实时声呐检测技术在水下软体排铺设质量检测中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 实时声呐检测技术在水下软体排铺 设质量检测中的应用 摘 要：为解决长江下游感潮河 段涨落潮水位变化大、水流动力条件复 杂、水下护底软体排铺设质量检测难的 问题。在长江南京以下 12.5 m 深水航道 二期工程口岸直 I 标段中，应用并实施 了实时声呐检测技术对水下护底软体排 检测的方案，实施过程中控制了软体排 整体铺设质量，满足了工程需要。 中国论文网 /2/view-12936147.htm 关键词：护底软体排；实时声呐； 检测 中图分类号：U665.2 文献标识 码：A 文章编号：10067973（2018） 1-0055-02 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 长江南京以下 12.5 米深水航道二 期工程位于长江下游南通天生港区至南 京新生圩港区河段，全长约 88km，由 鳗鱼沙河段和落成洲河段组成，本标段 整治区域为鳗鱼沙河段，主要施工内容 包括：护滩堤 1 道，长度为 10.4km；护滩带 11 条，总长度为 4.445km。本工程工期短，工程强度大， 软体排铺设总工程量约 246 万O。 1 护底软体排技术方案的比选和 研究内容 收集参考目前国内现有水下检测 方法，结合本工程实际，分析传统的浮 标倒垂法、潜水探摸法、旁扫声呐法、 实时声呐法等 4 种护底软体排检测方案， 比较分析了各种方法在护底软体排检测 中操作方便性、经济合理性、精确程度 等方面的优劣程度，最终选定新型的检 测手段“实时声呐 ”作为本工程的护底软 体排检测方法。 2 实时声呐的总体设计 2.1 硬件设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2.1.1 总体设计 把沉排施工过程水下监测系统分 为水下检测部分和水面工作站两部分。 二者实现双向通讯。水下检测部分主要 装置有：飞鱼、侧扫声呐、回声测深仪 和电缆。 水面工作站主要装置有：高精度 RTK-GPS、相对位置传感器和工作站。 2.1.2 水下检测部分研制 （1）侧扫声呐。侧扫声呐是水 下搜索、水下考察的重要有力工具，不 会受水下能见度的影响，能迅速看清水 底情况。侧扫声呐向水下发射信号，信 号遇到物体反射回来形成影像。 系统 采用美国双频侧扫声呐 Klein3900。 （2）回声测探仪及终端设计。 水深遥测遥报终端由 751w 太阳能板、 100Ah 蓄电池、太阳能充电器、电源模 块、遥测遥报终端、水深测量终端、超 声波换能器等组成。 2.1.3 水面工作站研制 （1）高精度 RTK-GPS 定位系统。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 高精度的 RTK-GPS 定位技术就是基于 载波相位观测值的实时动态定位技术， 它能够实时地提供测站点在指定坐标系 中的三维定位结果，并达到厘米级精度。 （2）相对位置传感器。在铺排 施工过程中，铺排船的定位是根据船上 两台 RTK-GPS 进行定位定向的，进行 侧扫控制时安装 GPS 不是很方便。为 此，我们根据侧扫声呐在铺排船上的相 对位置，然后根据船的定位信息，推算 出侧扫的实际坐标，通过对高精度 RTK-GPS 与相对位置传感器的数据融 合，侧扫声呐就能够实现定位。 2.2 软件设计 2.2.1 软件需求分析 本系统通过无线网络传输和解析 水深、排边坐标、声纳成像等数据，再 把数据进行各种操作和处理，故本系统 包括：数据收集、数据分析处理、数据 存储、数据查询。 2.2.2 软件的功能和实现 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 本系统主要功能包括排体实时检 测、数据仿真、数据检测回放、排体图 像查看、排体边界识别和系统管理。 该管理系统主要实现以下功能： 排体及其搭接的成像实时显示，搭接 宽度数字化显示，排边坐标实时显示。 正常铺排成像控制。搭接区域识别 及数字化。排体搭接小于最小搭接阈 值和超过最大搭接阈值的报警提示。 铺排船全球定位系统，侧扫声呐及搭接 阈值的系统配置与修正。排边坐标及 侧扫声呐成像的存储。侧扫声呐历史 成像数据播放，单张排体排边坐标数据 打印。 2.2.3 软件详细设计 （1）数据收集系统设计。数据 收集过程中要收集软体排铺设时的实时 水深、排边坐标和声纳数据，将收集的 数据整合到同一软件界面上，形成简单 化的可视界面，便于现场指导施工。 （2）数据传输系统设计。数据 采集完成后，系统将数据文件以一定格 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 式发送给发射模块，当前无线网络技术 非常的成熟可靠，价格也不是很昂贵， 传输相当的快捷。 （3）数据处理系统设计。数据 处理是沉排施工过程中能否得到准确数 据的关键环节，系统将收集的数据处理 后反馈形成可视化的水下沉排影像，从 而及时指导铺排施工。 2.3 系统实现 本系统运行环境在 PC 机上安装 Windows 7 系统和 ACCESS 数据库，需 要使用 Intel 酷睿 i5 及以上类似 CPU 处理器，内存 2G 以上，推荐使用独立 显卡，要求 500G 以上的硬盘。 在 Microsoft Visual C+ 6.0 打开 dsw 工程文件，运行进入系统主界面。 系统主界面的左边是功能栏，功能栏分 别由沉排检测模块、数据回放模块、搭 界分析模块和系统管理模块构成。 3 实时检测技术实施方案 3.1 沉排实时检测工作流程图 3.2 实施声呐操作要点 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 （1）安装声呐前，收集铺排船 铺排方向、施工水域流速、施工水域水 深、施工水域水的流向等相关信息，以 便确定声呐的安装位置和声呐调节指标。 （2）支架安装完毕后，对支架 必须进行检查，支架或线缆不得干扰探 头的扫描过程，对所有安装环节检查确 认无误后，对声呐进行检查调试，保证 声呐工作处于正常状态。 （3）铺排过程中密切关注声呐 设备扫测情况，为铺排施工提供监控信 息。根据水下的实际情况，及时修改声 呐各项采集参数，确保采集到高质量的 检测数据。 3.3 技术成果处理 实时声呐在检测过程严格遵守相 关技术规范，做到有据可依，如发现软 体排铺设过程中出现质量问题，系统将 报警信息反馈给施工技术人员，施工人 员根据数据信息及r 调整铺排船的位 置，通过收放锚缆来调整排体位置，避 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 免后续更大的质量问题。 （1） Y 料记录。扫描过程中应通过调节增 益、扫描速度、扫描角度、扫描半径得 到清晰的扫描图像，同时对同一点根据 需要增加声呐扫测次数，以获取准确数 据。严密监视记录图像和各项采集参数， 发现水底障碍物或特殊物件异常情况时， 要及时记录，以备对异常图像进行解释 和准确度评估使用。记录的数据应包括 数据记录的时间、施工水域的流速、施 工水域的水深、检测排体编号、检测排 体长宽、检测排体所在里程号、检测排 体搭接宽度等信息，将这些信息分文件 夹保存，为后期数据的筛选分析提供方 便。 （2）软体排铺设情况判断。应 先根据声呐原图数据进行甄别，然后对 数据进行处理，删除数据假点后再进行 搭接宽度的量取。相邻两排体脱开。 在上下排体之间会出现明显的一条阴影 区域，量取阴影区域宽度即得到排体脱 开的宽度。两排体没有脱开，排体有 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 搭接，则可以通过两种方式量取搭接宽 度，分别为：直接法，确定上下排体的 边缘，直接量取两排边之间的距离，就 是搭接宽度；间接法，确定上排体排边， 然后通过量取下排体较远的边到上排体 排边的距离，再用排布的总宽度减去这 个距离，得到的即为搭接宽度。 （3）施工指导。图像声呐实时 检测能够在铺排施工的同时，在工人绑 系砼块的间隙，对排体的搭接情况进行 实时检测量测某断面处的搭接宽度，反 映铺排的质量。每次使用图像声呐进行 扫描后，将排体的搭接情况进行记录的 同时，将实际搭接宽度反馈给施工现场。 当搭接宽度合格时，可以继续沿之前的 轨迹向后铺排。根据该通条前面几次的 检测结果，和声呐图像显示的下排体排 边的轨迹，也可以判断该通条施工过程 中整体搭接情况的变化趋势，以推断后 续可能出现情况，早作准备。 4 主要技术成果 实时声呐检测技术实现了护底软 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 体排搭接