摘 要：通過(guò)開(kāi)發(fā)耙吸挖泥船疏浚設(shè)備操控智能化系統(tǒng)，使繁瑣的控制過(guò)程簡(jiǎn)單化;智能化診斷及故障情況判定，便于操控人員快速識(shí)別及排除故障。

　　關(guān)鍵詞：耙吸式挖泥船;邏輯規(guī)則;智能化

　　1 前言

　　隨著耙吸挖泥船參與的疏浚工程對(duì)工期和質(zhì)量要求越來(lái)越高，特別是業(yè)主更強(qiáng)調(diào)繁忙航道作業(yè)中的耙吸挖泥船先行避讓的要求，對(duì)耙吸挖泥船舶操控安全、疏浚工藝的要求也不斷提高。

　　目前，傳統(tǒng)的耙吸挖泥船需要船員在操控臺(tái)上根據(jù)當(dāng)前工況、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)等，操作一系列的開(kāi)關(guān)按鈕或手柄等來(lái)操作控制施工機(jī)具設(shè)備。這種控制過(guò)程以相互獨(dú)立的分散式操作為主，雖然系統(tǒng)具備各局部單元的自動(dòng)化控制和基本的診斷功能，但距離智能化控制還存在一定的差距，尚不能解決因操作人員的操控差異帶來(lái)的施工效率上的差異。因此，在更高程度的全系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化疏浚方面的發(fā)展還有較大的提升空間。

　　通過(guò)研究耙吸挖泥船施工機(jī)理及對(duì)應(yīng)的疏浚設(shè)備的智能化控制策略，為船舶開(kāi)發(fā)耙吸挖泥船疏浚設(shè)備操控智能化系統(tǒng)，增強(qiáng)船舶控制的自動(dòng)化程度和智能化水平，有效避免操作人員的水平帶來(lái)的工作差異，通過(guò)簡(jiǎn)化操作過(guò)程來(lái)提高效率。

　　2 操縱智能化系統(tǒng)構(gòu)成

　　耙吸挖泥船疏浚設(shè)備操控智能化系統(tǒng)，基于可編程嵌入式控制器(PAC)。PAC內(nèi)嵌智能控制決策模型，通過(guò)實(shí)時(shí)采集疏浚監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，配合智能操控終端，向系統(tǒng)PLC控制器輸出控制指令，激活、執(zhí)行各種過(guò)程控制，通過(guò)系統(tǒng)界面把控操作過(guò)程及狀態(tài)。智能化子系統(tǒng)構(gòu)成示意圖，如圖1所示。

　　3 操縱智能化系統(tǒng)主要功能

　　操縱智能化系統(tǒng)功能，基于疏浚作業(yè)階段自動(dòng)判斷模型(DPADS)的3大功能模塊：自動(dòng)耙管(APSS)序列化控制;自動(dòng)疏浚(ADSS)序列化控制，自動(dòng)沖水(AJSS)序列化控制。

　　3.1疏浚作業(yè)階段的自動(dòng)判斷模型(DPADS)

　　疏浚作業(yè)階段自動(dòng)判斷智能模型(DPADS)集成在位于疏浚控制臺(tái)的PAC中，主要針對(duì)各作業(yè)階段智能識(shí)別及綜合控制，其功能包括：設(shè)備動(dòng)作進(jìn)程識(shí)別及作業(yè)階段的判定、設(shè)備及控制過(guò)程安全保護(hù)和報(bào)警。

　　3.1.1控制過(guò)程序列

　　根據(jù)挖泥船作業(yè)的特征，在本系統(tǒng)中將船舶作業(yè)過(guò)程劃分為航行、疏浚、卸泥、停泊4大階段，每個(gè)階段包含若干子階段，如圖2所示。

　　3.1.2控制過(guò)程安全保護(hù)及報(bào)警

　　基于疏浚作業(yè)階段自動(dòng)判斷智能模型(DPADS)，可實(shí)時(shí)建立APSS、ADSS、AJSS自動(dòng)控制序列在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障與診斷界面之間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。一旦故障出現(xiàn)，可通過(guò)按下智能診斷按鈕，控制界面自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的診斷界面，方便故障判斷及協(xié)助維護(hù)。

　　3.1.3設(shè)備安全決策

　　包括：主機(jī)、泥泵、沖水泵、液壓、吊架、絞車等重要設(shè)備工作特征的診斷。

　　3.1.4控制過(guò)程傳感器安全決策

　　主要功能包括：傳感器斷電診斷、傳感器進(jìn)水診斷、傳感器越界診斷、傳感器線性故障診斷等。針對(duì)故障傳感器進(jìn)行判別標(biāo)記，例如：閘閥、蝶閥限位條件標(biāo)記(假開(kāi)、假關(guān));吊架限位條件標(biāo)記(到位、未到位);各傳感器故障標(biāo)記等。

　　3.2 自動(dòng)耙管(APSS)控制

　　自動(dòng)耙管控制序列的智能APSS軟控面板，設(shè)置6組模式按鈕：“擱墩”控制耙管到達(dá)擱墩位置;“舷內(nèi)”控制A字架到達(dá)弦內(nèi)位置;“舷外”控制A字架到達(dá)弦外位置;“吸口”控制耙管到達(dá)吸口位置;“離地”控制耙頭深度達(dá)到;“著地”控制耙頭放置施工面。

　　3.2.1模式轉(zhuǎn)換及控制

　　疏浚作業(yè)階段自動(dòng)判斷智能模型(DPADS)，建立了對(duì)應(yīng)的條件預(yù)設(shè)，所有功能按鈕將按照相應(yīng)邏輯規(guī)則執(zhí)行。

　　例如：A1擱墩模式按鈕，可以把處于A2舷內(nèi)、A3舷外、A4吸口等狀態(tài)或處于過(guò)渡狀態(tài)中的耙管一鍵控制至A1擱墩狀態(tài)，通過(guò)DPADS中的邏輯規(guī)則對(duì)各動(dòng)作條件判斷(如液壓系統(tǒng)是否滿足等);狀態(tài)條件判斷(如擱墩限位，A子架限位等狀態(tài));各個(gè)絞車及A字架的連鎖控制，從而實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換。A1擱墩至A2舷內(nèi)模式轉(zhuǎn)換控制過(guò)程，見(jiàn)圖3所示。

　　3.2.2主要安全決策

　　(1)動(dòng)作時(shí)間保護(hù)及傳感器失效報(bào)警

　　當(dāng)轉(zhuǎn)換過(guò)程所用的時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間，系統(tǒng)將停止絞車及吊架動(dòng)作及系統(tǒng)界面報(bào)警;當(dāng)水下傳感器出現(xiàn)進(jìn)水、斷線等故障時(shí)，將退出自動(dòng)控制模式，同時(shí)系統(tǒng)界面報(bào)警。

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