[发明专利]智慧化沉管运载安装一体船进坞控制方法和控制系统

说明书

本发明公开了智慧化沉管运载安装一体船进坞控制方法和控制系统，所述控制方法包括以下步骤：根据一体船外实时水流信息选择所述侧推驱动单元的开启方式，并根据实时水流信息计算抵抗横向水流力所需的侧推功率，作为的抗横流侧推功率P_c，开启所述侧推驱动单元，根据Pc实时控制所述侧推驱动单元工作功率；根据一体船的位置偏差计算纠正该位置偏差所需变化的纠偏侧推功率，在抗横流侧推功率P_c的基础上，根据纠偏侧推功率实时控制调整侧推驱动单元工作功率，至一体船实时位置符合设计要求；一体船继续自航至完成进坞。该控制系统和控制方法能够针对一体船进坞过程实现智慧化、自动化控制，并在进坞过程中对一体船的驱动机构能耗进行实时精确控制。

技术领域

本发明涉及水下隧道建造工程技术领域，特别涉及智慧化沉管运载安装一体船进坞控制方法和控制系统。

背景技术

沉管隧道是用于水下交通的建筑物，通常沉管隧道先分段预制成型后，再将预制沉管水上运输至指定位置进行施工安装。预制沉管的体积和自重很庞大，为了更好的实现预制沉管水上运输，中国专利CN106628018A公开了自航式大型构件运载安装一体船及施工工艺，该一体船可实现沉管水上安装。这种一体船运输沉管前需要按指定的路线进入放置有沉管的坞内的指定位置，才能实现一体船与沉管的舾装。一体船设有驱动装置可以实现自航行驶，但进坞过程的特殊工况对一体船运动的位置精度要求较高，现有的船舶行驶控制方法较难实现一体船自航进坞，因此，目前一体船多采用绞移的方式进坞。

采用绞移的进坞方式，进坞控制过程耗时耗力，施工效率较低，且施工成本较高。若需考虑采用一体船自带的驱动机构驱动一体船自航进坞，则需实现对一体船自航进坞过程的精确控制。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出智慧化沉管运载安装一体船进坞控制方法和控制系统，该控制系统和控制方法能够针对一体船进坞过程实现智慧化、自动化控制，可方便的实现一体船自航进坞的精准控制，节约一体船进坞工序时间，提供施工效率，还能在进坞过程中对一体船的驱动机构能耗进行实时精确控制，降低施工成本。同时，该控制系统能够存储记录进坞过程采集的环境、航线和一体船位置姿态等实时数据信息，可为建立大数据库提供依据，通过大数据库的建立能够进一步提高沉管施工工艺的智慧化控制程度。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种智慧化沉管运载安装一体船进坞控制方法，以所述一体船宽度方向作为横向，所述一体船长度方向作为纵向，所述一体船的驱动机构包括侧推驱动单元，所述侧推驱动单元用于沿横向双向推动一体船，以及驱动一体船转动；所述控制方法包括以下步骤：

抗横流侧推功率控制：一体船自航进坞过程中，根据一体船外实时水流信息选择所述侧推驱动单元的开启方式，以使所述侧推驱动单元提供与横向水流力方向相反的推力，并根据实时水流信息计算抵抗横向水流力所需侧推驱动单元提供的侧推功率，作为的抗横流侧推功率P_c，开启所述侧推驱动单元，并根据抗横流侧推功率Pc实时控制所述侧推驱动单元工作功率，以抵抗一体船所受横向水流力；

纠偏侧推功率控制：根据一体船实时位置与进坞设计航线的位置偏差计算纠正该位置偏差所需侧推驱动单元的变化的侧推功率，作为纠偏侧推功率，在抗横流侧推功率P_c的基础上，根据纠偏侧推功率实时控制调整所述侧推驱动单元工作功率，至一体船实时位置符合预设要求；

自航进坞：完成所述纠偏侧推功率控制步骤后，一体船继续自航至完成进坞。

作为优选，所述侧推驱动单元包括多个侧推装置，所述侧推装置可沿横向提供双向推力；所述抗横流侧推功率控制包括：根据一体船外实时流速判断横向水流力方向和大小，选择侧推驱动单元开启方式，使所述侧推装置的推力之和与横向水流力方向相反大小相等，并实时控制调整多个所述侧推装置的工作功率，以提供抗横流侧推功率P_c。

作为优选，所述抗横流侧推功率P_c为：