耙吸挖泥船疏浚设备操控智能化系统的开发

　　摘 要：通过开发耙吸挖泥船疏浚设备操控智能化系统，使繁琐的控制过程简单化;智能化诊断及故障情况判定，便于操控人员快速识别及排除故障。

　　关键词：耙吸式挖泥船;逻辑规则;智能化

　　1 前言

　　随着耙吸挖泥船参与的疏浚工程对工期和质量要求越来越高，特别是业主更强调繁忙航道作业中的耙吸挖泥船先行避让的要求，对耙吸挖泥船舶操控安全、疏浚工艺的要求也不断提高。

　　目前，传统的耙吸挖泥船需要船员在操控台上根据当前工况、现场环境、设备状态等，操作一系列的开关按钮或手柄等来操作控制施工机具设备。这种控制过程以相互独立的分散式操作为主，虽然系统具备各局部单元的自动化控制和基本的诊断功能，但距离智能化控制还存在一定的差距，尚不能解決因操作人员的操控差异带来的施工效率上的差异。因此，在更高程度的全系统自动化、智能化疏浚方面的发展还有较大的提升空间。

　　通过研究耙吸挖泥船施工机理及对应的疏浚设备的智能化控制策略，为船舶开发耙吸挖泥船疏浚设备操控智能化系统，增强船舶控制的自动化程度和智能化水平，有效避免操作人员的水平带来的工作差异，通过简化操作过程来提高效率。

　　2 操纵智能化系统构成

　　耙吸挖泥船疏浚设备操控智能化系统，基于可编程嵌入式控制器(PAC)。PAC内嵌智能控制决策模型，通过实时采集疏浚监控系统数据，配合智能操控终端，向系统PLC控制器输出控制指令，激活、执行各种过程控制，通过系统界面把控操作过程及状态。智能化子系统构成示意图，如图1所示。

　　3 操纵智能化系统主要功能

　　操纵智能化系统功能，基于疏浚作业阶段自动判断模型(DPADS)的3大功能模块：自动耙管(APSS)序列化控制;自动疏浚(ADSS)序列化控制，自动冲水(AJSS)序列化控制。

　　3.1疏浚作业阶段的自动判断模型(DPADS)

　　疏浚作业阶段自动判断智能模型(DPADS)集成在位于疏浚控制台的PAC中，主要针对各作业阶段智能识别及综合控制，其功能包括：设备动作进程识别及作业阶段的判定、设备及控制过程安全保护和报警。

　　3.1.1控制过程序列

　　根据挖泥船作业的特征，在本系统中将船舶作业过程划分为航行、疏浚、卸泥、停泊4大阶段，每个阶段包含若干子阶段，如图2所示。

　　3.1.2控制过程安全保护及报警

　　基于疏浚作业阶段自动判断智能模型(DPADS)，可实时建立APSS、ADSS、AJSS自动控制序列在执行过程中出现的故障与诊断界面之间的动态关联。一旦故障出现，可通过按下智能诊断按钮，控制界面自动跳转至相应的诊断界面，方便故障判断及协助维护。

　　3.1.3设备安全决策

　　包括：主机、泥泵、冲水泵、液压、吊架、绞车等重要设备工作特征的诊断。

　　3.1.4控制过程传感器安全决策

　　主要功能包括：传感器断电诊断、传感器进水诊断、传感器越界诊断、传感器线性故障诊断等。针对故障传感器进行判别标记，例如：闸阀、蝶阀限位条件标记(假开、假关);吊架限位条件标记(到位、未到位);各传感器故障标记等。

　　3.2 自动耙管(APSS)控制

　　自动耙管控制序列的智能APSS软控面板，设置6组模式按钮：“搁墩”控制耙管到达搁墩位置;“舷内”控制A字架到达弦内位置;“舷外”控制A字架到达弦外位置;“吸口”控制耙管到达吸口位置;“离地”控制耙头深度达到;“着地”控制耙头放置施工面。

　　3.2.1模式转换及控制

　　疏浚作业阶段自动判断智能模型(DPADS)，建立了对应的条件预设，所有功能按钮将按照相应逻辑规则执行。

　　例如：A1搁墩模式按钮，可以把处于A2舷内、A3舷外、A4吸口等状态或处于过渡状态中的耙管一键控制至A1搁墩状态，通过DPADS中的逻辑规则对各动作条件判断(如液压系统是否满足等);状态条件判断(如搁墩限位，A子架限位等状态);各个绞车及A字架的连锁控制，从而实现模式转换。A1搁墩至A2舷内模式转换控制过程，见图3所示。

　　3.2.2主要安全决策

　　(1)动作时间保护及传感器失效报警

　　当转换过程所用的时间超过设定时间，系统将停止绞车及吊架动作及系统界面报警;当水下传感器出现进水、断线等故障时，将退出自动控制模式，同时系统界面报警。

　　推荐阅读：写工业生产智能化的论文有哪些引用文献

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 耙吸挖泥船疏浚设备操控智能化系统的开发

文章地址： http://www.qikanvip.com/zidonghua/57594.html