自古以來(lái)，水運方式一直是人類(lèi)活動(dòng)與運送物資的重要方式，人類(lèi)的歷史與航運的發(fā)展密不可分，中國明朝的鄭和下西洋，15-16世紀的哥倫布發(fā)現新大陸等等無(wú)一不與航運有關(guān)。如今的二十一世紀，**經(jīng)濟的持續發(fā)展及**化進(jìn)程的加深，港口作為連接**各國的橋梁與紐帶也迎來(lái)了新的發(fā)展機遇。碼頭建設朝大泊位、深水泊位方向發(fā)展，因此沉箱大型化發(fā)展趨勢明顯，沉箱高度、質(zhì)量越來(lái)越大，*大質(zhì)量可達7 000 t。這些大型沉箱浮游穩定成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，對沉箱壓載水監測也提出更高的要求。在沉箱出運過(guò)程中，沉箱格倉水位是控制沉箱浮運、下沉姿態(tài)的重要參數。若壓載水控制不好，沉箱將失穩傾翻，造成安全事故和經(jīng)濟損失。但目前沉箱壓載水監測仍沿用帶刻度測繩懸吊浮球的方法，精度低、不連續，屬高空作業(yè)，存在人身安全隱患。本文針對于智能投入式液位變送器在船泊碼頭的使用應用案例，向各位作個(gè)簡(jiǎn)單介紹。
1、頂裝型磁翻板液位計監測水位工作原理
頂裝型磁翻板液位計以微處理器為核心單元，具有檢測、判斷和信息處理功能。其測量水位的基本原理是利用半導體硅材料的壓阻效應，實(shí)現液位壓力與電信號的轉換［2］。即把與液體深度成正比的液體靜壓力，通過(guò)液位計( 變送器) 轉換成電流信號輸出，從而建立輸出電信號與液體深度的線(xiàn)性對應關(guān)系，實(shí)現對液位( 水位) 的測量。沉箱水位監測選用MPM4700 型頂裝型磁翻板液位計，該液位計以擴散硅壓阻式傳感器為管芯，集成變換器電路、微處理芯片為一體，其性能穩定，結構緊湊，外圍線(xiàn)路簡(jiǎn)單。該液位計為四線(xiàn)制，可同時(shí)輸出一組4 ～ 20 mA 的標準電流信號和ＲS486 數字信號。MPM4700 型智能
2、頂裝型磁翻板液位計在沉箱水位監測中的布設
為了避免在沉箱頂部現場(chǎng)布線(xiàn)和減少高空作業(yè)時(shí)間，沉箱水位監測擬采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式，頂裝型磁翻板液位計采集的沉箱水位數據信號通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射和無(wú)線(xiàn)接收的方式，傳輸到電腦進(jìn)行數據處理后，在屏幕上直觀(guān)顯示出大型沉箱不同格倉水位和倉外吃水深度。一個(gè)MPM4700 型頂裝型磁翻板液位計對應一個(gè)獨立的無(wú)線(xiàn)發(fā)射單元，根據所監測的沉箱格倉數量來(lái)確定無(wú)線(xiàn)發(fā)射單元的數量。每個(gè)無(wú)線(xiàn)發(fā)射單元包括卷線(xiàn)盤(pán)、MPM4700 型頂裝型磁翻板液位計、485 轉換器、無(wú)線(xiàn)發(fā)射器、無(wú)線(xiàn)發(fā)射天線(xiàn)、移動(dòng)電源等;無(wú)線(xiàn)接收單元與筆記本電腦相連接，包括無(wú)線(xiàn)接收器、無(wú)線(xiàn)接收天線(xiàn)、移動(dòng)電源。無(wú)線(xiàn)發(fā)射器和發(fā)射天線(xiàn)固定在卷線(xiàn)盤(pán)上，攜帶輕便，在沉箱出運施工平臺吊裝時(shí)，卷線(xiàn)盤(pán)綁扎在施工平臺的人行通道旁，隨施工平臺吊升到沉箱頂部; 需要監測時(shí)施工人員通過(guò)卷線(xiàn)盤(pán)放線(xiàn)，頂裝型磁翻板液位計探頭放入到沉箱格倉底部，打開(kāi)無(wú)線(xiàn)發(fā)射單元的移動(dòng)電源即可。以漳州后石港區3 號泊位工程沉箱為例，該工程沉箱為16 個(gè)格倉，沿前趾和后趾方向的相鄰2 個(gè)格倉設置通水孔相互連通。因此，通過(guò)監測沉箱前趾4 個(gè)格倉和后趾4 個(gè)格倉的水位，就可以掌握整個(gè)沉箱的平衡狀態(tài)。在沉箱水位監測時(shí)，總共布設9 個(gè)MPM4700 型頂裝型磁翻板液位計，平行前趾或平行后趾4 個(gè)格倉分別布設4 個(gè)液位計，1個(gè)液位計放在格倉外與沉箱底齊平以監測半潛駁下潛時(shí)沉箱的吃水深度( 圖2) 。

3、頂裝型磁翻板液位計通訊設置及數據采集
MPM4700 型頂裝型磁翻板液位計的輸出方式有模擬輸出和數字通訊輸出。為提高數據采集的準確度及可靠性，大型沉箱水位監測系統采用數字通訊輸出方式采集傳輸信號。通訊設置及數據采集方便快捷，液位計在沉箱格倉布設完成后，開(kāi)啟無(wú)線(xiàn)發(fā)射單元電源，即可對液位計進(jìn)行通訊設置( 圖3) 。9 路液位計的電信號通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射和無(wú)線(xiàn)接收，經(jīng)過(guò)沉箱水位監測系統軟件處理后，實(shí)時(shí)顯示8 個(gè)格倉水位值和沉箱的吃水深度。通訊參數如下: ①設置串口號為無(wú)線(xiàn)接收器接入計算機占用的串口編號，波特率默認為9 600。②點(diǎn)擊“設置串口”把修改過(guò)的串口設置好。如*①步串口參數沒(méi)變化，則忽略此步驟。③把在線(xiàn)液位計的編號從左邊框移到右邊框，總共9 個(gè)液位計，其中格倉8 個(gè)，格倉外1 個(gè)。④設定“傳輸控制”參數，此處按默認設定即可。其中，錯誤發(fā)生次數表示通訊軟件給液位計發(fā)出指令后，液位計沒(méi)有響應的次數，則判定此液位計有故障。刷新周期表示系統軟件隔多少毫秒把通訊軟件中的數值刷新寫(xiě)入到大型沉箱水位監測系統軟件。指令間隔表示通訊軟件發(fā)給每個(gè)液位計指令的時(shí)間間隔。時(shí)間越短，指令下發(fā)速度越快。但并非時(shí)間越短越好，因為時(shí)間太快，液位計無(wú)法反應過(guò)來(lái)，從而導致通訊失敗。指令間隔通常設置為400 ms 左右。⑤點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕與在線(xiàn)的各液位計進(jìn)行通訊。⑥點(diǎn)擊“啟動(dòng)KV 通訊”把各液位計采集的水位值寫(xiě)入大型沉箱水位監測系統軟件。通訊軟件啟動(dòng)后，若通訊參數設置正確，并且有液位計在線(xiàn)，則采集水位值，如圖3 的A 區，表示1～9 號液位計對應的水位值; B 區表示各液位計的通訊故障狀態(tài)，0 表示通訊正常，1 表示通訊故障。

4、工程應用
漳州后石港區3 號泊位碼頭工程采用重力式沉箱結構，該工程沉箱共15 件，單件質(zhì)量4 365 t，沉箱長(cháng)、寬、高分別為19. 8、21. 9 、25. 0 m; 沉箱分7 層澆筑，澆筑*頂層時(shí)3# 格倉按設計圖紙預留3 m 高的缺口。在漳州預制廠(chǎng)預制，沉箱安裝施工現場(chǎng)距離預制廠(chǎng)約6. 3 km。沉箱采用氣囊橫移至出運通道，再縱移至出運碼頭前沿線(xiàn)上駁，采用8 000 t 半潛駁下潛安裝。根據浮游穩定計算，沉箱各格倉壓載水見(jiàn)圖4。2#、6# 格倉為3. 98 m，3#、7#格倉為4. 34 m，其余格倉為3. 80 m，沉箱倉外吃水12. 15 m。根據當地水文站潮汐表，2015-04-17T20∶30 下潛坑潮位條件符合下潛要求，半潛駁在下潛區開(kāi)始加水下潛; 下潛至沉箱吃水1. 8 m 時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟沉箱的8 個(gè)注水閥門(mén)開(kāi)始向沉箱格倉中注入壓載水; 當沉箱吃水5 m 時(shí)半潛駁暫停下潛，起重船靠近半潛駁，工人將連接起重船吊鉤的鋼絲繩用卡環(huán)固定在沉箱頂部吊環(huán)上。半潛駁繼續下潛至9 m 時(shí)再暫停下潛，等待吊纜就位。半潛駁繼續下潛，在沉箱底與枕木支墊處于脫離的臨界狀態(tài)時(shí)，減緩半潛駁下潛速度，直至沉箱完全脫離浮船塢。此時(shí)啟動(dòng)吊機，使鋼絲繩處于輕微受力狀態(tài)。在半潛駁下潛及沉箱格倉注入壓載水過(guò)程中，通過(guò)大型沉箱水位監測系統能夠動(dòng)態(tài)顯示各格倉水位值及沉箱的吃水深度( 圖5)

提示施工人員調整閥門(mén)的注水速率，判斷沉箱的平衡狀態(tài)，若未達到穩定狀態(tài)可以通過(guò)小幅度調整倉格注水，使沉箱達到浮游穩定要求并且處于平衡狀態(tài)。當沉箱各格倉壓載水注入完成后，關(guān)閉注水閥門(mén)，起重船操作人員啟動(dòng)后錨卷?yè)P機，緩慢拖動(dòng)沉箱出塢。
5、結論
1) 沉箱浮運安裝時(shí)應用頂裝型磁翻板液位計監測水位，具有安全、準確、不分晝夜全程監測的特點(diǎn)，解決了人工測量精度低、不連續、存在高空作業(yè)安全隱患的問(wèn)題，對工程安全和風(fēng)險管理有較好的引導作用。
2) 漳州后石港區3 號泊位工程沉箱浮運安裝過(guò)程中，應用基于MPM4700 型頂裝型磁翻板液位計的大型沉箱水位監測系統對15 件質(zhì)量為4 365 t件的大型沉箱壓載水進(jìn)行監測，滿(mǎn)足工程晝夜安全施工的需要，取得了良好的效果。
3) 沉箱浮運安裝過(guò)程中應用頂裝型磁翻板液位計監測水位，能實(shí)時(shí)掌握沉箱各格倉的水位情況及沉箱浮游穩定的平衡狀態(tài)，也可為大型沉箱的遠距離安全拖航提供借鑒。