【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及沉管隧道工程領(lǐng)域，尤指一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著發(fā)展，愈來愈多沉管隧道開始規(guī)劃和建設(shè)，其中，干塢是沉管管節(jié)預(yù)制、存放和舾裝的重要場地，往往需要多次啟閉，甚至服務(wù)多個沉管隧道工程。在沉管管節(jié)出塢前，干塢塢門關(guān)閉；在沉管管節(jié)出塢時，干塢塢門開啟。
2、現(xiàn)有鋼塢門絞拉系統(tǒng)存在一些不足：操控絞盤需要工人抵達絞盤位置，絞盤位置分散，往往需要一個工人前往多臺絞盤所在位置或給每臺絞盤配備一個工人，效率不高且指令存在錯誤傳達的風(fēng)險；工人在現(xiàn)場直接觀察鋼塢門的位置和姿態(tài)，往往只能顧得了局部而顧不了全局，容易做出錯誤判斷和指令；當(dāng)鋼塢門停靠在一側(cè)突堤附近時對側(cè)突堤絞盤與鋼塢門之間的纜繩幾乎橫跨整個港池，給沉管出塢制造障礙，不能同時兼顧鋼塢門穩(wěn)定停靠和沉管暢通出塢。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決上述問題，本專利技術(shù)提供一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，通過遠程操控使鋼塢門能夠達到開啟、停靠和閉合的狀態(tài)，且在作業(yè)過程中實時監(jiān)控獲取數(shù)據(jù)，以預(yù)判可能產(chǎn)生的風(fēng)險并及時給出建議調(diào)整。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：
3、一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，包括：無線通信連接的牽引模塊、智能接離模塊和智控模塊，其中：
4、牽引模塊用于通過無線遙控絞盤控制鋼塢門的開啟、停靠、關(guān)閉和固定；
5、智能接離模塊用于通過機械臂和無人機的搭配使纜繩與鋼塢門實現(xiàn)連接和分離；
6、智控模塊用于通過遙控
7、進一步地，在兩側(cè)塢門墩分別設(shè)置有第一遙控絞盤和第二遙控絞盤，停靠鋼塢門一側(cè)的突堤設(shè)置有第三遙控絞盤和第四遙控絞盤，另一側(cè)突堤設(shè)置有第五遙控絞盤；鋼塢門上方四個角w、x、y和z分別設(shè)置有系纜柱，靠近塢門墩的兩個角w和x分別設(shè)置有系纜柱w1、w2、x1和x2，另外兩個角y角和z角分別各設(shè)置有一個系纜柱y和z，遙控絞盤與鋼塢門通過纜繩和系纜柱連接；鋼塢門內(nèi)部設(shè)置有壓載水艙和抽水泵。
8、進一步地，所有遙控絞盤設(shè)置有慣性測量單元、接近開關(guān)和張力傳感器，鋼塢門涉水處設(shè)置有位置傳感器、角度傳感器、水壓傳感器和水流速度傳感器，鋼塢門的壓載水艙設(shè)置有壓力式液位傳感器，鋼塢門上方設(shè)置有一臺無人機g，在無人機g上設(shè)置有工業(yè)相機，所述纜繩與鋼塢門的纜繩連接端是由鋁、鈷和鎳制成的合金組件。
9、進一步地，所述通過無線遙控絞盤來實現(xiàn)鋼塢門的開啟、停靠、關(guān)閉和固定，包括以下步驟：
10、a1：通過水泵抽放鋼塢門壓載水艙的水，通過纜繩使第一遙控絞盤連接系纜柱w1，第二遙控絞盤連接系纜柱w2，第三遙控絞盤連接系纜柱x1,第四遙控絞盤連接系纜柱y,第五遙控絞盤連接系纜柱z,第一遙控絞盤、第二遙控絞盤和第三遙控絞盤放纜，第四遙控絞盤和第五遙控絞盤拉纜，鋼塢門開啟并移至港池中央；
11、a2：第一遙控絞盤、第二遙控絞盤和第五遙控絞盤放纜，第三遙控絞盤和第四遙控絞盤拉纜使鋼塢門移至突堤碼頭附近，且過程中第五遙控絞盤的放纜速度低于第一遙控絞盤和第二遙控絞盤；
12、a3：解開纜繩與系纜柱w1和系纜柱z的連接，第二遙控絞盤、第三遙控絞盤和第四遙控絞盤拉緊纜繩，將鋼塢門固定在突堤碼頭附近；
13、a4：解開纜繩與系纜柱w2的連接，第一遙控絞盤與系纜柱w1、第五遙控絞盤與系纜柱z和第二遙控絞盤與系纜柱x2重新連接，第三遙控絞盤和第四遙控絞盤放纜，第一遙控絞盤、第二遙控絞盤和第五遙控絞盤拉纜將鋼塢門移至港池中央；
14、a5：第三遙控絞盤、第四遙控絞盤和第五遙控絞盤放纜，第一遙控絞盤和第二遙控絞盤拉纜，將鋼塢門從港池中央移至塢口，第一遙控絞盤和第二遙控絞盤持續(xù)拉纜將鋼塢門固定于塢口。
15、進一步地，鋼塢門上方各系纜柱中間平臺區(qū)域固定設(shè)置有一臺機械臂，機械臂的抓取部件設(shè)置有滾輪和角度傳感器。
16、進一步地，機械臂上方設(shè)置有一臺工業(yè)無人機h，無人機h下方連接有電磁吸盤，電磁吸盤上端設(shè)置有轉(zhuǎn)向軸，每個遙控絞盤下端設(shè)置有電磁吸盤。
17、進一步地，所述鋼塢門上方各系纜柱中間平臺區(qū)域固定設(shè)置有一臺機械臂，機械臂的抓取部件設(shè)置有滾輪和角度傳感器，包括以下步驟：
18、b1：通過已抓取的纜繩連接端靠近對應(yīng)系纜柱的螺紋連接端；
19、b2：運用改進后的最小二乘法結(jié)合角度傳感器采集的數(shù)據(jù)，對纜繩連接端與系纜柱的螺紋連接端進行角度校準(zhǔn)對齊；
20、b3：通過機械臂校準(zhǔn)對齊的纜繩連接端已平行于系纜柱的螺紋連接端，向連接口方向平移貼緊后控制滾輪轉(zhuǎn)動，從而帶動纜繩連接端特定方向轉(zhuǎn)動，螺紋旋轉(zhuǎn)套入系纜柱進行連接。
21、進一步地，所述通過遙控絞盤、纜繩、鋼塢門和無人機上的傳感器獲取傳感數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后完成對鋼塢門各狀態(tài)的分析下達控制指令，包括以下步驟：
22、c1:根據(jù)遙控絞盤設(shè)置的慣性測量單元、接近開關(guān)和張力傳感器，鋼塢門涉水處設(shè)置的位置傳感器、角度傳感器、水壓傳感器和水流速度傳感器獲取鋼塢門狀態(tài)以及纜繩情況的傳感數(shù)據(jù)，對采集到的數(shù)據(jù)進行清洗、去除異常值和噪聲數(shù)據(jù)，并進行歸一化處理；
23、c2：進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計，輸入層接收傳感數(shù)據(jù)作為輸入，選擇多層全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為隱藏層，輸出層輸出遙控絞盤收放纜繩的控制指令；
24、c3：使用均方誤差作為損失函數(shù)衡量模型預(yù)測值與實際值之間的差異，使用隨機梯度下降及其變體來優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，以最小化損失函數(shù)；
25、c4：使用均方根誤差和平均絕對誤差評估模型性能，通過交叉驗證方法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超參數(shù)進行調(diào)整；
26、c5：將訓(xùn)練好的模型部署到實際的控制系統(tǒng)中，實時接收傳感器數(shù)據(jù)，并輸出遙控絞盤中纜繩收放電機的控制指令，實現(xiàn)對鋼塢門的開啟和關(guān)閉控制。
27、進一步地，還包括預(yù)警告警模塊，通過傳感器獲取纜繩張力數(shù)值、纜繩收放速度、纜繩收放長度、鋼塢門位置、鋼塢門角度和鋼塢門水域情況的數(shù)據(jù)，設(shè)置有安全閾值，根據(jù)閾值范圍比較確定是否發(fā)出告警警報。
28、進一步地，所述無人機g，用于對鋼塢門在開啟、停靠和關(guān)閉過程中的風(fēng)險判斷以及調(diào)控指示，包括以下步驟：
29、d1：通過無人機g的工業(yè)相機在高空特定區(qū)域，實現(xiàn)對鋼塢門運動圖像的實時采集，對圖像通過去噪和增強達到預(yù)處理；
30、d2：使用深度學(xué)習(xí)的yolov5目標(biāo)檢測算法對鋼塢門進行檢測，在檢測階段輸入預(yù)處理后的圖像到訓(xùn)練好的yolov5模型中，模型輸出鋼塢門的邊界框坐標(biāo)以及對應(yīng)的類別置信度；基于檢測結(jié)果，使用deepsort目標(biāo)跟蹤算法對鋼塢門進行跟蹤，對于每一幀圖像，deepsort算法輸出鋼塢門的跟蹤標(biāo)識id以及在圖像中的位置；
31、d3：確定鋼塢門的正常運動軌跡，計算與正常運動軌跡的垂直距離，如果大于預(yù)設(shè)位置偏差閾值，則判斷為存在位置本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，包括：無線通信連接的牽引模塊、智能接離模塊和智控模塊，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，在兩側(cè)塢門墩分別設(shè)置有第一遙控絞盤和第二遙控絞盤，停靠鋼塢門一側(cè)的突堤設(shè)置有第三遙控絞盤和第四遙控絞盤，另一側(cè)突堤設(shè)置有第五遙控絞盤；鋼塢門上方四個角W、X、Y和Z分別設(shè)置有系纜柱，靠近塢門墩的兩個角W和X分別設(shè)置有系纜柱w1、w2、x1和x2，另外兩個角Y角和Z角分別各設(shè)置有一個系纜柱y和z，遙控絞盤與鋼塢門通過纜繩和系纜柱連接；鋼塢門內(nèi)部設(shè)置有壓載水艙和抽水泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，所有遙控絞盤設(shè)置有慣性測量單元、接近開關(guān)和張力傳感器，鋼塢門涉水處設(shè)置有位置傳感器、角度傳感器、水壓傳感器和水流速度傳感器，鋼塢門的壓載水艙設(shè)置有壓力式液位傳感器，鋼塢門上方設(shè)置有一臺無人機G，在無人機G上設(shè)置有工業(yè)相機，所述纜繩與鋼塢門的纜繩連接端是由鋁、鈷和鎳制成的合金組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，鋼塢門上方各系纜柱中間平臺區(qū)域固定設(shè)置有一臺機械臂，機械臂的抓取部件設(shè)置有滾輪和角度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，機械臂上方設(shè)置有一臺工業(yè)無人機H，無人機H下方連接有電磁吸盤，電磁吸盤上端設(shè)置有轉(zhuǎn)向軸，每個遙控絞盤下端設(shè)置有電磁吸盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，所述鋼塢門上方各系纜柱中間平臺區(qū)域固定設(shè)置有一臺機械臂，機械臂的抓取部件設(shè)置有滾輪和角度傳感器，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，所述通過遙控絞盤、纜繩、鋼塢門和無人機上的傳感器獲取傳感數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后完成對鋼塢門各狀態(tài)的分析下達控制指令，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，還包括預(yù)警告警模塊，通過傳感器獲取纜繩張力數(shù)值、纜繩收放速度、纜繩收放長度、鋼塢門位置、鋼塢門角度和鋼塢門水域情況的數(shù)據(jù)，設(shè)置有安全閾值，根據(jù)閾值范圍比較確定是否發(fā)出告警警報。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機G，用于對鋼塢門在開啟、停靠和關(guān)閉過程中的風(fēng)險判斷以及調(diào)控指示，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，包括：無線通信連接的牽引模塊、智能接離模塊和智控模塊，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，在兩側(cè)塢門墩分別設(shè)置有第一遙控絞盤和第二遙控絞盤，停靠鋼塢門一側(cè)的突堤設(shè)置有第三遙控絞盤和第四遙控絞盤，另一側(cè)突堤設(shè)置有第五遙控絞盤；鋼塢門上方四個角w、x、y和z分別設(shè)置有系纜柱，靠近塢門墩的兩個角w和x分別設(shè)置有系纜柱w1、w2、x1和x2，另外兩個角y角和z角分別各設(shè)置有一個系纜柱y和z，遙控絞盤與鋼塢門通過纜繩和系纜柱連接；鋼塢門內(nèi)部設(shè)置有壓載水艙和抽水泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，所有遙控絞盤設(shè)置有慣性測量單元、接近開關(guān)和張力傳感器，鋼塢門涉水處設(shè)置有位置傳感器、角度傳感器、水壓傳感器和水流速度傳感器，鋼塢門的壓載水艙設(shè)置有壓力式液位傳感器，鋼塢門上方設(shè)置有一臺無人機g，在無人機g上設(shè)置有工業(yè)相機，所述纜繩與鋼塢門的纜繩連接端是由鋁、鈷和鎳制成的合金組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系統(tǒng)，其特征在于，所述通過無線遙控絞盤來實現(xiàn)鋼塢門的開啟、停靠、關(guān)閉和固定，包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沉管隧道干塢鋼塢門絞拉啟閉系...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏立新，劉東東，歐振鋒，楊春山，林志威，
申請(專利權(quán))人：廣州市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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