摘要：從近幾年挖泥船在內(nèi)河的疏浚施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的水上測(cè)量放樣方法有著許多弊端，耗時(shí)較長(zhǎng)、放樣次數(shù)多、易丟失損壞并且精度低，嚴(yán)重影響了挖泥船的施工效率。為了解決這些問(wèn)題，我們參照海上挖泥船的經(jīng)驗(yàn)嘗試在內(nèi)河挖泥船安裝使用了信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀，得到了非常好的效果。本文以信標(biāo)機(jī)B20為例，介紹了內(nèi)河疏浚施工中挖泥船信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀特點(diǎn)和應(yīng)用。
　　
　　關(guān)鍵字：信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀，內(nèi)河，挖泥船，應(yīng)用
　　
　　信標(biāo)機(jī)所使用的是GPS的一種技術(shù)，通過(guò)利用國(guó)家建立好的無(wú)線電信標(biāo)臺(tái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，通過(guò)在發(fā)射信號(hào)中添加一個(gè)副波，調(diào)制修正信號(hào)，從而提供以亞米為單位的精確導(dǎo)航定位。
　　海上挖泥船的重量通常很大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，同時(shí)在海上作業(yè)會(huì)受到許多干擾，如流速、流向、潮汐、風(fēng)力和海水深度等，正確的使用信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀，盡可能的避開(kāi)這些條件對(duì)于施工進(jìn)度的干擾，加快效率的同時(shí)還可以大幅度提高精度。將海上挖泥船使用信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀的經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到內(nèi)河的挖泥船施工中，同樣可以取得顯著的效果。
　　
　　一、信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀功能和特點(diǎn)
　　信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀通常包括了：GPS天線、接收機(jī)、電腦和電源。信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀是通過(guò)沿海航道的基準(zhǔn)站發(fā)出的信號(hào)來(lái)進(jìn)行差分計(jì)算，以此來(lái)確定接收機(jī)的位置坐標(biāo)和離設(shè)定點(diǎn)的垂直距離。信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀除了接收機(jī)、電腦和天線除外，還有加裝測(cè)深儀，和天線和探頭一起固定于船頭側(cè)部。
　　信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀有著以下六個(gè)特點(diǎn)：
　　（1）24小時(shí)不間斷作業(yè)：不會(huì)受到天氣狀況的影響，使數(shù)據(jù)采集可以不間斷的進(jìn)行。
　　（2）定位速度快：信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀以每秒一次的頻率接受信號(hào)，實(shí)時(shí)穩(wěn)定地處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行精確、快速的定位。
　　（3）精確度高：測(cè)量數(shù)據(jù)的精度在一米之內(nèi)。
　　（4）直觀、快捷方便：挖泥船的運(yùn)行軌跡在顯示器直接顯示，并且僅需一臺(tái)GPS就可以進(jìn)行操作。
　　（5）兼容性強(qiáng)：方便與多種外接設(shè)備連接，如導(dǎo)航設(shè)備、雷達(dá)與測(cè)深儀等。
　　（6）處理方便：數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理之后，可以得出曲率半徑、航段里程、臨跨河建筑物與起點(diǎn)的垂直距離、樞紐等數(shù)據(jù)。在平面圖中可做坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、面積等計(jì)算。
　　二、信標(biāo)機(jī)B20的安裝、使用方法
　　信標(biāo)機(jī)B20采用L波段衛(wèi)星差分改正接收機(jī)與雙通道數(shù)字中頻信標(biāo)接收機(jī)，可接收WAAS(美國(guó))和EGNOS(歐洲)信號(hào)。同時(shí)信標(biāo)機(jī)精度使用了亞米級(jí)差分定位精度技術(shù)，并且組合了L1GPS、衛(wèi)星差分與信標(biāo)天線。具備2個(gè)可編程的RS-232串口，可進(jìn)行NMEA-0183輸出/RTCMSC-104輸入，頻率方面可進(jìn)行1、2和5Hz的信息輸出。信標(biāo)機(jī)B20可廣泛應(yīng)用于水上測(cè)量、挖泥船施工等，同時(shí)不限地域，集成了衛(wèi)星差分與信標(biāo)差分的接收功能，可使用自建的差分源，不受地域的限制進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)的提供。其安裝步驟及應(yīng)用如下：
　　1.新建工程
　　運(yùn)行信標(biāo)機(jī)軟件程序后，點(diǎn)擊菜單中選項(xiàng)，或者單擊工具欄中按鈕，即可打開(kāi)“新建工程”對(duì)話框。把施工區(qū)域圖（autocad版）設(shè)為背景圖。在新建工程對(duì)話框中分別進(jìn)行工程概況、坐標(biāo)系、投影參數(shù)、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、地方變換等設(shè)置。
　　2.修改工程
　　新建工程之后，或者在使用過(guò)程中，可打開(kāi)“修改工程”對(duì)話框。對(duì)原先所設(shè)的工程參數(shù)進(jìn)行修改，如坐標(biāo)系、投影參數(shù)、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、地方變換等。更改后的參數(shù)立即生效。
　　3.詳細(xì)設(shè)置
　　（1）測(cè)量?jī)x器的選擇和設(shè)置
　　（2）測(cè)深儀數(shù)據(jù)格式設(shè)置
　　（3）記錄設(shè)置
　　（4）記錄保存設(shè)置
　　（5）天線偏差改正
　　（6）固定偏差改正，初次安裝時(shí)必須校準(zhǔn)，施工過(guò)程中復(fù)核。
　　（7）船形設(shè)置：在測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)自己需要選擇適當(dāng)?shù)拇�形文件，使測(cè)量更加直觀。
　　4.繪圖操作
　　包括計(jì)劃線、測(cè)量點(diǎn)、標(biāo)注字、布線操作、圖形編輯等操作。
　　5.測(cè)量控制
　　測(cè)量時(shí)可點(diǎn)擊“視圖”－“偏航信息”，來(lái)打開(kāi)偏航信息窗口。偏航信息窗口分圖示區(qū)和文字。全局設(shè)置包括常規(guī)、顯示、設(shè)置、保存等選項(xiàng)。常規(guī)主要設(shè)置繪圖時(shí)默認(rèn)的設(shè)置，如線色、線寬、線型等等。
　　6.實(shí)用工具
　　包括面積距離計(jì)算、坐標(biāo)正反算、投影換算、坐標(biāo)換算等。
　　三、信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀在挖泥船上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
　　信標(biāo)機(jī)B20作為能自動(dòng)選擇信標(biāo)臺(tái)的一款雙通道接收機(jī)，具有無(wú)線電信標(biāo)接收、12通道GPSL1C/A碼與載波相位接收技術(shù)三種相結(jié)合的技術(shù)，無(wú)需投資基準(zhǔn)站設(shè)備即可進(jìn)行定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和測(cè)量，同時(shí)具備靜態(tài)功能的特性。
　　在海上施工的挖泥船普遍已經(jīng)使用了信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀，不僅可以減少海上作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)，可以提高效率，增加收益。在內(nèi)河的挖泥船中普及信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀的使用是必然的趨勢(shì)。信標(biāo)機(jī)B20的應(yīng)用范疇與優(yōu)勢(shì)有以下幾方面：
　　（1）標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式與平臺(tái)：信標(biāo)機(jī)B20具有標(biāo)準(zhǔn)的NMEA0183數(shù)據(jù)格式，同時(shí)可輸出專業(yè)的數(shù)據(jù)格式。集成了衛(wèi)星差分、信標(biāo)差分接收功能，可使用自建差分源，不受地域限制提供高精度實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)。并基于WINDOWS的設(shè)置軟件。
　　（2）設(shè)置方便：可隨時(shí)切換差分源，通過(guò)面板即可查看GPS及差分狀態(tài)。
　　（3）精度：以信標(biāo)機(jī)B20為例，接收機(jī)可通過(guò)任一端口，提供秒脈沖輸出與優(yōu)于0.16km/h精度的速度進(jìn)行輸出。使用信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀測(cè)量得出的結(jié)果誤差通常在一米內(nèi)，可以保證施工精度。
　　（4）頻率高：信標(biāo)機(jī)B20類型端口的輸出頻率最高可達(dá)5Hz，并可據(jù)需要進(jìn)行更改。
　　四、內(nèi)河中挖泥船施工使用信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)
　　內(nèi)河中挖泥船安裝使用信標(biāo)機(jī)后具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　1、信標(biāo)機(jī)有助于挖泥船在水面開(kāi)闊、大風(fēng)、雨霧天氣等不易放樣情況下定位，提高開(kāi)挖精度；
　　2、夜間、雨霧天氣可正常施工，避免漏挖、超挖，提高施工效率,加快施工進(jìn)度；
　　3、利用信標(biāo)機(jī)軟件可記錄開(kāi)挖區(qū)域，進(jìn)尺、挖寬，計(jì)算每日臺(tái)班產(chǎn)量，并對(duì)班組對(duì)比分析原因找出差距，增強(qiáng)操作人員的責(zé)任心，有針對(duì)性的對(duì)個(gè)別操作人員加強(qiáng)培訓(xùn)提高操作技能。
　　4、有助于降低挖泥船施工油耗，節(jié)省成本，提高效益。
　　以沂沭泗河洪水東調(diào)南下續(xù)建工程南四湖湖內(nèi)工程(淺槽三、淺槽四)3標(biāo)段工程為例，1600型斗輪式挖泥船安裝信標(biāo)機(jī)B20前后的施工數(shù)據(jù)如下表:

　　通過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比分析不難發(fā)現(xiàn)，在工況相同的前提下，挖泥船施工月產(chǎn)量提高了9%，油耗降低了0.06kg/m3，僅油料一項(xiàng)每方土可節(jié)省成本在0.3-0.4元左右，收到了比較好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　五、信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀應(yīng)用中存在的問(wèn)題及注意事項(xiàng)
　　1、信標(biāo)機(jī)天線一般固定在挖泥船前部“A字架”上，與鉸刀位置有2~5米的距離，因此信標(biāo)機(jī)采集的坐標(biāo)與挖泥船鉸刀坐標(biāo)存有差距，且施工中鉸刀隨挖深變化相對(duì)位置不斷變化，故當(dāng)開(kāi)挖施工區(qū)邊線時(shí)，需要校正邊線。
　　2、為克服用信標(biāo)機(jī)采集的點(diǎn)代表一條挖泥船的局限性，全面完整的顯示挖泥船的方位、方向（方位角），可考慮安裝電羅經(jīng)或改裝雙信標(biāo)機(jī)。
　　3、因挖泥船電流不穩(wěn)，因此必須安裝穩(wěn)壓電源，確保信標(biāo)機(jī)設(shè)備安全且防止因突然斷電造成的數(shù)據(jù)丟失。
　　六、結(jié)語(yǔ)
　　目前，在海上挖泥船使用信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀已經(jīng)有比較久的時(shí)間，同時(shí)海岸信息臺(tái)性能穩(wěn)定、精度較高、操作簡(jiǎn)單且成本較低，這使得在海上施工的挖泥船使用信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀有了良好的基礎(chǔ)。隨著國(guó)內(nèi)內(nèi)河中信標(biāo)機(jī)技術(shù)、軟硬件設(shè)施的日趨完善，挖泥船等內(nèi)河船舶使用信標(biāo)機(jī)檢測(cè)儀將會(huì)越來(lái)越廣泛。