[发明专利]一种水下整平机抛石管内碎石量监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种水下整平机抛石管内碎石量监测系统，包括光传感器组和压力计组以及综合采集仪和计算机系统，光传感器组包括至少两个光传感器，分别安装在抛石管的设计碎石量最高位置处和最低位置处，压力计组包括至少两个压力计，分别安装在抛石管的设计碎石量最高位置处和最低位置处，压力计和光传感器将采集的实时数据和信号通过综合采集仪传输至计算机系统，计算机系统对实时数据和信号进行处理，获得水下整平机工作过程中抛石管内碎石顶面的高度输出至输出设备。本发明还公开了利用上述监测系统的水下整平机抛石管内碎石量监测方法。本发明输出结果准确可靠，能够极大地提高整平作业效率。

技术领域

本发明涉及一种抛石管内碎石量监测系统及方法，具体地，涉及一种沉管隧道水下基础整平机的抛石管内碎石量监测系统及其监测方法。

背景技术

随着沉管法技术的不断发展，国内越来越多的跨河、跨海通道都采用沉管隧道的形式，其埋深浅、断面大的优势使较短的路隧过渡段就可连通两岸的交通，避免了过长的引线工程，是繁华中心城区最适宜的跨河、跨海通道形式。

沉管隧道工程施工中至关重要的一个环节就是沉管基础的整平处理。在预先开挖完成的基槽内，铺设一层直径20-60mm的碎石垫层，碎石垫层设置V形槽，纵断面呈锯齿形，平面S型铺设。V形槽的设计既可以增强纳淤能力，又便于对局部高点进行刮平处理。水下整平机负责完成碎石基础垫层的铺设，整平机的抛石管下端开口，最下部是刮刀，通过调整整平机液压支腿的高度使刮刀面高程达到设计高程，施工船将碎石输送至整平机的抛石管内，碎石就会落到基槽底部，通过移动抛石管就可以将碎石铺设至基槽内，同时将顶面刮平。为了保证对碎石面有一定的预压力，抛石管内的碎石量要适中，碎石量过少会造成预压力不足，碎石量过多会造成输料软管堵塞。

抛石管内碎石量通常用管内碎石顶面高度来衡量，根据碎石垫层厚度和抛石管长度，会给出管内碎石顶面高度的最低值和最高值，低于最低值就要往抛石管内输送石料，高于最高值则要停止输送石料。目前抛石管内碎石面高度监测通常采用水下摄像头的方式，在抛石管侧壁开孔安装摄像头，观察摄像头附近有无石料，没有石料说明碎石面比摄像头所在高度低，有石料则意味着碎石面在摄像头所在高度上方。向抛石管内输送石料时，水体异常浑浊，能见度极低，需静置等水体变清才能观察，极大地影响监测的准确性和工作效率。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种水下整平机抛石管内碎石量监测系统及方法，能够实时监测并显示水下整平机工作过程中抛石管内碎石顶面的高度，结果准确可靠，能够提高整平作业效率。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种水下整平机抛石管内碎石量监测系统，包括光传感器组和压力计组以及综合采集仪和计算机系统，所述光传感器组包括至少两个光传感器，一个是光传感器Ⅰ，安装在抛石管的设计碎石量最高位置处，另一个是光传感器Ⅱ，安装在抛石管的设计碎石量最低位置处，所述光传感器Ⅰ和所述光传感器Ⅱ位于抛石管的右侧，所述压力计组包括至少两个压力计，一个是压力计Ⅰ，安装在抛石管的设计碎石量最高位置处，另一个是压力计Ⅱ，安装在抛石管的设计碎石量最低位置处，所述压力计Ⅰ和所述压力计Ⅱ位于抛石管的左侧，所述计算机系统包括计算机、数据处理与分析模块、控制模块以及与所述计算机连接的输入设备和输出设备，所述数据处理与分析模块和所述控制模块均安装在计算机上，所述控制模块控制所述压力计Ⅰ和所述压力计Ⅱ的采集频率，所述压力计Ⅰ和所述压力计Ⅱ将采集的实时数据和信号通过所述综合采集仪传输至所述数据处理与分析模块，所述光传感器Ⅰ和所述光传感器Ⅱ将采集的实时数据和信号传输至所述数据处理与分析模块，所述数据处理与分析模块对来自所述压力计Ⅰ、所述压力计Ⅱ、所述光传感器Ⅰ和所述光传感器Ⅱ的实时数据和信号进行处理，分析抛石管的设计碎石量最高位置处和最低位置处是否有碎石，并获得水下整平机工作过程中抛石管内碎石顶面的高度输出至输出设备。