水声定位系统在水下铺排施工检测中的应用

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水声定位系统在水下铺排施工检测中的应用



项目背景

水下铺排是为满足长江及沿海航道整治对软质基础(沙质等)河床构筑物的工程需要,结合长江水域护坡/护底软体排的铺设施工。浅水区或是滩地,可人工铺排,但是水深、浪大、流急的地方,无法人工作业,就需要用到铺排船进行施工。复杂工况下,也会遇到断排、缩排、铺排船失去系泊控制、排体验收检测困难等问题,尤其是排体水下检测一直都是难题。

水声定位技术采用GNSS与水声定位技术组合,可以对水下排布进行实时可视化定位,为铺排船施工提供有效测量及控制手段。

解决方法

使用中海达 iTrack UB20水声定位系统进行高精度水下定位检测。

所用设备:iTrack UB20水声定位系统

项目名称:水下铺排施工检测科研项目


作业过程

铺排工作流程:

1.在铺排船安装iTrack UB20超短基线声基阵;

2.在每张排上安装6个应答器,再逐步放入水中;

3.在母船控制单元对入水后的应答器进行实时定位指导施工;

4.施工完成后利用长基线定位技术,对已经铺好的排进行检测。

水声定位工作流程:

1.将声基阵(声头)刚性固定在母船底部,入水深度大约5~10米左右;

2.系统工作为应答模式,声基阵(声头)发射定位信号,应答器接收解算定位信号后,发射应答信号;利用发射和应答信号的时延确定应答器相对水声基阵的距离,利用各水听器接收信号的相位差来测量应答器的方位,完成水下排布的声学坐标定位;

3.超短基线系统利用与声基阵(声头)刚性固定的姿态传感器(MRU)数据,将应答器的声学坐标转换为船体坐标,利用RTK高精度差分GPS将船体坐标转换为大地坐标,完成排布的精确定位。


项目成果

水深、浪大、流急的地方,使用GNSS与水声定位技术进行铺排作业,极大地降低人工测量的危险系数。铺排过程中,采用超短基线定位模式,对排体位置进行实时跟踪,指导施工;排布铺设完毕后,采用长基线定位模式,对排体在水下的最终位置进行高精度定位检测,定位精度达到亚米级。

该解决方案的优势体现在:

1.一套系统即可完成指导施工与铺排检测;

2.大幅提高铺排施工的进度与质量;

3.有效降低施工作业成本;

4.降低深水区人工探摸排体的安全风险。