绞吸挖泥船计算机自动寻优疏浚方法

摘要

本发明属于航道疏浚技术，涉及一种绞吸挖泥船计算机辅助疏浚自动寻优方法。该方法的主要步骤包括：采集绞吸挖泥船各疏浚子系统信号、采集绞吸挖泥船各疏浚子系统信号、记录产量及相应的试挖施工参数、建立吸口浓度预测模型、计算输泥管平均浓度、计算输泥管阻尼系数、判断所获得的试挖参数及试挖结果是否满足设定的边界条件、可靠数据判别、有效数据分析、曲线拟合、获得最佳施工参数、进行优化疏浚。本发明能够分析不同土质下各种参数与流速、浓度的关系，提出指导性优化施工参数，促进并协助挖泥船操作人员妥善操作，使挖泥船在保障设备安全的前提下得到持续高产效果。

说明书

技术领域

本发明属于航道疏浚技术，涉及一种绞吸挖泥船计算机辅助疏浚自动寻优方法。

背景技术

绞吸挖泥船是利用安装在绞刀桥梁前端的绞刀运动实现破土，旋转的绞刀将海(河)底泥(沙、石等)连续不断地绞松，并进行泥水混合。混合后的泥水在大气压的作用下经吸入口吸入，通过泥泵加压后，由排泥管输送到吹填区(或指定的卸泥区)。

绞吸挖泥船大多数都安装有定位钢桩(定位桩台车)和钢桩的起落装置，用于挖泥作业中对挖泥船的定位、船体的横移摆动以及纵向前移等。置于绞刀桥梁前部的左右边锚和锚缆，用于控制挖泥过程中船舶的左右横移。在施工中，大多采用将定位桩置于挖槽中心线上，并以此作为中心摆动挖泥。绞吸挖泥船在施工过程中其具体平面位置采用DGPS和罗经来确定，进桩前移距离的大小则根据挖掘土质而定。在管道输送过程中，当泥泵产生的总能量大于泥浆的能量损失时，管道泥浆流就能持续，但一旦泥沙的流速小于其淤积流速时，泥沙就会在管道内沉积出现堵塞现象，这在绞吸挖泥船中要绝对避免。

在现有的绞吸挖泥船工况监测系统中，仅仅具备对绞吸挖泥船的平面定位及断面系统、横移绞车系统、绞刀电机系统、水下泵系统、舱内泵系统、管路系统等系统的数据进行监测和采集的功能，还没有能对疏浚过程进行分析并对疏浚操作人员进行有效指导的软件，项目部门及船上疏浚人员的能力及水平差异将极大地影响疏浚产量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够分析不同土质下各种参数与流速、浓度的关系，提出指导性优化施工参数，促进并协助挖泥船操作人员妥善操作，使挖泥船在保障设备安全的前提下得到持续高产效果的绞吸挖泥船计算机辅助疏浚自动寻优方法。

本发明的方法包括以下步骤：

a.绞吸挖泥船进入挖槽中心，通过平面定位系统将定位桩置于挖槽中心线上，并以此作为中心摆动挖泥，达到控制挖泥宽度的目的。

b.采集绞吸挖泥船各疏浚子系统信号，其中包括：定位定深信号、水下泵监测信号、舱内泵监测信号、横移绞车监测信号、水下泵电机监测信号、泵机监测信号、绞刀检测信号、管路监测信号。这些信号用来反映的信息有：船舶在挖槽平面上的位置；绞刀在挖槽平面内的位置；绞刀挖掘深度；绞刀在挖槽断面中的位置；潮位信息；定位桩在挖槽平面上的位置；原始河床信息；横移速度、横移方向；水下泵吸入压力；水下泵排出压力；舱内泵排出压力；浓度、流速、产量率；水下泵电机功率、电流；绞刀电机电压、电流；左/右横移绞车电流、电压；泵机转速；泵机负荷；泵机功率；泵效率；水下泵效率；管路内浓度、流速。

c.试挖，即在新的施工工地，通过变换施工工艺参数进行试挖施工，实现产量的变化。在施工过程中，挖泥船驾驶员能调节的施工参数有：横移速度；绞刀转速；绞刀挖泥厚度；泥泵机转速。

d.记录产量及相应的试挖施工参数，即根据浓度计和流量计数据进行产量的在线记录，并与相应的试挖施工参数一并存入计算机。

e.建立吸口浓度预测模型。在绞吸挖泥船上，浓度计和流量计安装位置距离吸口位置较远，浓度计显示的值实际上滞后于吸口浓度，操作人员一般使用吸入真空来控制浓度。因此可以通过吸口真空与浓度计检测值的对应关系，建立吸口浓度预测模型，预测吸口浓度。其方法如下：

①求积分$$ >>l>=>>\int >>t>0>>>t>1>>>v\Delta t>>$$