[发明专利]耙吸挖泥船疏浚性能评估系统与评估方法

权利要求书

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。

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：

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：

TDSR(t)=ΔTDS(t)t-ts]]>

式中：ΔTDS为附加干土吨即给定的时间间隔内干土吨的增量；

ΔTDS(t)＝TDS(t)-TDS(t_s)

TDS(t)是t时刻挖泥船干土吨产量，t_s和t分别是时间间隔的开始和结束；

干土吨计算：TDS(t)=(mt(t)-Vt(t)ρw)ρqρq-ρw,]]>

V_t(t)是t时刻装舱体积，m_t(t)是t时刻装舱质量，ρ_w是疏浚水域水密度，ρ_q是干土密度；装舱体积V_t(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m_t(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：

SSR(t)=1-mso(t)-mso(ts)msi(t)-msi(ts)=1-∫tst(ρo(t′)-ρw)Qo(t′)dt′∫tst(ρi(t′)-ρw)Qi(t′)dt′]]>

式中：m_si是进入泥舱内的质量，m_so是因溢流损失而排出的沙的质量；ρ_i和ρ_o分别为进入和排出泥舱的混合物的密度；Q_i和Q_o分别是进入和排出泥舱混合物的流量；其中，进舱密度ρ_i有进舱密度仪所测得，进舱流量Q_i由进舱流量仪测得；ρ_o、Q_o由一下质量平衡方程计算得出：

V·t=Qi-Qo,]]>

m·t=Qiρi-Qoρo,]]>

m_t、V_t分别为泥舱装载质量与泥舱装载体积；沙存储率低意味着溢流损失大，表明进舱物流和能量的浪费；沙存储率介于区间[0，1]之间，并具有两个极限值：

SSR＝0，进入泥舱的所有混合物全部被排放掉；

SSR＝1，进入泥舱的所有混合物全部沉积在泥舱内；

C、干土吨质量比TMR

干土吨质量比这个指标对对沙在泥舱内装载程度予以量化：

TMR(t)=TDS(t)mt(t)]]>

干土吨质量比有两个极限值：

TMR＝0，当ρ_t＝ρ_w，

TMR＝1，当ρ_t＝ρ_q，

当疏浚清水时，TMR为0，当疏浚石英时，干土吨质量比等于1。