[發(fā)明專利]基于多維度機械聲吶實時繪制水深三維模型聲吶控制方法

在審

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• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114993219A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周達;唐力;彭望;陳思宇;武致宇
• 申請（專利權(quán)）人: 云南華昆水電水利科學(xué)研究有限公司;中國電建集團市政規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G06T17/05
• 代理公司: 昆明盛鼎宏圖知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 53203
• 代理人: 胡璇

1.一種基于多維度機械聲吶實時繪制水深三維模型聲吶控制方法，其特征在于，

所述基于多維度機械聲吶實時繪制水深三維模型的方法，包括以下步驟：

步驟S10：將聲吶固定設(shè)置于河道水面下，聲吶與舵機(24)驅(qū)動連接，聲吶隨舵機(24)往下轉(zhuǎn)動或來回擺動，聲吶轉(zhuǎn)動到一定的位置后可反方向回到最開始的監(jiān)測點；

步驟S20：聲吶上方設(shè)有姿態(tài)儀，姿態(tài)儀監(jiān)測聲吶姿態(tài)，并隨聲吶轉(zhuǎn)動獲取聲吶實時轉(zhuǎn)動角度；

步驟S30：聲吶掃描過河道內(nèi)水面下淤泥各掃描點，根據(jù)聲吶轉(zhuǎn)動的角度，計算掃描點處淤積厚度、任兩掃描點間距離，根據(jù)計算結(jié)果繪制水下淤泥的三維模型；

步驟S40：根據(jù)所得三維模型獲取所得水下淤泥截面淤積圖中淤泥的厚度，結(jié)合河道深度判斷淤泥是否需要清理；

包括：PLC控制模塊，探測驅(qū)動模塊(14)、電源桿(4)、風(fēng)力發(fā)電組件、太陽能發(fā)電組件、控制箱(3)、懸吊支架；探測驅(qū)動模塊(14)內(nèi)設(shè)置聲吶探測裝置和舵機(24)；探測驅(qū)動模塊(14)設(shè)置于懸吊支架底面上；懸吊支架通過螺栓組件安裝于河道內(nèi)側(cè)壁上；聲吶和舵機(24)容納設(shè)置于探測驅(qū)動模塊(14)內(nèi)；PLC控制模塊與舵機(24)電連接；

所述控制方法，包括以下步驟：

步驟S21：對PLC控制模塊配制控制字節(jié)，對PLC控制模塊進行時鐘設(shè)置；

步驟S22：控制聲吶電源：配置通信發(fā)送的參數(shù)，將要發(fā)送的字節(jié)數(shù)0D移入VB45，將起始符和結(jié)束符分別移入VB46、VB47、VB58；調(diào)用通信子程序；調(diào)用時鐘設(shè)置子程序；調(diào)用讀取時鐘指令，并將PLC的時鐘存至VB53-VB58中；判斷當(dāng)前時間是否在0-1點、8-9點、16-17點的任意一個時間段，條件成立則將虛擬線圈M1.5置1；若M1.5為1，則讓Q0.2輸出為1，開啟聲吶供電；判斷接收到的指令，若供電使能VB97為十六進制11，則開啟聲吶供電；調(diào)用旋轉(zhuǎn)控制子程序；判斷接收到的指令,當(dāng)VB97不為十六進制11，且M1.5為復(fù)位狀態(tài)時，斷開聲吶供電；

步驟S23：控制聲吶旋轉(zhuǎn)：判斷接收到的命令VB97是否開始供電且VB98自動旋轉(zhuǎn)是否為使能狀態(tài)，或M1.5是否為1；若滿足條件則定時器T106開始計時，每10分鐘復(fù)位一次；利用計數(shù)器C50記錄T106復(fù)位的次數(shù)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)次數(shù)大于等于11次時，計數(shù)器自動復(fù)位；在定時器T106開始計時或通信使舵機轉(zhuǎn)動至零度時，根據(jù)舵機的控制方式，配置輸出PWM信號的特殊字節(jié)；脈沖輸出控制字包括PWM0控制字節(jié)SMB67，PWM0周期時間值SMW68，及PWM0的高電平寬度值SMW70；將SMB67配置為0X83，即開啟時基為1us，可跟新周期時間和脈沖寬度輸出模式的PWM0；將PWM0周期時間值SMW68配置為20000，PWM0脈寬值SMW70配置為中間值1500使舵機角度歸零；調(diào)用脈沖輸出指令PLS，將端口配置為0，即可在Q00.產(chǎn)生周期為20ms，脈寬為1.5ms的脈沖信號；將M0.3置1作為標(biāo)志，并將角度信息0X00移入VB49為等待查詢做準(zhǔn)備，開啟定時器T36計時，兩個周期后將脈寬置為0，再次調(diào)用脈沖發(fā)送指令，停止發(fā)送脈沖，并將M0.3復(fù)位；在轉(zhuǎn)至45度并測量完畢對角度復(fù)位后，需要關(guān)閉電源及旋轉(zhuǎn)使能，根據(jù)條件旋轉(zhuǎn)次數(shù)大于10次且定時器大于500ms時，將供電使能VB97、自動旋轉(zhuǎn)使能VB98都置為0X10,將脈沖輸出控制字置為0，調(diào)用脈沖輸出指令使之生效，同時將M1.5復(fù)位，控制聲吶在河道內(nèi)移動并獲得獲取聲吶實時轉(zhuǎn)動角度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多維度機械聲吶實時繪制水深三維模型聲吶控制方法，其特征在于，所述步驟S30包括以下步驟：

步驟S301：設(shè)定聲吶每次轉(zhuǎn)動的固定角度值α，按下式計算聲吶轉(zhuǎn)動固定角度值后，掃描過的淤泥距離E：

E＝B*cosα°

式中，B為聲吶距離河道水面深度；

步驟S302：計算聲吶每次轉(zhuǎn)動固定角度值后聲吶掃描到的淤泥掃描點的間距，根據(jù)淤泥掃描點間距計算相鄰淤泥掃描點間淤泥厚度D；

步驟S301：聲吶轉(zhuǎn)動n次固定角度值后，按步驟S301～302得到多個淤泥掃描點間距值。