海上鋼圓筒施工定位系統(tǒng)，是由GPS、自動跟蹤全站儀、高精度液位計、無線數(shù)傳電臺、臺式計算機等組成的定位監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在定位船上建立船體設(shè)備坐標系，在此坐標系下確定GPS定位天線、自動跟蹤全站儀的安裝參數(shù)。在振動梁外側(cè)按90度角安裝4個360度反射棱鏡。根據(jù)船體與鋼圓筒各關(guān)鍵點的平面幾何關(guān)系，以及對船體坐標系下各關(guān)鍵點坐標值的傾斜修正，計算整理出反射鏡船體坐標系、船體坐標系與工程坐標系的夾角、反射鏡工程坐標、圓筒定位中心點的平面工程坐標、基準鎖口方位角、圓筒上沿口高程等數(shù)據(jù)，最終準確定位。在滿足使用要求的前提下減少系統(tǒng)的復(fù)雜程度，以提高可靠性。

1.一種海上鋼圓筒施工定位系統(tǒng)，其特征在于：在施工的鋼圓筒上方的振動
梁外側(cè)的四周設(shè)置四組高精度超聲波液位計和反射棱鏡，四組高精度超聲波
液位計和反射棱鏡均布在振動梁外側(cè)的圓周上，四個高精度超聲波液位計連
接在液位數(shù)據(jù)無線發(fā)射裝置上；在施工的鋼圓筒定位船上設(shè)置GPS定位天線
系統(tǒng)、自動跟蹤全站儀和液位數(shù)據(jù)無線接收裝置、臺式計算機、上位機和下
位機；
由GPS定位天線、自動跟蹤全站儀、高精度超聲波液位計、無線數(shù)傳電臺、
臺式計算機組成的定位監(jiān)測系統(tǒng)，該定位監(jiān)測系統(tǒng)在定位船上建立船體設(shè)備
坐標系，在此坐標系下確定GPS定位天線、自動跟蹤全站儀的安裝參數(shù)；在
振動梁外側(cè)按90度角安裝的四個反射棱鏡是360度反射棱鏡，各棱鏡中心至
鋼圓筒中心的距離相等；
GPS定位天線測得WGS84坐標，根據(jù)坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)求得GPS定位天線點的
工程坐標；結(jié)合GPS定位天線、自動跟蹤全站儀設(shè)備的安裝參數(shù)以及全站儀
測定的振動梁上反射棱鏡的天頂角、水平角、斜距參數(shù)，解算出鋼圓筒中心
點的工程坐標；
當反射棱鏡與鋼圓筒上沿口的垂直距離已知，即可求出鋼圓筒上沿口的
高程；
振動梁設(shè)有鋼圓筒鎖口定位槽，在鋼圓筒吊裝時將基準鎖口插入槽內(nèi)；
當振動梁與鋼圓筒夾緊后，即可通過解算振動梁方位角得出鋼圓筒基準鎖口
方位；
預(yù)定的鋼圓筒平面中心坐標、基準鎖口方位角和其余鎖口的相對轉(zhuǎn)角參
數(shù)可在定位參數(shù)文件中預(yù)置；
振動梁安裝的四個高精度超聲波液位計的液位筒，液位筒底部聯(lián)通，利
用液位傳感器監(jiān)測液位變化；通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺，將液位數(shù)據(jù)傳輸至定
位船上，由微機根據(jù)液位差及液位測點的幾何安裝參數(shù)，計算出鋼圓筒傾角
值；
根據(jù)船體與鋼圓筒各關(guān)鍵點的平面幾何關(guān)系，以及對船體坐標系下各關(guān)
鍵點坐標值的傾斜修正，計算整理出反射鏡船體坐標系、船體坐標系與工程
坐標系的夾角、反射鏡工程坐標、圓筒定位中心點的平面工程坐標、基準鎖
口方位角、圓筒上沿口高程數(shù)據(jù)，最終準確定位；
所述上位機由臺式計算機配合8通道多串口采集卡組成上位機；
所述下位機由工控機箱、開關(guān)電源、電瓶、12V轉(zhuǎn)24V升壓可調(diào)電源模塊、
無線數(shù)傳電臺、串口轉(zhuǎn)換電路、通道選擇電路、譯碼電路、8通道4-20mA信
號采集模塊組成；開關(guān)電源提供系統(tǒng)所需的5V供電，電瓶配合12V轉(zhuǎn)24V升
壓可調(diào)電源模塊提供系統(tǒng)所需的24V供電；無線數(shù)傳電臺可選8個通道，以
避免現(xiàn)場干擾，無線傳輸距離在通視條件下可靠傳輸距離為1000米，通道選
擇電路由12位二進制計數(shù)器實現(xiàn)，譯碼電路由具備快速進位的4位二進制全
加法器實現(xiàn)；串口采用RS-232標準；8通道4-20mA信號采集模塊實現(xiàn)傳感器
和主機之間的信號采集，用以檢測超聲波液位計的模擬信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電
路和RS-232串口進行通信；
高精度超聲波液位計的液位筒與反射棱鏡為一體裝在減震機構(gòu)上；減震機
構(gòu)包括：安裝棱鏡的可在垂直的兩個方向做調(diào)節(jié)的十字支架、安裝高精度超
聲波液位計的防撞保護支架、上避震、下避震、連接上下避震之間的兩個法
蘭盤的加強筋；液位筒上有溢油泄壓閥、空氣連通孔、液位標識導(dǎo)管、油路
三通接頭、桶內(nèi)油路變徑環(huán)，四個液位筒裝在四個高度可調(diào)的安裝支架上；
整個減震機構(gòu)裝有兩種減震裝置：減震彈簧和減震橡膠；
由四個高精度超聲波液位計組成的全連通液位監(jiān)測裝置；四個高精度超聲
波液位計的四個液位管底部全連通，基于連通器原理，通過液位差計算出圓
筒傾斜角度；由全自動跟蹤全站儀和360度反射棱鏡組成定位系統(tǒng)。