一种用于挖泥船的控制系统及方法与流程

本发明涉及数据分析领域，尤其涉及一种用于挖泥船的控制系统及方法。

背景技术：

1、挖泥船作业过程一般是通过长距离大口径的输送管道将泥浆从疏浚点输送到指定的泥浆排放目的地，相较于传统的施工作业，智能船舶实现了疏浚船舶的综合自动化，其中，水下土壤硬度的不确定性以及输送管道内部的泥浆积累的问题常需要去适应性地调控泥泵功率以满足泥浆输送需求，不合理的泥泵功率会导致输送管道存在堵塞，甚至“爆管”的现象，因此，如何快速准确地针对泥泵功率进行准确控制是本领域技术人员亟待解决的问题。

2、中国专利公开号cn113898021a公布了一种耙吸挖泥船管道输送控制方法，包括：建立耙吸挖泥船输送系统的三维模型，获取传感器测得耙吸挖泥船管道内的各参数，将参数输入到三维模型中，仿真耙吸挖泥船输送状态，反馈得到耙吸挖泥船管道内随运行时间变化而演化的仿真运行状态数值，对输送三维模型中的对应参数进行更新，完成三维模型的校准，当输送三维模型中反馈堵塞信号时，使用动态时域矩阵控制器提高耙吸挖泥船的泥泵转速，直至堵塞信号消失。由此可见，上述技术方案存在以下问题：该方案仅能满足管道发生堵塞时的输送管道的调节控制，存在一定的时延性，导致管道输送效率差。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种用于挖泥船的控制系统，用以克服现有技术中挖泥船输送系统的管道调节控制存在时延性，导致管道输送效率差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种用于挖泥船的控制系统，包括：

3、信息采集单元，其与挖泥船相连，用以采集需求信息；

4、图像分析单元，其与所述信息采集单元相连，包括用以根据水下环境图像的粒度分布状态确定泥泵功率初始预期值设置方式的第一图像分析模块，以及，用以执行第一补偿分析方式的第二图像分析模块；

5、扭矩监测单元，其与所述信息采集单元以及所述图像分析单元相连，用以根据扭矩监测状态确定补偿分析方式，其中，不同的补偿分析方式对应的分析目标不同；

6、管道监测单元，其与所述信息采集单元以及所述扭矩监测单元相连，用以执行第二补偿分析方式；

7、调控单元，其与所述图像分析单元以及所述管道监测单元相连，用以根据扬沙参考面积针对传输管道的泥泵功率进行调节，或，根据管道泥浆参考变化值针对传输管道的泥泵功率进行调节。

8、进一步地，第一图像分析模块用以根据水下环境图像的粒度分布状态确定泥泵功率初始预期值设置方式，包括针对各特征粒度区域分别对应设置泥泵功率初始预期值，

9、或，根据扭矩参考值确定泥泵功率初始预期值。

10、进一步地，所述第一图像分析模块根据水下环境图像的像素聚集度以及像素差异度确定粒度分布状态，包括：

11、第一粒度分布状态，像素聚集度处于第一预设像素聚集度范围且像素差异度处于第一预设像素差异度范围；

12、第二粒度分布状态，像素聚集度处于第二预设像素聚集度范围，或，像素差异度处于第二预设像素差异度范围。

13、进一步地，扭矩监测单元根据第一扭矩监测值以及第二扭矩监测值确定扭矩监测状态，包括第一扭矩监测值为升幅表现或第二扭矩监测值为离散表现的第一扭矩监测状态，

14、以及，第一扭矩监测值为恒持表现且第二扭矩监测值为趋稳表现的第二扭矩监测状态。

15、进一步地，所述扭矩监测单元用以根据扭矩监测状态确定补偿分析方式，包括针对铰刀工作图像进行分析，

16、或，针对泥浆密度进行分析。

17、进一步地，所述第二图像分析模块用以执行第一补偿分析方式，其中，检测铰刀头工作图像的扬沙状态并且在扬沙状态处于需调控扬沙状态下，判定针对传输管道的泥泵功率进行调节。

18、进一步地，所述第二图像分析模块根据铰刀头工作图像中特征像素面积确定扬沙状态，需调控扬沙状态为特征像素面积大于预设特征像素面积。

19、进一步地，所述管道监测单元用以执行第二补偿分析方式，其中，检测管道泥浆密度监测状态并且在管道泥浆密度监测状态处于需调控泥浆密度状态下，判定针对传输管道的泥泵功率进行调节。

20、进一步地，所述调控单元用以执行第一调节方式或第二调节方式；

21、调控单元在第一调节方式下根据扬沙参考面积针对传输管道的泥泵功率进行增大调节；

22、调控单元在第二调节方式下根据管道泥浆参考变化值针对传输管道的泥泵功率进行增大调节。

23、本发明还提供一种应用于所述用于挖泥船的控制系统的方法，包括：

24、根据水下环境图像的像素聚集度以及像素差异度确定粒度分布状态；

25、根据水下环境图像的粒度分布状态确定泥泵功率初始预期值设置方式，包括针对各特征粒度区域分别对应设置泥泵功率初始预期值，或，根据扭矩参考值确定泥泵功率初始预期值；

26、初始预期值确认完成且挖泥工作开始时，根据第一扭矩监测值以及第二扭矩监测值确定扭矩监测状态；

27、根据扭矩监测状态确定补偿分析方式，包括针对铰刀工作图像进行分析的第一补偿分析方式，以及，针对泥浆密度进行分析的第二补偿分析方式；

28、第一补偿分析方式下，检测铰刀头工作图像的扬沙状态并且在扬沙状态处于需调控扬沙状态下，针对传输管道的泥泵功率进行增大调节；

29、第二补偿分析方式下，测管道泥浆密度监测状态并且在管道泥浆密度监测状态处于需调控泥浆密度状态下，针对传输管道的泥泵功率进行增大调节。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明技术方案中根据水下环境图像的粒度分布状态确定泥泵功率初始预期值设置方式，通过粒度分布状态反映了铰刀头待工作区域土壤类型是否统一，并针对性地选择不同的初始预期值设置方式，使得初始预期值的设置方式更加符合实际挖泥船的工作环境，并且预先设置的方式，避免了检测到土壤沙粒粒径变化后进行输送调节的现有技术存在的调节滞后性的问题，进一步提高了本发明的传输控制效率。

31、进一步地，本发明中根据水下环境图像的像素聚集度以及像素差异度确定粒度分布状态，通过像素分析的方式，提高了图像分析的精度，进一步提高了后续的判定过程的精度。

32、进一步地，本发明中扭矩监测单元根据第一扭矩监测值以及第二扭矩监测值确定扭矩监测状态，通过扭矩监测状态反映了铰刀头扭矩的波动变化程度以及扭矩是否增大，进而使得对应选择的补偿分析方式更加准确有效，进而提高了本发明挖泥船的传输控制效率。

33、进一步地，本发明中所述第二图像分析模块用以执行第一补偿分析方式，其中，检测铰刀头工作图像的扬沙状态并且在扬沙状态处于需调控扬沙状态下，判定针对传输管道的泥泵功率进行调节，通过扬沙状态反映土壤的破碎难易程度，进而表征水下土壤的硬度，实现传输管道泥泵的预先调节，避免了现有技术存在的调节滞后性的问题，进一步提高了本发明的传输控制效率。

技术特征：

1.一种用于挖泥船的控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，第一图像分析模块用以根据水下环境图像的粒度分布状态确定泥泵功率初始预期值设置方式，包括针对各特征粒度区域分别对应设置泥泵功率初始预期值，

3.根据权利要求2所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，所述第一图像分析模块根据水下环境图像的像素聚集度以及像素差异度确定粒度分布状态，包括：

4.根据权利要求3所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，扭矩监测单元根据第一扭矩监测值以及第二扭矩监测值确定扭矩监测状态，包括第一扭矩监测值为升幅表现或第二扭矩监测值为离散表现的第一扭矩监测状态，

5.根据权利要求4所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，所述扭矩监测单元用以根据扭矩监测状态确定补偿分析方式，包括针对铰刀工作图像进行分析，

6.根据权利要求5所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，所述第二图像分析模块用以执行第一补偿分析方式，其中，检测铰刀头工作图像的扬沙状态并且在扬沙状态处于需调控扬沙状态下，判定针对传输管道的泥泵功率进行调节。

7.根据权利要求6所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，所述管道监测单元用以执行第二补偿分析方式，其中，检测管道泥浆密度监测状态并且在管道泥浆密度监测状态处于需调控泥浆密度状态下，判定针对传输管道的泥泵功率进行调节。

9.根据权利要求8所述的用于挖泥船的控制系统，其特征在于，所述调控单元用以执行第一调节方式或第二调节方式；

10.一种应用于权利要求1至9任一权利要求所述的用于挖泥船的控制系统的方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明涉及数据分析领域，尤其涉及一种用于挖泥船的控制系统及方法，系统包括：信息采集单元，其与挖泥船相连，用以采集需求信息；图像分析单元，包括用以根据水下环境图像的粒度分布状态确定泥泵功率初始预期值设置方式的第一图像分析模块，以及，用以执行第一补偿分析方式的第二图像分析模块；扭矩监测单元，用以根据扭矩监测状态确定补偿分析方式；管道监测单元，用以执行第二补偿分析方式；调控单元，用以根据扬沙参考面积针对传输管道的泥泵功率进行调节，或，根据管道泥浆参考变化值针对传输管道的泥泵功率进行调节；本发明避免了检测到输送堵塞后进行输送调节的现有技术的调节滞后性的问题，进一步提高了挖泥船泥浆传输效率。技术研发人员：郑卫敏,陈存裕受保护的技术使用者：浙江合兴船业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9