斗轮式挖泥船挖掘轨迹控制及综合监控研究

摘要

新型的斗轮式挖泥船既具有链斗式挖泥船开挖能力强、泥土泄漏较少和挖槽平整的优点，又具有绞吸式挖泥船采用水力管道运输，且挖掘硬质土、粘性土、密实沙等具有绞刀所无法比拟的功能，同时斗轮在挖泥作业左、右横移时均能连续、均匀、有效地进行切割和挖掘，保持比较均衡的生产率。本文针对斗轮式挖泥船的特点，实现了斗轮式挖泥船挖掘轨迹控制及其挖泥作业的综合监控。　　第一章回顾了国内外挖泥船的应用和发展概况；介绍了斗轮式挖泥船在具体应用中体现出的特点；指出了斗轮式挖泥船的发展潜力；最后提出了本课题的研究背景、意义和主要内容。　　第二章详细阐述了斗轮式挖泥船斗轮施工作业流程以及挖泥船液压控制系统的工作原理。根据实际施工作业要求，对挖掘轨迹控制及其综合监控系统的硬件整体结构进行设计，并论述了系统中各个监控环节的工作原理以及系统各传感器件间的数据传输及通信方式。　　第三章阐述了挖泥船斗轮挖掘轨迹控制的目标。通过疏浚作业的要求建立了斗轮挖掘剖面坐标系统数学模型；选取合适的斗轮挖掘轨迹控制方案，实现了斗轮的挖掘轨迹的监测与控制。使斗轮按照预定的挖槽剖面进行施工，显著了提高挖泥船的挖掘精度。　　第四章在实现挖泥船斗轮挖掘轨迹控制及原有挖泥船作业过程监控系统的基础上，开发了斗轮式挖泥船综合监控系统。利用面向对象程序设计方法，合理划分了系统软件各功能模块，应用MicrosoftOfficeAccess创建施工水深及坐标数据库，采用ADO数据库访问技术作为数据库与用户界面图形系统的接口，实现了施工水深查询。　　第五章基于模糊数学的综合评判模型，提出了斗轮式挖泥船施工技术方案的综合评价模型。利用经验数据和专家提供的语言模糊信息，能够比较全面、合理地选择出适合工程特点的技术方案，从而克服挖泥船施工过程中的复杂性和客观存在的模糊性，能够显著提高施工的安全性和降低施工操作人员的盲目性，并减少施工的成本。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

摘要

1.1挖泥船的应用和发展概况

1.2国内外挖泥船技术的现状及差距

1.3斗轮式挖泥船的应用及其特点

1.4斗轮式挖泥船作业监控方式的发展概况及趋势

1.5课题的研究背景和意义

1.6课题主要研究内容

第二章挖掘轨迹控制及综合监控系统的总体构成

摘要

2.1斗轮式挖泥船施工作业流程

2.1.1施工作业工序

2.1.2剖面施工方法

2.2挖掘轨迹控制及综合监控系统硬件总体结构

2.3液压控制系统构成

2.4挖泥船施工作业主要参数检测

2.4.1差分GPS

2.4.2罗经

2.4.3回声测深仪和吃水传感器

2.4.4倾角传感器

2.5 FX系列PLC及相关模块简介

2.6系统数据传输与通信

第三章斗轮挖掘轨迹控制

摘要

3.1斗轮挖掘轨迹的控制目标

3.2斗轮挖掘剖面坐标系统

3.2.1疏浚作业对挖泥船施工作业的要求

3.2.2斗轮挖掘轨迹坐标系统

3.3斗轮位置及横移速度计算

3.3.1斗轮挖宽确定

3.3.2斗轮挖深确定

3.3.3主定位桩位置确定

3.3.4斗轮横移开挖速度计算

3.4挖掘轨迹的控制

3.5斗轮轨迹控制流程及试验结果

第四章综合监控系统软件设计与开发

摘要

4.1挖泥船综合监控系统软件设计

4.2数据库系统开发

4.2.1数据库结构及功能设计

4.2.2 Visual C++对数据库的支持

4.2.3 ADO对象模型

4.3系统软件功能的实现

4.3.1 GPS平面定位模块

4.3.2斗轮挖掘轨迹监控模块

4.3.3水深测量及数据库模块

4.3.4辅助图形模块

4.4系统帮组文件制作及软件发布

第五章模糊决策在挖泥船施工中的应用

摘要

5.1引言

5.2设计原理

5.2.1经验数据库的建立

5.2.2管道阻力损失数学模型

5.2.3泥泵泥浆水头计算

5.2.4泥泵转速

5.3模糊优选方法

5.3.1目标模糊决策的概念和方法

5.3.2挖泥船施工技术方案求解数学模型

5.4计算实例

第六章总结与展望

6.1课题总结

6.2 工作展望

参考文献

附录

致谢