王维锋

摘要：为提高耙吸挖泥船智能化水平和安全性，在对自动控制的需求分析的基础上，将自动控制的概念引入到耙吸挖泥船中。基于此，本文分析了耙吸挖泥船疏浚工作原理，讨论了控制系统的设计，旨在提高耙吸挖泥船智能化疏浚作业效率。

关键词：耙吸挖泥船;智能化;疏浚控制系统

引言

随着耙吸挖泥船参与疏浚工程，对质量的要求越来越高。传统的吸泥船需要根据当前的工作条件和设备状况控制一系列按钮，虽然系统对每个单元都具有自动控制和基本诊断，但与智能控制相比，操作员控制所造成的差异仍有差距。因此，在开发智能疏浚方面还有很大的空间。通过研究吸泥船疏浚设备智能控制系统，开发吸泥船疏浚运行的智能系统，提高耙吸挖泥船的自动化和智能化水平。

1耙吸挖泥船概述

耙吸挖泥船是港口和疏浚的主要施工船，该船主要由拖网头、拖网管和泥浆管组成，形成疏浚装载系统。耙吸挖泥船在低速航行时，形成了与地面的相对移动速度。通过离心工作产生负压，将底部的沉积物吸入泥浆中，输送和装载通道对齐进行疏浚作业。吸泥船在疏浚上应用广泛，其依赖于技术人员的经验和丰富的专业技能，由于土壤质量不同，存在复杂的疏浚条件，导致工作效率低下。因此，对于不同土壤质量下的耙吸挖泥船作业条件，通过智能数据分析，自适应调整挖泥船主要工作参数，提高挖泥船的工作效率，有效控制耙吸挖泥船的自适应疏浚。

2耙吸挖泥船工作原理和智能化疏浚控制系统设计

耙吸挖泥船疏浚工作原理是泥浆泵叶轮旋转产生的离心力，在吸入端形成负压从底部吸出泥沙。泵叶片旋转产生的离心力承载泥浆，泥浆泵的排出压力与泥浆浓度和叶片直径有关。根据污泥泵相关的运行，可以得出提高污泥泵转速会增加矿浆压力。泥泵工作流量越大，对于泥泵的输出功率也会越来越大。同时根据工作效率曲线可以得出功率输出工况。智能化疏浚控制系统是中央系统，也是挖泥船的综合控制系统。这是目前自动化程度最高的疏浚控制系统，为耙吸挖泥船的安全作业和安全航行提供了基础保障。综合控制系统采用数据采集监测系统与PLC系统相结合的设计，集成了相对独立的系统。包括疏浚控制系统、设备/动力管理系统和监控报警系统。PLC系统基于设备的分层网络，用于采集现场各类传感数据采集，执行逻辑控制和输入指令等。由信号采集模块、闪存处理器和通信模块结合组成。每个系统都有独立的处理器，由于每个系统独立，单个系统的运行故障不会对其他系统产生影响，并且可以在冗余配置中进行监视和控制。

3耙吸挖泥船智能化疏浚控制系统

3.1疏浚作业自动判断模型

疏浚作业自动判断模型集成在位于疏浚控制台的PAC中，对疏浚作业各工步进行识别和综合控制，功能包括设备运动识别、判断运行阶段、设备保护与安全报警。根据疏浚作业的特点，将耙吸挖泥船智能化疏浚作业分为航行、疏浚、卸船步骤。基于疏浚作业步骤的智能自动判断模型，建立实时故障动态关联。一旦出现故障，耙吸挖泥船智能化疏浚控制界面可通过智能诊断跳转到相应的诊断界面，然后进行故障诊断和维修辅助。设备安全决策包括诊断主电机、自卸泵、液压和吊钩等重要设备的特性。传感器安全决策功能包括断电诊断、传感器进水诊断和线性传感器故障诊断等。

3.2耙吸挖泥船智能化耙管控制

用于自动耙管智能控制面板配有多或能模式按钮，基于疏浚作业工步的智能判断模型设置相应的条件预置，所有按钮都会按照相应的逻辑执行。每个动作条件都可以通过判断逻辑规则进行调整。当转换过程时间超过设定时间时，系统将停止绞车及系统报警及吊钩动作。当水下传感器出现进水或断线时，自动控制模式将终止，系统界面会报警。通过调节推回速度，收起耙头和耙绞车，使垂直和水平保持在规定的范围内。当角度不在规定范围内时，会自动调整耙中心和耙头速度，使其保持在合理的范围内。最大速度和安全角度保护在离地着陆模式下，垂直和水平角度不能大于最大抛投角度系统，还需要根据不同土壤质量设置调整值。

3.3耙吸挖泥船智能化疏浚控制

疏浚作业阶段预设智能模型自动判断，并判断相应的初始条件。启动与疏浚、导流和抽取功能按钮上的键相关联。按钮系统的激活将确定液压系统是否工作。如果相应设备运行正常，则系统为该模式的管道预设闸阀，然后评估密封水泵是否启动。如果密封水泵不启动，系统需要先打开密封水泵，再打开泥浆泵。此外，还需要确定系统是否评估液压系统是否激活，泥浆泵是否停止。如果不满足条件，系统将停止动作。如果条件满足，系统将进行判断冲洗泵是否开启。如果冲洗泵开启，关闭所有闸阀。如果冲洗泵没有启动，需要打开冲洗泵后关闭所有闸阀。在控制模式执行中，当控制过程因人为终止或未被监控时，会在系统中发出告警。当闸阀的默认时间超过设定的时间时，在确认闸阀到位后，可以通过系统界面的开关来确认闸阀的开关状态。控制联锁保护管路未建立时，泥浆泵不启动。如果渣浆泵正在运行，将禁止管路建立的操作，以免误操作。如人为控制等特殊操作，未建立管线路线，泥浆泵将停止运行，同时还会发出声光报警。如果由于闸阀限位故障，管道处于未设置状态，则会发出警报[1]。

3.4耙吸挖泥船自动冲水系统控制

智能控制面板用于自动冲水控制，设置耙式管并打开液压泵，放置耙式清洗管并将清洗泵设置，建立污泥池的排放管道并启动排放泵。自动判断疏浚作业的智能模型状态，并评估相应的启动条件。启动与高压清洗键相关联以激活程序运行。首先，确定耙吸挖泥船智能化系统评估液压系统是否工作，如果发现液压系统不工作，系统将停止动作。如果运行正常，需要建立控制蝶阀的排放管，然后打开高压排放泵，并调节怠速转速。在控制模式执行过程中，当控制因人为因素或未监控而结束时，界面会发出报警。当高压溢流泵在设定的时间启动时，系统会发出高压溢流泵启动时间警告。当控制联锁保护管路未建立时，排放泵不能启动。如果仍然发送错误的操作指令，系统会报警。如因特殊作业未建立管路，排放泵将停机并报警。如果由于节流阀限位故障导致管路处于未设置状态，则会发出声光报警[2]。

4.2耙吸挖泥船智能化疏浚功率管理系统

挖泥船的功率系统具有配电转换和防止断电等基本功能外，还具有防止主机过载功能。PMS系统会采集主机的运行功率，当疏浚模式激活或者泥泵离合器合排前，根据高压冲水泵或者功率检测对应主机的功率。泥泵所需功率由不同疏浚模式和不同速度挡位来决定。当主机没有足够的功率时，系统会发出限螺距信号至控制系统，直到主机功率满足需求为止[3]。

结束语

综上所述，耙吸挖泥船智能化疏浚作业对象复杂，通过分析疏浚设备的工作特性和疏浚条件，建立合理的耙吸挖泥船智能化疏浚控制系统模型，发现控制系统参数的变量，采用系统控制策略，保证耙吸挖泥船智能化疏浚工作效率。通过智能数据分析，适配主要设备的工作参数，提高挖泥船的清淤能力。基于挖泥船的工作效率，提出挖泥船自適应挖泥作业的控制系统，为深入分析挖泥作业奠定了理论基础。

参考文献

[1]王蔚，关放.耙吸挖泥船数据传输过程中产生的丢失和延迟问题的处理方法[J].科技视界，2020（13）：144-146.

[2]孙健.耙吸挖泥船疏浚作业数据分析与优化决策系统设计[D].江苏科技大学，2018.

[3]周晓莹.浅析DPDT动态定位动态轨迹跟踪系统在耙吸挖泥船上的应用[J].机电设备，2013，30（05）：45-48.