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Title:
METHOD FOR AUTOMATICALLY PROFILING GROUND IN WATERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/106643
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for automatically profiling ground in waters, in particular in a gravel pit by means of a floating conveying device. The inventive method consists in producing a base map on the basis a water surface map, scanning the water surface by means of appropriate devices in order to determine a bottom profile, the position and direction of said conveying device, cyclically updating the real depth of the water body and in comparing said real depth with a specified depth profile. According to said invention, predefined parameters measured near the extraction unit of the conveying device during digging layers are transmitted to a control system and the position of the conveying device is modified in the case of difference with parameters.

Inventors:
BLUME DIRK (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/001059
Publication Date:
December 09, 2004
Filing Date:
May 21, 2004
Export Citation:
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Assignee:
TEAM TECHNOLOGY ENGINEERING AN (DE)
BLUME DIRK (DE)
International Classes:
E02F1/00; E02F3/90; G01C21/32; (IPC1-7): E02F/
Foreign References:
DE19942472A12001-04-05
Other References:
DE KEIZER CEES, VAN DER KLUGT PETER: "A New Generation DP/DT System for Dredging Vessels" DYNAMIC POSITIONING COMITTEE, 18. Oktober 2000 (2000-10-18), XP002306423 HOUSTON
DANIELS ALBERT: "Saugbaggerautomatisierung Möglichkeiten, Grenzen, Zukunft" AUFBEREITUNGSTECHNIK, Bd. 41, Nr. 3, 21. Januar 2000 (2000-01-21), Seiten 103-109, XP002306424
IHC SYSTEMS: "IHC Vacuum and Pressure Indicators" IHC SYSTEMS, [Online] 1999, XP002306425 [gefunden am 2004-11-17]
MALLEE G.T.: "Dredge Track Presentation System" IHC SYSTEMS, [Online] 13. September 2000 (2000-09-13), XP002306426 [gefunden am 2004-11-17]
Attorney, Agent or Firm:
Cichy, Wolfgang (Schwelm, DE)
Spannagel, Achim c/o Cichy (Wolfgang Schulstr. 52, Schwelm, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur automatischen Einstellung von Geländeprofilen in Gewäs sern, insbesondere im Bereich einer abzuteufenden Kiesgrube, unter Ein satz schwimmender Fördergeräte, indem aus einer bestehenden Gewäs serflächenkarte mindestens eine Basiskarte erzeugt wird, das Gewässer mittels geeigneter Einrichtungen zur Erstellung eines Tiefenprofils abgetas tet, die Position sowie Ausrichtung des Fördergerätes ermittelt, eine zykli sche Aktualisierung der GewässerIstTiefe und ein Vergleich mit einem SollTiefenprofil herbeigeführt werden, wobei vorgebbare Parameter im Be reich des Gewinnungsorgans des Fördergerätes im Verlauf eines schicht weisen Abteufvorganges gemessen und einer Steuerung zugeführt werden und bei Abweichungen von den Parametern eine Positionsveränderung des Fördergerätes durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel eine Tiefenregulierung des Gewinnungsorgans des Fördergerätes durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Ab hängigkeit des zum Einsatz gelangenden Gewinnungsorgans einzelne oder mehrere Parameter, wie die Abteuftiefe, das Vakuum, die Pumpenkennlinie, die Fließgeschwindigkeit des WasserFeststoffGemisches oder dergleichen als Kriterium für die Positionsveränderung des Fördergerätes herangezogen werden.
4. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz eines Saugrohres als Gewinnungsorgan das im Gewinnungsbe reich anstehende Vakuum, insbesondere innerhalb des Saugrohres, ge messen und bei Abweichen von einem vorgegebenen Unterdruck die Positi on des Fördergerätes verändert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördergerät über die elektronische Steuerung nach Auswertung der Messwerte und Feststellung von Parameterabweichungen eine automa tische Positionsänderung des Fördergerätes durchführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Positionsänderung des Fördergerätes das Gewinnungsorgan aus der Förderstellung in eine NichtFörderstellung übergeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung auf im Bereich des Fördergerätes vorgesehene Winden einwirkt, wobei die Positionsänderung des Fördergerätes unter Einbezie hung der verfügbaren Daten in eine elektronisch zu markierende neue Posi tion herbeigeführt und das Fördergerät in diese Position gebracht und gehalten wird, wobei das jeweilige Gewinnungsorgan dann wieder in eine vorgebbare Förderstellung abgesenkt wird.
Description:
Verfahren zur automatischen Einstellung von Geländeprofilen im Bereich von Gewässern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Einstellung von Gelände- profilen in Gewässern, insbesondere im Bereich einer abzuteufenden Kiesgrube, unter Einsatz schwimmender Fördergeräte.

Der DE-A 199 42 472 ist ein Verfahren zur kartographisch kontrollierten Abteufung von Gewässern mittels schwimmender Fördergeräte zu entnehmen. Dabei wird aus einer bestehenden Gewässerflächenkarte mindestens eine Basiskarte auf Grundlage einer Raster-oder Vektorkarte erzeugt, indem das Gewässer mittels geeigneter Einrichtungen zur Erstellung eines 3-D-Tiefenprofils abgetastet wird.

Die Position und die Ausrichtung des schwimmenden Fördergerätes, typischerwei- se eines Schwimmbaggers, wird ermittelt und in der Basiskarte eingetragen. Die so erstellte Basiskarte wird im Rechner des Systems hinterlegt. Im Nahbereich des Fördergerätes werden der Gewässergrund und ggf. die Böschung in kurzen Inter- vallen abgetastet. Die dadurch gewonnenen Daten bilden ein Tiefenprofil. Aus dem Tiefenprofil wird eine aktualisierte Basiskarte erstellt. Diejenigen Kartenelemente, bei denen sich die Tiefenlinien aufgrund der Abteufung des Gewässerbodens ver- ändert haben, werden angepasst, wobei das Tiefenprofil vorzugsweise als Farb- verlaufsprofil hergestellt wird.

Schwimmende Fördergeräte, insbesondere Schwimmbagger, können unter- schiedliche Gewinnungsorgane haben. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Greifer, Schneidräder, Eimerketten oder Saugrohre, wobei die am Gewässerboden befindlichen Materialschichten, wie z. B. Schlick oder Kies, durch das jeweilige Ge- winnungsorgan aufgenommen und ihrer weiteren Bestimmung zugeführt werden.

Zum Betreiben eines schwimmenden Fördergerätes, insbesondere zur Positions- veränderung, wird Bedienpersonal benötigt. Dieses verändert die Zugseile in ihrer Länge, so dass das schwimmende Fördergerät von einer ersten Gewinnungsposi- tion in eine weitere Gewinnungsposition überführt wird.

Die Personalkosten des Bedienpersonals sind naturgemäß ein substanzieller Teil der Betriebskosten. Vor allem aber muss für einen kontinuierlichen und optimalen Betrieb des Fördergerätes eine Vielzahl von Parametern (Gewässertiefe an der Förderstelle, Dichte und Körnung des Fördergutes, Wassertemperatur, bei Saug- baggern, Druck im Saugrohr, usw. ) beachtet und in Entscheidungen zur Steuerung des Gerätes umgesetzt werden. Die gleichzeitige Beachtung aller hierbei wesentli- chen Einflussgrößen und die Umsetzung in optimierende Steuerbefehle überfordert das Vermögen des Bedienpersonals und lässt sich nur durch moderne Steue- rungs-und Rechnertechnik lösen.

Es ist das Ziel der Erfindung, diese Einsicht umzusetzen, um einen automatischen, weitgehend mannlosen und vor allem kontinuierlichen Betrieb mit verbesserter Förderleistung, höherer Abbaugenauigkeit und verringerten Betriebskosten zu be- wirken.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur automatischen Einstellung von Geländeprofilen in Gewässern, insbesondere im Bereich einer abzuteufenden Kiesgrube, unter Einsatz schwimmender Fördergeräte, indem aus einer bestehen- den Gewässerflächenkarte mindestens eine Basiskarte erzeugt wird, das Gewäs- ser mittels geeigneter Einrichtungen zur Erstellung eines Tiefenprofils abgetastet, die Position sowie Ausrichtung des Fördergerätes ermittelt, eine zyklische Aktuali- sierung der Gewässer-Ist-Tiefe und ein Vergleich mit einem Soll-Tiefenprofil her- beigeführt werden, wobei vorgebbare Parameter im Bereich des Gewinnungsor- gans des Fördergerätes im Verlauf eines schichtweisen Abteufvorganges gemes- sen und einer Steuerung zugeführt werden und bei Abweichungen von den Para- metern eine Positionsveränderung des Fördergreätes durchgeführt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unter- ansprüchen zu entnehmen.

Je nach zu förderndem Gut und Gewinnungstiefe können Parameter wie der Un- terdruck, beispielsweise zwischen 0,5 und 0,8 bar, einen entsprechenden Schwel- lenwert darstellen. Wird dieser Wert beispielsweise dadurch unterschritten, dass kein Gemisch, sondern nur noch Wasser gefördert wird, ist dies ein mögliches Kri- terium dafür, dass eine Positionsveränderung des Fördergerätes herbeigeführt werden muss. Das Gewinnungsorgan hat dann nämlich entweder eine Tiefe er- reicht, bei der es wegen der Beachtung einer vorgegebenen Solltiefe nicht weiter abgesenkt werden darf, oder es befindet sich in seiner mechanisch maximal mögli- chen Absenktiefe. Ein weiterer Parameter könnte beispielsweise das Kennfeld der zum Einsatz gelangenden Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe, sein und zwar in Bezug auf deren Drehzahl, Leistung und Wirkungsgrad. Ist z. B. der Aufnahmebe- reich des Gewinnungsorgans verstopft, kann es zur Kavitation der Pumpe sowie zu deren Ausfall führen.

Auch die Fließgeschwindigkeit des Wasser-Feststoff-Gemisches nach Pumpen- durchlauf, dass heißt im nachfolgenden Rohrleitungsbereich, ist ein weiterer Para- meter.

Anhand der Überschreitung oder Unterschreitung vorgegebener Grenzwerte der maßgebenden Parameter erkennt die Steuerung, dass die Förderung an der ge- gebenen Position zu beenden ist. Die Position des Fördergerätes wird durch die Steuerung selbsttätig durch Einwirkung auf die Verholwinden verändert.

Bei der Ortsveränderung bringt die Steuerung das schwimmende Fördergerät in eine neue Abbauposition mit einem gemäß der Basiskarte abbauwürdigem Materi- alvorkommen.

Durch Einstellung einer bestimmten maximalen Abbautiefe wird ein betriebswirtlich oft sinnvolles schichtweises Abtragen des Fördermaterials ermöglicht. Außerdem erkennt das System Abbauhindernisse, die auf der Basiskarte eingetragen sind, wie z. B. Lehmbänke. Solche Hindernisse werden umfahren. Und schließlich ist es auch möglich, in die Automatik der Ortsveränderung durch gezielte Sollvorgaben einzugreifen.

Abweichend von den herkömmlichen Verfahren gestattet es der Erfindungsge- genstand darüber hinaus, je nach den Anforderung der Genehmigungsbehörden und der Betreiber komplexe harmonische Geländeprofile zu erzeugen. Dieser Fä- higkeit kommt eine besondere Bedeutung zu, weil jedenfalls im Bereich des Nass- abbaus von Kies und Sand zunehmend ökologische Anforderungen mit Flachwas- serzonen als Laich-oder Brutgebiete und dgl. gefordert werden.