高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法与流程

本发明涉及抓斗船控制的技术领域，具体涉及一种高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法。

背景技术：

抓斗船对不同挖掘深度及不同土质的挖掘适应性较强，与其它类型挖泥船相比，具有设备简单、挖泥机械的磨损部件少、船舶造价较低等优点。但抓斗挖泥船对挖掘过程中的平面定位、潮位定位及挖掘控制的水平还较低，挖掘平整度较差。因此亟需提高现有抓斗挖泥船作业过程中的控制精度，从而提高挖槽平整度，减少基建开挖废方，缩短工期。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法。

本发明请求保护的技术方案如下：

高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)测试作业过程中的各控制装置是否运转正常；

2)分别通过平面定位模块和潮位定位模块实现挖掘定位；

3)在挖泥船挖泥开始前进行水下泥深测量；

4)按照分段、分层、分条的原则在当前水域实现挖泥及装泥作业；

5)当前泥驳船装满淤泥后，拆除当前泥驳船与挖泥船之间的连接装置，将当前泥驳船开往卸泥区域卸泥，连接下一泥驳船与挖泥船以实现持续挖泥和装泥；

6)在挖泥船挖泥过程中定期进行水下泥深测量；

7)在挖泥船挖泥结束后进行水下泥深测量；

7)将水下泥深测量的结果按照时间周期出图评估；

8)分部工程验收。

进一步地，所述步骤2)中的平面定位模块包括安装于抓斗吊机顶部的第一定位装置，安装于吊机旋转中心的第二定位装置，以及安装于船舶驾驶台顶部的第三定位装置，第一定位装置检测抓斗的实时挖掘位置，第一定位装置、第二定位装置相结合计算出抓斗吊机摆臂的旋转角度及旋转中心坐标；第三定位装置检测挖泥船的实时位置及船舶角度。

进一步地，所述潮位定位模块包括对称设置于船舶两舷的吃水传感器及设置于船舶中心的倾斜仪；吃水传感器实时检测船舶两侧吃水深度进而计算出船舶中心位置处的吃水深度；倾斜仪实时检测船舶的横倾角度及纵倾角度；

实时计算船舶当前水面的实时高程h为：

其中：

h表示船舶当前水面的实时高程；

ht表示第三定位装置检测到的船舶驾驶台顶部的高程；

hg表示第三定位装置的安装位置至船底的距离；

α表示船舶的横倾角度；

β表示船舶的纵倾角度；

h1、h2分别表示船舶左舷、右舷的船舶吃水深度。

进一步地，所述步骤4)中挖泥过程中根据抓斗的开度与深度偏差的函数关系进行挖泥操作；所述抓斗的开度与深度偏差满足：

y＝v/a(2)

其中：

y表示抓斗的深度偏差，且0＜v≤0.55；

v表示抓斗的开度角度，且0°≤v≤100°；

a为常数。

进一步地，所述步骤4)中，

分段原则是指将基槽粗挖长度设置为若干个相等的分段，且各分段中段与段之间搭接有重叠覆盖施工区域；

分层原则是指将边坡成型区及槽底精挖区设置为双层进行施工控制，施工中第一、二层相邻斗之间在平行基槽方向与垂直基槽方向各按1/3斗重叠布斗；

分条原则是指将基槽粗挖宽度设置为若干个相等的分条，且各分条中条与条之间搭接有重叠覆盖施工区域。

进一步地，所述步骤4)中，分段原则中各分段中段与段之间搭接有的重叠覆盖施工区域及分条原则各分条中条与条之间搭接有的重叠覆盖施工区域的设置尺寸需对应结合考虑船舶的长度和宽度。

本发明相对于现有技术所取得的有益效果是：

1)通过提供一种高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法，通过分别安装于抓斗吊机顶部的检测抓斗的实时挖掘位置的第一定位装置，安装于吊机旋转中心的抓斗吊机摆臂的旋转角度及旋转中心坐标的第二定位装置，以及安装于船舶驾驶台顶部的检测挖泥船的实时位置及船舶角度第三定位装置，从而通过多个设置于不同位置的传感器对应实现不同水平位置及角度的精确定位需求，取代了现有技术中单一定位装置对于带坡度的及形状不规律的基槽检测过程中可能导致的精度不足的缺陷。

2)通过提供一种高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法，通过潮位定位模块实时计算船舶当前水面的实时高程h，从而可以精确计算出抓斗在水面以下距离泥层的垂直深度差(一般将抓斗深度零位校准为水面)，以取代现有技术中采用潮位遥报仪时由于距离抓斗当前施工区存在间距，从而导致潮位滞后或提前，不能准确显示抓斗船当前的施工潮位以及需要定期更换供电蓄电池的缺陷。

3)通过提供一种高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法，通过根据抓斗的开度与深度偏差的函数关系进行挖泥操作，从而在不同开度角度下根据对应的深度偏差实现精挖时的挖泥精度调节。

附图说明

图1是本发明的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明专利的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示为本发明提供的一种高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法。

其具体技术方案如下：

高平整度抓斗船基槽精挖作业控制方法，所述方法包括以下步骤：

1)测试作业过程中的各控制装置是否运转正常；

2)分别通过平面定位模块和潮位定位模块实现挖掘定位；

3)在挖泥船挖泥开始前进行水下泥深测量；

4)按照分段、分层、分条的原则在当前水域实现挖泥及装泥作业；

5)当前泥驳船装满淤泥后，拆除当前泥驳船与挖泥船之间的连接装置，将当前泥驳船开往卸泥区域卸泥，连接下一泥驳船与挖泥船以实现持续挖泥和装泥；

6)在挖泥船挖泥过程中定期进行水下泥深测量；

7)在挖泥船挖泥结束后进行水下泥深测量；

7)将水下泥深测量的结果按照时间周期出图评估；

8)分部工程验收。

具体地，所述步骤2)中的平面定位模块包括安装于抓斗吊机顶部的第一定位装置，安装于抓斗吊机旋转中心的第二定位装置，以及安装于船舶驾驶台顶部的第三定位装置，第一定位装置检测抓斗的实时挖掘位置，第一定位装置、第二定位装置相结合计算出抓斗吊机摆臂的旋转角度及旋转中心坐标；第三定位装置检测挖泥船的实时位置及船舶角度；从而通过多个设置于不同位置的传感器对应实现不同水平位置及角度的精确定位需求，取代了现有技术中单一定位装置对于带坡度的及形状不规律的基槽检测过程中可能导致的精度不足的缺陷。

具体地，所述潮位定位模块包括对称设置于船舶两舷的吃水传感器及设置于船舶中心的倾斜仪；吃水传感器实时检测船舶两侧吃水深度进而计算出船舶中心位置处的吃水深度；倾斜仪实时检测船舶的横倾角度及纵倾角度；

实时计算船舶当前水面的实时高程h为：

其中：

h表示船舶当前水面的实时高程；

ht表示第三定位装置检测到的船舶驾驶台顶部的高程；

hg表示第三定位装置的安装位置至船底的距离；

α表示船舶的横倾角度；

β表示船舶的纵倾角度；

h1、h2分别表示船舶左舷、右舷的船舶吃水深度；

从而可以精确计算出抓斗在水面以下距离泥层的垂直深度差(一般将抓斗深度零位校准为水面)，以取代现有技术中采用潮位遥报仪时由于距离抓斗当前施工区存在间距，从而导致潮位滞后或提前，不能准确显示抓斗船当前的施工潮位以及需要定期更换供电蓄电池的缺陷。

具体地，所述步骤4)中挖泥过程中根据抓斗的开度与深度偏差的函数关系进行挖泥操作；所述抓斗的开度与深度偏差满足：

y＝v/a(2)

其中：

y表示抓斗的深度偏差，且0＜v≤0.55；

v表示抓斗的开度角度，且0°≤v≤100°；

a为常数；

从而在不同开度角度下根据对应的深度偏差实现精挖时的挖泥精度调节。

具体地，所述步骤4)中，

分段原则是指将基槽粗挖长度设置为若干个相等的分段，且各分段中段与段之间搭接有重叠覆盖施工区域；

分层原则是指将边坡成型区及槽底精挖区设置为双层进行施工控制，施工中第一、二层相邻斗之间在平行基槽方向与垂直基槽方向各按1/3斗重叠布斗；

分条原则是指将基槽粗挖宽度设置为若干个相等的分条，且各分条中条与条之间搭接有重叠覆盖施工区域，从而在保证施工精度的基础上，通过设置重叠布斗覆盖保证施工后的环境稳定，避免挖掘区域塌方等引发安全隐患，同时也降低补挖工作量。

具体地，所述步骤4)中，分段原则中各分段中段与段之间搭接有的重叠覆盖施工区域及分条原则各分条中条与条之间搭接有的重叠覆盖施工区域的设置尺寸需对应结合考虑船舶的长度和宽度，从而根据船舶尺寸确定重叠覆盖施工区域的设置尺寸，以提供给挖掘船舶最适合其设置尺寸的方式以保证挖掘精度，从而根据不同船舶尺寸进行调整，保证精度的前提下也提高了其适用范围。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。