专利名称：耙吸挖泥船疏浚性能评估系统与评估方法
技术领域：
本发明涉及耙吸挖泥船疏浚疏浚性能评估技术领域，具体涉及耙吸挖泥船的疏浚性能评估系统与评估方法。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，我国疏浚作业工程项目大量增加，已成为世界疏浚中心。其中，耙吸挖泥船在大规模陆域形成工程及临海工业园区的建设中发挥着越来越关键的作用。耙吸挖泥船正朝着大型化、自动化、智能化、高效化的方向发展，其造价昂贵、控制复杂，安全作业是耙吸式挖泥船施工的前提，高效疏浚是其施工追求的目标。目前，我国建造的大型耙吸挖泥船疏浚操作依然以经验和离线采样数据分析为主。近年来，传感器技术、 计算机技术和信息技术的发展已经为集中的数据采集提供了新的工具和方法。面对复杂的疏浚环境和对沙产量不断增长的需求，经验操作和离线数据分析已经跟不上现代高效低炭疏浚的需求。因此，使用自动化技术来分析数据和获取有用的疏浚信息是提高产量、优化疏浚的必然途径。目前疏浚过程中通常有两名船员操纵一艘挖泥船。一名船员辅助挖泥船的驾驶并决定船速，另一名船员则控制疏浚与装舱过程。由于疏浚过程受到操作人员的控制策略和干扰条件(如疏浚深度、土壤特性、海底状况)的影响，操作人员需要不断地调整疏浚作业状态。因此，整个疏浚过程的性能在很大程度上取决于挖泥船操作人员的经验和见识。由于操作人员缺乏经验或因缺乏有效的评估方法来界定疏浚性能的优劣而造成施工效率不高、 疏浚性能不好的状况。因此，针对不同土质条件和不同疏浚装备工况条件的变化，对疏浚性能连续评估并采取必要的控制策略，实现疏浚过程和生产效率的自动优化，达到提高挖泥船周期产量与生产效率、环保疏浚和降低生产成本的目的，具有明显的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷与不足，提供了一种耙吸挖泥船疏浚性能评估系统与评估方法，对挖泥船的疏浚性能进行在线评估。本发明耙吸挖泥船疏浚性能评估系统，由信息采集系统、信息处理系统和信息显示系统三个部分组成；信息采集系统包括微处理器、船舶吃水压力传感器、舱容液位传感器、泥浆流量仪、泥浆密度仪、耙唇对地角度传感器、转速仪、计程仪以及溢流堰高度仪；信息处理系统由一台高性能的工业控制计算机组成，所述工业控制计算机由计算模块的输出端依次串接量化模块、权值确定模块和评估模块构成；信息显示系统由交换机串接多个显示器构成；其中船舶吃水压力传感器、舱容液位传感器、泥浆流量仪、泥浆密度仪、耙唇对地角度传感器、转速仪以及溢流堰高度仪的输出端分别接微处理器的输入端，计程仪和微处理器的输出端通过网关接计算模块的输入端，评估模块的输出端接交换机的输入端。耙吸挖泥船疏浚性能评估系统的评估方法如下
1)采用耙吸挖泥船信息采集系统获取疏浚状态各评估指标物理量；2)采用计算模块将疏浚状态各评估指标物理量转化成能直接反应疏浚状态的三个性能评估指标即干土吨生产率TDSR、沙储存率SSR和干土吨质量比TMR ；3)将步骤2、所述的三个能直接反应疏浚状态的性能评估指标进行量化处理；4)设定耙吸挖泥船疏浚性能评估指标的权值；5)根据每个性能评估指标值，结合挖泥船疏浚性能的评估指标的权值，评估挖泥船实时疏浚状态与周期性能优劣；6)评估结果与最佳周期中的施工参数通过信息显示系统反馈给操作人员指导施工。所述步骤1)中，采用耙吸挖泥船信息采集系统获取的疏浚状态各评估指标物理量包括装舱质量、装舱体积、进舱流量、进舱密度、耙唇对地角度、泥泵转速、航速、溢流堰尚度。所述步骤2)中，能直接反应疏浚状态的三个性能评估指标的计算方法如下D、干土吨生产率TDSR干土吨生产率通过考虑时间间隔的历时对疏浚效率予以量化
t~ts式中ATDS为附加干土吨即给定的时间间隔内干土吨的增量；
权利要求
1.一种耙吸挖泥船疏浚性能评估系统，其特征在于由信息采集系统、信息处理系统和信息显示系统三个部分组成；信息采集系统包括微处理器、船舶吃水压力传感器、舱容液位传感器、泥浆流量仪、泥浆密度仪、耙唇对地角度传感器、转速仪、计程仪以及溢流堰高度仪；信息处理系统由一台高性能的工业控制计算机组成，所述工业控制计算机由计算模块的输出端依次串接量化模块、权值确定模块和评估模块构成；信息显示系统由交换机串接多个显示器构成；其中船舶吃水压力传感器、舱容液位传感器、泥浆流量仪、泥浆密度仪、 耙唇对地角度传感器、转速仪以及溢流堰高度仪的输出端分别接微处理器的输入端，计程仪和微处理器的输出端通过网关接计算模块的输入端，评估模块的输出端接交换机的输入端。
2.一种基于权利要求1所述耙吸挖泥船疏浚性能评估系统的评估方法，其特征在于所述方法如下1)采用耙吸挖泥船信息采集系统获取疏浚状态各评估指标物理量；2)采用计算模块将疏浚状态各评估指标物理量转化成能直接反应疏浚状态的三个性能评估指标即干土吨生产率TDSR、沙储存率SSR和干土吨质量比TMR ；3)将步骤幻所述的三个能直接反应疏浚状态的性能评估指标进行量化处理；4)设定耙吸挖泥船疏浚性能评估指标的权值；5)根据每个性能评估指标值，结合挖泥船疏浚性能的评估指标的权值，评估挖泥船实时疏浚状态与周期性能优劣；6)评估结果与最佳周期中的施工参数通过信息显示系统反馈给操作人员指导施工。
3.根据权利要求2所述耙吸挖泥船疏浚性能评估系统的评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，采用耙吸挖泥船信息采集系统获取的疏浚状态各评估指标物理量包括装舱质量、装舱体积、进舱流量、进舱密度、耙唇对地角度、泥泵转速、航速、溢流堰高度。
4.根据权利要求2所述耙吸挖泥船疏浚性能评估系统的评估方法，其特征在于，所述步骤幻中，能直接反应疏浚状态的三个性能评估指标的计算方法如下A、干土吨生产率TDSR干土吨生产率通过考虑时间间隔的历时对疏浚效率予以量化TDSRit) = ^lt~ts式中Δ TDS为附加干土吨即给定的时间间隔内干土吨的增量；ATDS(t) = TDS (t) -TDS (ts)TDS(t)是t时刻挖泥船干土吨产量，ts和t分别是时间间隔的开始和结束；干土吨计算JDSif) =風, ，Pq-PwVt (t)是t时刻装舱体积，mt(t)是t时刻装舱质量，Pw是疏浚水域水密度，P ,是干土密度；装舱体积Vt (t)由液面雷达所测得舱内液面高度查表对应体积算得；装舱质量mt(t) 由吃水仪所得船舶吃水对应船舶总重量减去空船质量算得；B、沙储存率SSR沙储存率(SSR)对进入泥舱并沉积在泥舱内的沙的相对数量予以量化
5.根据权利要求2所述耙吸挖泥船疏浚性能评估系统的评估方法，其特征在于，所述步骤幻中，主要对干土吨生产率TDSR按照下式在区间
之间予以量化，量化方法使用 rO, TDSR < a TDSR-a下式进行
6.根据权利要求2所述耙吸挖泥船疏浚性能评估系统的评估方法，其特征在于，所述步骤4)中确定疏浚性能评估指标的加权值；使用以下公式作为总体性能的分类指标
7.根据权利要求2所述耙吸挖泥船疏浚性能评估系统的评估方法，其特征在于，所述步骤幻是根据每个性能评估指标，结合挖泥船疏浚性能的状态评估指标的权值，评估挖泥船实时疏浚状态与周期性能优劣；设定耙吸挖泥船疏浚周期总体性能状态评估评语为“最佳” “好”、“一般”、“差”四种情况；根据对性能评估指标不同的加权值，算得总体性能指标值P，总体性能评估结果按以下规则进行当总体性能评估指标值P满足P = m时，耙吸挖泥船总体性能评估结果为“最佳”； 当总体性能评估指标值P满足
全文摘要
本发明公布了一种耙吸挖泥船疏浚性能评估系统与评估方法，所述系统由信息采集系统、信息处理系统和信息显示系统三个部分组成。所述方法采用耙吸挖泥船信息采集系统获取疏浚状态各评估指标物理量；采用计算模块将疏浚状态各评估指标物理量转化成能直接反应疏浚状态的三个性能评估指标；将三个能直接反应疏浚状态的性能评估指标进行量化处理；设定耙吸挖泥船疏浚性能评估指标的权值；根据每个性能评估指标值，结合挖泥船疏浚性能的评估指标的权值，评估挖泥船实时疏浚状态与周期性能优劣；评估结果与最佳周期中的施工参数通过信息显示系统反馈给操作人员指导施工。本发明通过性能评估系统，摆脱了过依赖经验的弊端，保证了疏浚效率的高效化。
文档编号G01M99/00GK102175473SQ201110000359
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者何祖军, 俞孟蕻, 孙红洲, 李彦, 潘宇星, 苏贞, 袁伟, 陈红卫, 齐亮 申请人:江苏科技大学