基床振动夯平高程测控系统的制作方法

本实用新型属于水下基床施工技术领域，尤其涉及一种基床振动夯平高程测控系统。

背景技术：

在进行水下基床施工时，为了保证基床的平整，通常需要采用振动夯实整平设备对水下抛石基床进行整平。

在超大水深的工况下，为了保证参与振动的重量满足振动结构所需的振幅要求，本申请人已向国家知识产权局提出了申请号为201822164279.3、名称为“振动夯实整平结构及整平设备”的实用新型专利申请，其公开的振动夯实整平结构包括振动锤，以及可带动振动锤沿垂直于待夯平面方向做往复运动的导向钢管，导向钢管设于振动锤上方，振动锤包括锤体和固定安装于锤体上方的的振动钢管，振动钢管侧壁固定有突出结构，振动钢管套设于导向钢管内且与导向钢管同轴设置，导向钢管上设有容纳突出结构的约束槽，突出结构可在约束槽内沿导向钢管往复运动方向运动。这种振动锤与导向钢管分体设置的新型振动夯实整平设备，其导向钢管不参与振动，应用于深水基床整平施工作业时，导向钢管的增长不会导致该结构参与振动的重量增大，可保证参与振动的重量满足振动结构所需的振幅要求。

目前，常用的基床振动夯平高程测控方法主要是通过GPS、全站仪等测定导向钢管的下沉距离，进而换算得到基床高程。然而，由于上述这种新型振动夯实整平设备中，导向钢管不参与振动，只有位于水下的振动锤参与振动，因而，现有的基床振动夯平高程测控系统均无法对其基床高程进行测控。

因而，如何提供一种能够适用于这种新型振动夯实整平设备的基床振动夯平高程测控系统，是这种新型振动夯实整平设备在推广使用过程中面临的一项技术难题。

技术实现要素：

本实用新型针对上述的技术问题，提出一种基床振动夯平高程测控系统，该测控系统适用于振动锤与导向钢管分体设置的新型振动夯实整平设备，能够准确测控其施工的基床高程。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

基床振动夯平高程测控系统，安装于设有振动夯实整平设备的整平船上，所述振动夯实整平设备的振动锤与导向钢管分体设置；所述测控系统包括声呐探测器、作为所述声呐探测器探测目标的探测板、用于获取所述声呐探测器高程的高程测量仪器，以及数据收集和处理装置；所述声呐探测器固定安装于所述导向钢管，所述探测板固定安装于所述振动锤，所述高程测量仪器固定安装于所述导向钢管，所述数据收集和处理装置与声呐探测器和高程测量仪器均电连接。

作为优选，所述声呐探测器靠近所述导向钢管的底端设置，所述探测板靠近所述振动锤的顶端设置，且所述声呐探测器与探测板正对设置。

作为优选，所述声呐探测器为主动声呐探测器，所述探测板采用可反射声波信号的材质制作。

作为优选，所述高程测量仪器固定安装于所述导向钢管的顶端。

作为优选，所述高程测量仪器为GPS定位仪或北斗定位仪。

作为优选，所述基床振动夯平高程测控系统还包括固定安装于所述导向钢管的姿态仪，所述姿态仪与数据收集和处理装置电连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：

1、本实用新型提供的基床振动夯平高程测控系统中，探测板随着振动锤的振动而上下移动，设置的声呐探测器可实时探测探测板与声呐探测器之间的竖直距离变化，从而实时监测振动锤的下沉距离，设置的高程测量仪器可获取声呐探测器的高程，设置的数据收集和处理装置可收集高程测量仪器测量的高程数据，并实时收集声呐探测器的测量数据，进而经数据处理可换算得到基床的实时高程，实现了振动锤与导向钢管分体设置的新型振动夯实整平设备的基床高程测控，且测控准确度高；

2、本实用新型提供的基床振动夯平高程测控系统中，声呐探测器安装于不参与振动的导向钢管，不受振动影响，有利于保证测控的准确度，且不易造成声呐探测器的损坏；

3、本实用新型提供的基床振动夯平高程测控系统，通过设置的姿态仪实现了对高程测量数据的修正，能够消除因整平船倾斜造成的高程测量偏差，有利于保证测控的准确度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基床振动夯平高程测控系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的基床振动夯平高程测控系统的基床高程测量原理图；

以上各图中：1、整平船；2、导向钢管；3、振动锤；4、声呐探测器；5、探测板；6、高程测量仪器；7、数据收集和处理装置；8、姿态仪。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1和图2所示，本实用新型实施例涉及一种基床振动夯平高程测控系统，安装于设有振动夯实整平设备的整平船1上，振动夯实整平设备的振动锤3与导向钢管2分体设置，测控系统包括声呐探测器4、作为声呐探测器4探测目标的探测板5、用于获取声呐探测器4高程的高程测量仪器6，以及数据收集和处理装置7；声呐探测器4固定安装于导向钢管2，探测板5固定安装于振动锤3，高程测量仪器6固定安装于导向钢管2，数据收集和处理装置7与声呐探测器4和高程测量仪器6均电连接，以收集测量数据并进行数据处理。

上述基床振动夯平高程测控系统中，探测板5随着振动锤3的振动而上下移动，设置的声呐探测器4可实时探测探测板5与声呐探测器4之间的竖直距离变化，从而实时监测振动锤3的下沉距离，设置的高程测量仪器6可获取声呐探测器4的高程，设置的数据收集和处理装置7可收集高程测量仪器6测量的高程数据，并实时收集声呐探测器4的测量数据，进而经数据处理可换算得到基床的实时高程，实现了振动锤3与导向钢管2分体设置的新型振动夯实整平设备的基床高程测控，且测控准确度高。同时，上述基床振动夯平高程测控系统中，声呐探测器4安装于不参与振动的导向钢管2，不受振动影响，有利于保证测控的准确度，且不易造成声呐探测器4的损坏。

针对声呐探测器4，需要说明的是，本实施例中采用的声呐探测器4为主动声呐探测器，其可主动发射声波照射探测目标，并可接收目标反射的回波以测定目标方位和距离。当声呐探测器4为主动声呐探测器时，探测板5为声学反射板，采用可反射声波信号的材质制作，例如：玻璃、金属或混凝土等。

为了提高声呐探测器4的探测准确度，作为一种优选，声呐探测器4靠近导向钢管2的底端设置，探测板5靠近振动锤3的顶端设置，且声呐探测器4与探测板5正对设置。这样设置声呐探测器4和探测板5，使声呐探测器4和探测板5尽可能靠近，有利于提高探测准确度。

针对高程测量仪器6，需要说明的是，高程测量仪器6为GPS定位仪或北斗定位仪。采用GPS定位仪或北斗定位仪作为高程测量仪器6，能够在海上准确测定高程，同时还可以用于整平船1的平面定位。为了便于高程换算，作为一种优选，高程测量仪器6固定安装于导向钢管2的顶端。这样设置高程测量仪器6，仅需声呐探测器4与导向钢管2顶端之间的距离数据，即可换算出声呐探测器4高程。

针对数据收集和处理装置7，需要说明的是，本实施例采用的数据收集和处理装置7具体为微型计算机，通过微型计算机上安装的与声呐探测器4和高程测量仪器6相配套的软件程序接收测量数据，并通过设定的计算公式换算得到基床高程，这种软件程序采用本领域技术人员所熟知的现有编程程序即可完成，在此不对软件程序做赘述。

受海上风浪影响，整平船1可能存在倾斜，为了消除整平船1倾斜造成的高程测量偏差，作为一种优选，基床振动夯平高程测控系统还包括固定安装于导向钢管2的姿态仪8，姿态仪8与数据收集和处理装置7电连接，以将测量数据输出至数据收集和处理装置7。通过设置的姿态仪8可测量得到导向钢管2延伸方向与竖直方向的夹角，进而可换算得到真实的基床高程数据，实现了对高程测量数据的修正。需要说明的是，姿态仪8为本领域的现有仪器，利用姿态仪8对高程测量数据进行修正的方法为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。

如图2所示，上述基床振动夯平高程测控系统的基床高程测量方法，包括：

利用高程测量仪器6获取声呐探测器高程H，利用声呐探测器4实时探测声呐探测器4与探测板5之间的竖直距离ht，利用数据收集和处理装置7收集高程测量仪器6和声呐探测器4的数据，以振动锤3的振动周期为测量周期，利用公式(1)进行数据处理以计算获得每个测量周期对应的实时基床高程HJ(T)，公式(1)的表达式如下：

HJ(T)＝H-h0-hT(1)

式(1)中，HJ(T)为第T个测量周期所对应的实时基床高程，H为声呐探测器高程，h0为探测板5与振动锤3底面之间的竖直距离，hT为第T个测量周期内声呐探测器4与探测板5之间的最大竖直距离。

需要说明的是，当高程测量仪器6固定安装于导向钢管2的顶端时，声呐探测器高程H利用公式(2)计算获得，公式(2)的表达式如下：

H＝Hc-h1(2)

式(2)中，Hc为高程测量仪器6的测量值，h1为声呐探测器4距导向钢管2顶端的竖直距离。