[发明专利]智慧化沉管运载安装一体船出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出坞控制方法和控制系统，所述控制方法包括以下步骤：确认管船连接状态满足设计要求后，拆除锚系装置，完成一体船的出坞准备；比较一体船实时位置与出坞设计航线的横向位置偏差，若是，则控制降低主推驱动单元功率，并开启侧推驱动单元，计算侧推驱动单元抵抗横向水流力所需的抗横流侧推功率P_c，根据P_c实时控制所述侧推驱动单元工作功率；计算纠正位置偏差所需变化的纠偏侧推功率，根据纠偏侧推功率实时控制调整侧推驱动单元工作功率，完成位置纠偏后一体船继续自航至完成出坞。该控制系统和控制方法能够针对一体船出坞过程实现智慧化、自动化控制，并在出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出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，但一体船浮运出坞过程具有特殊的工况，一体船需与沉管连为一体浮运出较狭窄的坞门，对一体船运动的位置精度要求较高，由于现有的船舶行驶控制方法和控制系统较难实现一体船自航出坞，因此，目前一体船多采用绞移、拖轮协作和潜水作业配合的方式实现出坞。

采用这种方式，出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出坞，则需实现对一体船自航出坞过程的精确控制。

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出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出坞过程实现智慧化、自动化控制，可方便的实现一体船自航出坞的精准控制，该控制系统和控制方法利用一体船的驱动机构即可驱动一体船浮运沉管自航出坞，出坞过程无需采用绞移和拖轮协调，能够节约一体船出坞工序时间，提供施工效率，还能在出坞过程中对一体船的驱动机构能耗进行实时精确控制，降低能耗，降低施工成本。同时，该控制系统能够存储记录出坞过程采集的监测信息和纠偏信息等实时数据信息，可为建立大数据库提供依据，通过大数据分析对控制方法中采用的算法进行优化拟合，进一步提高出坞工效、减小能源消耗、提升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：

本发明一方面公开了一种智慧化沉管运载安装一体船出坞控制方法，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，所述一体船包括驱动机构和用于连接一体船和沉管的管船连接机构，所述驱动机构包括主推驱动单元和侧推驱动单元，主推驱动单元用于驱动所述一体船前进，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：

出坞准备：核查所述管船连接机构与沉管的连接状态，确认连接状态满足设计要求后，拆除锚系装置，完成所述一体船的出坞准备工作；

位置偏差监控：开启一体船的主推驱动单元，一体船在主推驱动单元的驱动下开始沉管出坞浮运，出坞浮运过程中，比较一体船实时位置与出坞设计航线以获得一体船的横向位置偏差，判断所述横向位置偏差是否超出允许误差范围，若否，则一体船继续自航出坞，若是，则控制降低主推驱动单元的功率使一体船减速行驶后，进行抗横流侧推功率控制；

抗横流侧推功率控制：监测一体船外实时水流信息，并根据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；