設(shè)備及安裝成 本高，且不容易維護(hù)。
[0005] 雖然主要用利用自卸貨車(chē)的方法，但長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)容易產(chǎn)生噪音、粉塵等，且不利 于經(jīng)濟(jì)性。
[0006] 利用輸送管的運(yùn)輸方法還可分為利用水泵的運(yùn)輸方法、及利用壓縮空氣的運(yùn)輸方 法。
[0007] 與利用水泵的運(yùn)輸方法相比，利用壓縮空氣的運(yùn)輸方法在利用管道方面與前者相 似，但較之利用水泵的運(yùn)輸方法，在搬運(yùn)土沙時(shí)土沙殘留的比例較高。
[0008] 另外，利用壓縮空氣的運(yùn)輸方法，在液性限度以下，即沙質(zhì)超過(guò)60%以上時(shí)，輸送 管容易被堵塞，因此需要添加水之后進(jìn)行運(yùn)輸，而比較繁瑣。
[0009] 因此，現(xiàn)在普遍采用利用水泵的運(yùn)輸方法，但是在進(jìn)行30Km以上的長(zhǎng)距離運(yùn)輸 時(shí)，存在技術(shù)上待解決的許多問(wèn)題。
[0010] 雖然在長(zhǎng)距離運(yùn)輸疏浚土?xí)r，考慮利用增壓機(jī)（booster)線的中繼水泵方式及利 用虹吸管（siphon)的運(yùn)輸方式等，但存在安裝上述裝置又將增加疏浚費(fèi)用的問(wèn)題。
[0011] 具體而言，由于在長(zhǎng)距離運(yùn)輸疏浚土?xí)r，需要在許多站點(diǎn)，即在運(yùn)輸途中，在對(duì)流 體進(jìn)行加壓而確保流速的每一位置處，需安裝高性能水泵，因此，水泵的安裝費(fèi)用及用于水 泵的燃料費(fèi)成倍增長(zhǎng)。
[0012] 另外，由于輸送管內(nèi)為高壓狀態(tài)，因此輸送管的材料費(fèi)及安裝費(fèi)用大幅增力口。這是 因?yàn)?，?dāng)前通用的輸送管為鑄鐵管，其在高壓下的效率較低。
[0013] 另外，由于需要高壓，因此包括水泵在內(nèi)的附加機(jī)械裝置的損傷或因輸送管的磨 損而導(dǎo)致的更換周期加快，從而最終將導(dǎo)致整體費(fèi)用的增加。
[0014] 另外，在進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸時(shí)，若輸送管被疏浚土堵塞，則不易找到輸送管中堵塞的 位置，尤其是，在埋設(shè)于地下的輸送管的請(qǐng)況下，在出現(xiàn)穿孔或堵塞時(shí)修理變得更加困難。
[0015] 因此，迫切需要開(kāi)發(fā)出能夠有效地運(yùn)輸疏浚土的運(yùn)輸系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所要解決的課題
[0017] 本發(fā)明是為了解決上述各種問(wèn)題點(diǎn)而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種疏浚土 運(yùn)輸系統(tǒng)及其控制方法，所述疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)在運(yùn)輸疏浚土?xí)r掌握流動(dòng)狀況，并向輸送管 施加具有適合于當(dāng)前狀況的波形的電磁場(chǎng)，從而減少對(duì)輸送管內(nèi)疏浚土的流動(dòng)的阻力，從 而實(shí)現(xiàn)高效率的疏浚土的運(yùn)輸。
[0018] 用于解決課題的方法
[0019] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，包括：管道模塊，其纏繞有 向在管道內(nèi)部流動(dòng)的疏浚土施加電磁波的線圈，并包括多個(gè)輸送管；水泵模塊，其向上述管 道模塊提供用于運(yùn)輸疏浚土的運(yùn)輸壓力；數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)有關(guān)于根據(jù)疏浚土物性的流速及 波形的流動(dòng)信息；控制模塊，其通過(guò)有線/無(wú)線與上述管道模塊、水泵模塊及數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通 信，并向上述線圈施加與在上述輸送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ恋牧鲃?dòng)波形一致的波形的電流。
[0020] 優(yōu)選為，上述水泵模塊包括水泵壓力傳感器部，所述水泵壓力傳感器部掌握水泵 的行程周期，并將所掌握的水泵的行程周期轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，上述管道模塊包括管道壓力 傳感器部，所述管道壓力傳感器部掌握在輸送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ恋牧魉偌安ㄐ?，并將所?握的疏浚土的流速及波形轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。
[0021] 優(yōu)選為，上述管道壓力傳感器部為在各輸送管內(nèi)相互隔開(kāi)設(shè)置的第一壓力傳感器 和第二壓力傳感器。
[0022] 優(yōu)選為，上述控制模塊，包括：中央運(yùn)算部，其對(duì)從上述數(shù)據(jù)庫(kù)接收的根據(jù)疏浚土 的物性的流速及波形、與在上述輸送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ恋膶?shí)際流速及波形進(jìn)行比較，從而 生成用于控制疏浚土運(yùn)輸?shù)牧鲃?dòng)信號(hào)；函數(shù)生成部，其從上述中央運(yùn)算部接收流動(dòng)信號(hào)，并 將上述流動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成函數(shù)；脈沖生成部，其從上述管道壓力傳感器部接收電壓信號(hào)，并從 上述函數(shù)生成部接收函數(shù)，從而利用上述函數(shù)將從上述管道壓力傳感器部接收的電壓信號(hào) 轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)；橋接電路部，其從上述脈沖生成部接收脈沖信號(hào)，從而將由外部供應(yīng)的電 流轉(zhuǎn)換成具有上述脈沖信號(hào)的電流，并施加至上述線圈。
[0023] 優(yōu)選為，上述脈沖生成部包括：脈沖檢測(cè)單元，其從上述管道壓力傳感器部接收電 壓信號(hào)，而對(duì)上述電壓信號(hào)的脈沖的振幅及周期進(jìn)行檢測(cè)；積分電路單元，其接收在上述脈 沖檢測(cè)單元中檢測(cè)出的脈沖的振幅及大小，而將與脈沖波形周期成比例的壓力波形能量轉(zhuǎn) 換成電壓信號(hào)；PWM (脈沖寬度調(diào)制）生成單元，其從上述積分電路單元接收電壓信號(hào)，并生 成根據(jù)脈沖波形周期的PWM周期脈沖；脈沖生成單元，其利用從上述函數(shù)生成部接收的函 數(shù)，來(lái)轉(zhuǎn)換從上述PWM生成單元接收的PWM周期脈沖，并將經(jīng)轉(zhuǎn)換的PWM周期脈沖變形為上 述橋接電路部的柵極電壓。
[0024] 優(yōu)選為，還包括狀態(tài)測(cè)量單元，所述狀態(tài)測(cè)量單元用于監(jiān)控上述輸送管內(nèi)的疏浚 土流動(dòng)的流速及壓力變化。
[0025] 優(yōu)選為，上述狀態(tài)測(cè)量單元利用如下方程式，對(duì)疏浚土流動(dòng)的流速及壓力變化進(jìn) 行監(jiān)控：
[0026] 方程式
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，包括： 管道模塊，其纏繞有向在管道內(nèi)部流動(dòng)的疏浚土施加電磁波的線圈，并包括多個(gè)輸送 管； 水泵模塊，其向上述管道模塊提供用于運(yùn)輸疏浚土的運(yùn)輸壓力； 數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)有關(guān)于根據(jù)疏浚土物性的流速及波形的流動(dòng)信息； 控制模塊，其通過(guò)有線/無(wú)線與上述管道模塊、水泵模塊及數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信，并向上述 線圈施加與在上述輸送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ恋牧鲃?dòng)波形一致的波形的電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于： 上述水泵模塊包括水泵壓力傳感器部，所述水泵壓力傳感器部掌握水泵的行程周期， 并將所掌握的水泵的行程周期轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)， 上述管道模塊包括管道壓力傳感器部，所述管道壓力傳感器部掌握在輸送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)?疏浚土的流速及波形，并將所掌握的疏浚土的流速及波形轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于： 上述管道壓力傳感器部為在各輸送管內(nèi)相互隔開(kāi)設(shè)置的第一壓力傳感器和第二壓力 傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于： 上述控制模塊，包括： 中央運(yùn)算部，其對(duì)從上述數(shù)據(jù)庫(kù)接收的根據(jù)疏浚土的物性的流速及波形、與在上述輸 送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ恋膶?shí)際流速及波形進(jìn)行比較，從而生成用于控制疏浚土運(yùn)輸?shù)牧鲃?dòng)信 號(hào)； 函數(shù)生成部，其從上述中央運(yùn)算部接收流動(dòng)信號(hào)，并將上述流動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成函數(shù)； 脈沖生成部，其從上述管道壓力傳感器部接收電壓信號(hào)，并從上述函數(shù)生成部接收函 數(shù)，從而利用上述函數(shù)將從上述管道壓力傳感器部接收的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)； 橋接電路部，其從上述脈沖生成部接收脈沖信號(hào)，從而將由外部供應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換成具 有上述脈沖信號(hào)的電流，并施加至上述線圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于： 上述脈沖生成部包括： 脈沖檢測(cè)單元，其從上述管道壓力傳感器部接收電壓信號(hào)，而對(duì)上述電壓信號(hào)的脈沖 的振幅及周期進(jìn)行檢測(cè)； 積分電路單元，其接收在上述脈沖檢測(cè)單元中檢測(cè)出的脈沖的振幅及大小，而將與脈 沖波形周期成比例的壓力波形能量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)； 脈沖寬度調(diào)制生成單元，其從上述積分電路單元接收電壓信號(hào)，而生成根據(jù)脈沖波形 周期的脈沖寬度調(diào)制周期脈沖； 脈沖生成單元，其利用從上述函數(shù)生成部接收的函數(shù)，來(lái)轉(zhuǎn)換從上述脈沖寬度調(diào)制生 成單元接收的脈沖寬度調(diào)制周期脈沖，并將經(jīng)轉(zhuǎn)換的脈沖寬度調(diào)制周期脈沖變形為上述橋 接電路部的柵極電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于： 還包括狀態(tài)測(cè)量單元，所述狀態(tài)測(cè)量單元用于監(jiān)控上述輸送管內(nèi)的疏浚土流動(dòng)的流速 及壓力變化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于： 上述狀態(tài)測(cè)量單元利用如下方程式，對(duì)疏浚土流動(dòng)的流速及壓力變化進(jìn)行監(jiān)控： 方程式： Ln ο 1 Vp - f * - Φ - * ir1 在此，f為摩擦系數(shù)，L為第一壓力傳感器和第二壓力傳感器之間的距離，D為輸送管的 直徑，P為疏浚土的密度，v為通過(guò)水泵壓力傳感器得到的流速。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于： 能夠?qū)Υ鎯?chǔ)于上述數(shù)據(jù)庫(kù)中的疏浚土的流動(dòng)信息進(jìn)行更新、增加、變更或刪除。
9. 一種疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)控制方法，在為了運(yùn)輸疏浚土而包括管道模塊、水泵模塊、數(shù)據(jù) 庫(kù)及控制模塊的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)中，包括如下步驟： 第1步驟，由上述管道模塊及水泵模塊所具備的壓力傳感器來(lái)檢測(cè)所運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ恋?流速及波形； 第2步驟，然后控制模塊接收在上述第1步驟中檢測(cè)出的疏浚土的流速及波形、和來(lái)自 上述數(shù)據(jù)庫(kù)的根據(jù)疏浚土的物性的流速及波形； 第3步驟，然后將從上述數(shù)據(jù)庫(kù)接收的根據(jù)疏浚土的物性的流速及波形、與在上述第1 步驟中檢測(cè)出的疏浚土的流速及波形進(jìn)行比較，從而生成與在上述輸送管內(nèi)運(yùn)輸?shù)氖杩Ｍ?的流動(dòng)波形一致的電流； 第4步驟，然后將上述所生成的電流施加于纏繞在上述管道模塊的輸送管上的線圈。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的疏浚土運(yùn)輸系統(tǒng)控制方法，其特征在于： 上述第3步驟包括： 第3-1步驟，基于在上述第1步驟中檢測(cè)出的疏浚土的實(shí)際流速及波形而生成用于控 制疏浚土運(yùn)輸?shù)牧鲃?dòng)信號(hào)； 第3-2步驟，然后基于從上述數(shù)據(jù)庫(kù)接收的根據(jù)疏浚土物性的流速及波形而生成函 數(shù)； 第3-3步驟，然后利用上述函數(shù)而將流動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)； 第3-4步驟，然后將由外部供應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換成具有上述脈沖信號(hào)的電流。
【文檔編號(hào)】E02F7/00GK104099966SQ201310500663
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】尹吉林, 金裕承 申請(qǐng)人:韓國(guó)海洋科學(xué)技術(shù)院