本發(fā)明涉及挖泥船疏浚系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)與控制方法。

背景技術(shù)：

水利清淤，河道治理，航道疏浚，環(huán)保清污、吹填造地及島嶼建設(shè)關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，疏浚作為改善基礎(chǔ)設(shè)施的手段之一，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先決條件。近年來(lái)，隨著國(guó)際貿(mào)易的日益繁榮，疏浚對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)和保障作用也日益明顯。在我國(guó)，疏浚工程需求量大，疏浚施工技術(shù)與挖泥施工設(shè)備在今后必將長(zhǎng)足發(fā)展。

挖泥船作為疏浚施工的主要設(shè)備，具有廣闊的市場(chǎng)。挖泥船尤其是絞吸式挖泥船是一種水力式挖泥船，適用于挖掘松散砂、砂壤土、淤泥等松散軟塑粘土，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，挖泥平整度高。影響挖泥船生產(chǎn)率的因素有很多，土質(zhì)情況及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況都對(duì)生產(chǎn)率有很大影響。挖泥船在施工時(shí)，駕駛員需要根據(jù)施工區(qū)土質(zhì)情況及經(jīng)驗(yàn)控制好橫移壓力、橫移速度、絞刀轉(zhuǎn)速、絞刀壓力、水下泵排壓、艙內(nèi)泵排壓、真空值、流速等參數(shù)在濃度最好時(shí)的關(guān)系情況，掌握好各種關(guān)系的最佳組合。由于駕駛員的精力有限，不可能一直處于精神高度集中狀態(tài)，無(wú)法使?jié)舛纫恢碧幱谧罴褷顟B(tài)。因此，對(duì)智能絞吸式挖泥船的研究就非常有必要了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)與控制方法，相比于傳統(tǒng)挖泥船，智能化程度高，可靈活、便捷地進(jìn)行挖泥作業(yè)，不需要駕駛員手動(dòng)操控各類(lèi)控制把柄，可顯著提高疏浚吹填效率，極大降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面的實(shí)施例提供一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集終端、中控服務(wù)器、執(zhí)行控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

所述數(shù)據(jù)采集終端固定設(shè)置在挖泥船的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，且與PLC控制器相連接，用于采集挖泥船的工作參數(shù)；并將采集到的工作參數(shù)通過(guò)OPC接口傳送至中控服務(wù)器；

所述中控服務(wù)器包括監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器；所述監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器分別通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與PLC控制器相連接；所述數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于接收PLC控制器發(fā)送的工作參數(shù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，作為歷史數(shù)據(jù)以備查詢(xún)；所述監(jiān)控模塊用于讀取數(shù)據(jù)服務(wù)器中的挖泥船工作參數(shù)并利用顯示器進(jìn)行模擬顯示；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于讀取數(shù)據(jù)服務(wù)器中的挖泥船的工作參數(shù)，并通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行優(yōu)化分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果生成控制指令，并將控制指令發(fā)送至PLC控制器，以備執(zhí)行控制器讀取；

所述執(zhí)行控制器通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC控制器相連接；用于讀取PLC控制器發(fā)送的控制指令并根據(jù)控制指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作；

所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與執(zhí)行控制器相連接，用于接收?qǐng)?zhí)行控制器的控制指令，并根據(jù)所述控制指令完成相應(yīng)的控制動(dòng)作。

優(yōu)選的，所述執(zhí)行控制器包括絞刀變頻器、泥泵變頻器、定位樁臺(tái)車(chē)、橫移絞車(chē)；

所絞刀變頻器用于控制絞刀以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)絞刀的上浮和下潛，來(lái)挖掘水下泥土；

所述泥泵變頻器用于控制泥泵在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)吸取泥漿，并將泥漿排放挖泥船的泥艙之中；

所述定位樁臺(tái)車(chē)用于控制定位樁和帶有升降樁、制動(dòng)樁、倒樁、立樁的臺(tái)車(chē)進(jìn)行移動(dòng)來(lái)定位挖泥船的位置和挖泥船的進(jìn)尺；

所述橫移絞車(chē)用于通過(guò)絞動(dòng)纜繩帶動(dòng)挖泥船的橫移橋架以鋼樁為中心來(lái)回?cái)[動(dòng)挖泥。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集終端包括橋架角度傳感器、定位樁位移傳感器、吃水深度變送器、GPS、潮位遙報(bào)儀接收機(jī)、電羅經(jīng)；

所述橋架角度傳感器固定在橫移橋架上，用于檢測(cè)橫移橋架相對(duì)于水面的角度；

所述定位樁位移傳感器固定在定位樁臺(tái)車(chē)上，用于檢測(cè)定位樁臺(tái)車(chē)的行程；

所述吃水深度變送器固定在挖泥船底部，用于檢測(cè)挖泥船的吃水深度；

所述潮位遙報(bào)儀接收機(jī)用于檢測(cè)挖泥船的潮位信息；

所述電羅經(jīng)用于檢測(cè)挖泥船的航向信號(hào)。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集終端還包括所述液壓傳感器和所述電氣傳感器；

所述液壓傳感器用于檢測(cè)挖泥船各液壓部分的液壓比例閥值，包括檢測(cè)橫移絞車(chē)的液壓比例閥值和橋架提升絞車(chē)的液壓比例閥值；

所述電氣傳感器用于檢測(cè)挖泥船各電機(jī)部分的電氣參數(shù)，包括檢測(cè)泥泵電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)和檢測(cè)絞刀電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種智能絞吸式挖泥船的控制方法，包括以下步驟：

步驟S1，將數(shù)據(jù)采集終端固定設(shè)置在挖泥船的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，且與PLC控制器相連接，采集挖泥船的工作參數(shù)；并將采集到的工作參數(shù)通過(guò)OPC接口傳送至中控服務(wù)器；

步驟S2，所述中控服務(wù)器接收所述PLC控制器發(fā)送的工作參數(shù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，利用顯示器進(jìn)行模擬顯示，以提供疏浚人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；同時(shí)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行優(yōu)化分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果生成控制指令，同時(shí)將控制指令發(fā)送至PLC控制器，并由所述PLC控制器進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)至所述執(zhí)行控制器；

步驟S3，所述執(zhí)行控制器通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線接收來(lái)自PLC控制器的控制指令，并根據(jù)控制指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成相應(yīng)的控制動(dòng)作；

步驟S4，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作后，數(shù)據(jù)采集終端繼續(xù)采集最新的挖泥船工作參數(shù)，然后按照上述步驟重復(fù)執(zhí)行。

進(jìn)一步，步驟S1中，所述數(shù)據(jù)采集終端包括橋架角度傳感器、定位樁位移傳感器、吃水深度變送器、GPS、潮位遙報(bào)儀接收機(jī)、電羅經(jīng)、液壓傳感器、電氣傳感器；

所述橋架角度傳感器固定在橫移橋架上，檢測(cè)橫移橋架相對(duì)于水面的角度；

所述定位樁位移傳感器固定在定位樁臺(tái)車(chē)上，檢測(cè)定位樁臺(tái)車(chē)的行程；

所述吃水深度變送器固定在挖泥船底部，檢測(cè)挖泥船的吃水深度；

所述潮位遙報(bào)儀接收機(jī)檢測(cè)挖泥船的潮位信息；

所述電羅經(jīng)檢測(cè)挖泥船的航向信號(hào)。

進(jìn)一步，步驟S1中，所述數(shù)據(jù)采集終端還包括所述液壓傳感器和所述電氣傳感器；

所述液壓傳感器用于檢測(cè)挖泥船各液壓部分的液壓比例閥值，包括檢測(cè)橫移絞車(chē)的液壓比例閥值和橋架提升絞車(chē)的液壓比例閥值；

所述電氣傳感器用于檢測(cè)挖泥船各電機(jī)部分的電氣參數(shù)，包括檢測(cè)泥泵電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)和檢測(cè)絞刀電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)。

進(jìn)一步，步驟S3中所述執(zhí)行控制器執(zhí)行過(guò)程遵循以下步驟：

步驟S31，所述定位樁臺(tái)車(chē)?yán)每刂贫ㄎ粯逗蛶в猩禈?、制?dòng)樁、倒樁、立樁的臺(tái)車(chē)進(jìn)行移動(dòng)來(lái)定位挖泥船的位置和挖泥船的進(jìn)尺；

步驟S32，所述橫移橋架上固定有絞刀，通過(guò)橫移橋架上的絞車(chē)絞動(dòng)纜繩，帶動(dòng)挖泥船以定位樁為中心來(lái)回?cái)[動(dòng)挖泥；

步驟S33，絞刀位置確定后，所述絞刀變頻器控制絞刀以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)絞刀的上浮和下潛，來(lái)挖掘水下泥土；

步驟S34，所述泥泵變頻器控制泥泵在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)吸取泥漿，所吸取的泥漿為絞刀挖掘后松散的泥漿，并將泥漿排放挖泥船的泥艙之中。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)與方法相比于傳統(tǒng)挖泥船的控制方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

智能挖泥系統(tǒng)綜合運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，達(dá)到對(duì)挖泥船進(jìn)行系統(tǒng)、全面且精準(zhǔn)的控制，同時(shí)結(jié)合編程序控制器(PLC)、OPC接口技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，將采集到的工作參數(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，從而規(guī)劃出最優(yōu)方案，智能化程度高，可靈活、便捷地進(jìn)行挖泥作業(yè)，不需要駕駛員手動(dòng)操控各類(lèi)控制把柄，可顯著提高疏浚吹填效率，極大降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種智能絞吸式挖泥船的控制方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明一種智能絞吸式挖泥船的中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作流程圖；

圖5為本發(fā)明一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示意圖；

圖6為本發(fā)明一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)的OPC客戶/服務(wù)器模式結(jié)構(gòu)圖；

附圖標(biāo)記：1、數(shù)據(jù)采集終端；2、中控服務(wù)器；3、執(zhí)行控制器；4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)；101、橋架角度傳感器；102、定位樁位移傳感器；103、吃水深度變送器；104、GPS；105、潮位遙報(bào)儀接收機(jī)；106、電羅經(jīng)；107、液壓傳感器；108、電氣傳感器；201、監(jiān)控模塊；202、數(shù)據(jù)處理模塊；203、數(shù)據(jù)服務(wù)器；301、絞刀變頻器；302、泥泵變頻器；303、定位樁臺(tái)車(chē)；304、橫移絞車(chē)；401、定位樁；402、臺(tái)車(chē)；403、絞刀；404、橫移橋架；405、泥泵。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集終端1、中控服務(wù)器2、執(zhí)行控制器3和執(zhí)行機(jī)構(gòu)4。

數(shù)據(jù)采集終端1固定設(shè)置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，且與PLC控制器相連接，用于采集挖泥船的工作參數(shù)；并將采集到的工作參數(shù)通過(guò)OPC接口傳送至中控服務(wù)器2。

數(shù)據(jù)采集終端1包括橋架角度傳感器101、定位樁位移傳感器102、吃水深度變送器103、GPS104、潮位遙報(bào)儀接收機(jī)105、電羅經(jīng)106、液壓傳感器107、電氣傳感器108；橋架角度傳感器101固定在橫移橋架304上，用于檢測(cè)橫移橋架304相對(duì)于水面的角度；定位樁位移傳感器102固定在定位樁臺(tái)車(chē)402上，用于檢測(cè)定位樁臺(tái)車(chē)402的行程；吃水深度變送器103固定在挖泥船底部，用于檢測(cè)挖泥船的吃水深度；潮位遙報(bào)儀接收機(jī)105用于檢測(cè)挖泥船的潮位信息；電羅經(jīng)106用于檢測(cè)挖泥船的航向信號(hào)。

進(jìn)一步，數(shù)據(jù)采集終端1還包括液壓傳感器107和電氣傳感器108；液壓傳感器107用于檢測(cè)挖泥船各液壓部分的液壓比例閥值，包括檢測(cè)橫移絞車(chē)的液壓比例閥值和橋架提升絞車(chē)的液壓比例閥值；電氣傳感器108用于檢測(cè)挖泥船各電機(jī)部分的電氣參數(shù)，包括檢測(cè)泥泵電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)和檢測(cè)絞刀電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)。

中控服務(wù)器2包括監(jiān)控模塊201、數(shù)據(jù)處理模塊202、數(shù)據(jù)服務(wù)器203；監(jiān)控模塊201、數(shù)據(jù)處理模塊202、數(shù)據(jù)服務(wù)器203分別通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與PLC控制器相連接；

數(shù)據(jù)服務(wù)器203專(zhuān)門(mén)用于存儲(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，將PLC傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)保存好，有三方面的作用，一是將數(shù)據(jù)傳遞至監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示，二是將數(shù)據(jù)傳遞至分析計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，三是便于相關(guān)人員進(jìn)行查閱、拷貝數(shù)據(jù)等操作。

監(jiān)控模塊201利用顯示器進(jìn)行模擬顯示，實(shí)現(xiàn)挖泥船上各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)服務(wù)器203將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控模塊201，監(jiān)控模塊將各種施工參數(shù)顯示在友好的人機(jī)交互界面上，供疏浚人員查看、分析，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

數(shù)據(jù)處理模塊202采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，數(shù)據(jù)服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理模塊202，數(shù)據(jù)處理模塊利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，生成控制指令，向PLC控制器發(fā)送相應(yīng)的指令，PLC則根據(jù)指令控制設(shè)備運(yùn)行。

優(yōu)化分析過(guò)程為輸入層的各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置觸發(fā)閾值；輸入層多次采集工作參數(shù)，根據(jù)多次采集的數(shù)值進(jìn)行多次迭代自動(dòng)生成學(xué)習(xí)規(guī)則，當(dāng)各個(gè)工作參數(shù)達(dá)到觸發(fā)閾值時(shí)將工作參數(shù)發(fā)送至中控服務(wù)器，中控服務(wù)器根據(jù)學(xué)習(xí)規(guī)則設(shè)有相應(yīng)的控制指令，并將控制指令進(jìn)行多方向傳遞，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)根據(jù)接收到的控制指令進(jìn)行動(dòng)作。

執(zhí)行控制器3通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC控制器相連接；用于接收數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的控制指令并根據(jù)控制指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。執(zhí)行控制器3包括絞刀變頻器301、泥泵變頻器302、定位樁臺(tái)車(chē)303、橫移絞車(chē)304；定位樁臺(tái)車(chē)303用于控制定位樁401和帶有升降樁、制動(dòng)樁、倒樁、立樁的臺(tái)車(chē)402進(jìn)行移動(dòng)來(lái)定位挖泥船的位置和挖泥船的進(jìn)尺；橫移橋架404用于固定絞刀403，并通過(guò)橫移絞車(chē)304通過(guò)絞動(dòng)纜繩帶動(dòng)挖泥船，用于控制橫移橋架以鋼樁為中心來(lái)回?cái)[動(dòng)挖泥。

絞刀變頻器305用于控制絞刀403以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，控制絞刀電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，向絞刀電機(jī)輸入頻率不同的電源，頻率越高轉(zhuǎn)數(shù)越大，最終能夠控制絞刀能夠在不同轉(zhuǎn)數(shù)下實(shí)現(xiàn)絞刀403的上浮和下潛，來(lái)挖掘水下泥土；泥泵變頻器306和絞刀變頻器類(lèi)似，用于控制泥泵404在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)吸取泥漿，實(shí)現(xiàn)泥沙管道輸送流速穩(wěn)定，泥泵轉(zhuǎn)數(shù)越高，泥沙管道輸送流速就越高并將泥漿排放挖泥船的泥艙之中。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)4與執(zhí)行控制器3相連接，用于接收?qǐng)?zhí)行控制器3的控制指令。這里執(zhí)行機(jī)構(gòu)4為具體執(zhí)行操作指令的設(shè)備，例如絞刀403，絞刀變頻器301控制絞刀403旋進(jìn)或旋出，絞刀403即為絞刀變頻器301的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)4包括定位樁401、臺(tái)車(chē)402、絞刀403、橫移橋架404、泥泵405。

如圖5所示，需要說(shuō)明的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是利用數(shù)據(jù)采集終端1采集的挖泥船的工作參數(shù)，這里的工作參數(shù)包括橫移橋架304相對(duì)于水面的角度、定位樁臺(tái)車(chē)402的行程、挖泥船的吃水深度、挖泥船的潮位信息、航向信號(hào)以及液壓傳感器107和電氣傳感器108檢測(cè)到的各部分液壓比例閥值和個(gè)電氣部分的電氣參數(shù)；上述各個(gè)工作參數(shù)構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的輸入層的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；中控服務(wù)器2中的各個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成中間層的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)PID控制規(guī)則進(jìn)行控制指令優(yōu)化；并將控制指令輸出；執(zhí)行控制器3包括的上述多個(gè)控制設(shè)備構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)輸出層節(jié)點(diǎn)；接收控制指令，并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出動(dòng)作。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有初步的自適應(yīng)與自組織能力。在學(xué)習(xí)或訓(xùn)練過(guò)程中改變突觸權(quán)重值，以適應(yīng)周?chē)h(huán)境的要求。同一網(wǎng)絡(luò)因?qū)W習(xí)方式及內(nèi)容不同可具有不同的功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)具有學(xué)習(xí)能力的系統(tǒng)，可以發(fā)展知識(shí)，以致超過(guò)設(shè)計(jì)者原有的知識(shí)水平。通常，它的學(xué)習(xí)訓(xùn)練方式可分為兩種，一種是有監(jiān)督或稱(chēng)有導(dǎo)師的學(xué)習(xí)，這時(shí)利用給定的樣本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)或模仿；本發(fā)明采用的另一種是無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)或稱(chēng)為無(wú)導(dǎo)師學(xué)習(xí)，這時(shí)，只規(guī)定學(xué)習(xí)方式或某些規(guī)則，則具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容隨系統(tǒng)所處環(huán)境(即輸入信號(hào)情況)而異，系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)環(huán)境特征和規(guī)律性，具有更近似人腦的功能。

具體如表1所示人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有非線性的信息處理能力、輸入-輸出映射能力、證據(jù)反應(yīng)能力、適應(yīng)性能力、容錯(cuò)能力、超大規(guī)模集成的可執(zhí)行能力、分析設(shè)計(jì)一致性能力以及生物神經(jīng)模擬能力。

表1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型與功能

一般而言，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與經(jīng)典計(jì)算方法相比并非優(yōu)越，只有當(dāng)常規(guī)方法解決不了或效果不佳時(shí)選用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法才能顯示出其優(yōu)越性。對(duì)問(wèn)題的機(jī)理不甚了解或不能用數(shù)學(xué)模型表示的系統(tǒng)，如故障診斷、特征提取和預(yù)測(cè)等問(wèn)題，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)往往是最有利的工具。同時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)處理大數(shù)據(jù)量而無(wú)法用規(guī)則、公式表示的問(wèn)題，表現(xiàn)出極大的靈活性和自適應(yīng)性。

如圖6所示，本發(fā)明中PLC和中控服務(wù)器(監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)服務(wù)器)之間的通訊采用OPC方式。OPC以O(shè)LE技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶端(OPC Client 1～2)/服務(wù)器(OPC Server 1～3)模式，為工業(yè)自動(dòng)化面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。采用這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)后，硬件開(kāi)發(fā)商將取代軟件開(kāi)發(fā)商為自己的硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的OPC接口程序，而軟件開(kāi)發(fā)者可以免除開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的工作，從而提高了系統(tǒng)的開(kāi)放性和互操作性。

OPC通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性高，并且OPC通信協(xié)議是一種過(guò)程控制的對(duì)象連接和嵌入技術(shù)，通過(guò)對(duì)微軟公司對(duì)象的連接，嵌入技術(shù)、部件對(duì)象模型與分布式部件對(duì)象模型技術(shù)的結(jié)合，給工業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程控制領(lǐng)域提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口、方法和屬性。

利用OPC協(xié)議通信，交換控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與過(guò)程管理信息，得到更好的開(kāi)放式控制系統(tǒng)，PLC和計(jì)算機(jī)通過(guò)OPC協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳遞，為挖泥船的智能化提供通信支持。

挖泥船可以為絞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、鏈斗式挖泥船，但不限于此。

本發(fā)明所述的智能絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)，主要采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)兩種方式通信。利用中控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)服務(wù)器作為系統(tǒng)的核心，采用工業(yè)以太網(wǎng)連接挖泥船上所有設(shè)備及系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)具有傳送能力強(qiáng)、速度快以及抗干擾性能好的特點(diǎn)，由它能構(gòu)成一個(gè)挖泥船的全局域控制網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接，它適應(yīng)惡劣環(huán)境能力比較強(qiáng)，可以連接各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控件的控制子系統(tǒng)進(jìn)行通信。通過(guò)系統(tǒng)集成，使計(jì)算機(jī)、變頻器、PLC、傳感器等形成一個(gè)整體。該系統(tǒng)的功能是完成挖泥船的智能最優(yōu)控制，實(shí)現(xiàn)以最小的代價(jià)換取最高的產(chǎn)量。

如圖3所示，本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例一種智能絞吸式挖泥船的控制方法，包括以下步驟：步驟S1，將數(shù)據(jù)采集終端11固定設(shè)置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)4上，采集挖泥船的工作參數(shù)；并將采集到的工作參數(shù)通過(guò)OPC接口傳送至中控服務(wù)器22。

步驟S1中，數(shù)據(jù)采集終端11包括橋架角度傳感器101、定位樁位移傳感器102、吃水深度變送器103、GPS104、潮位遙報(bào)儀接收機(jī)105、電羅經(jīng)106、液壓傳感器107、電氣傳感器108；橋架角度傳感器101固定在橫移橋架304上，用于檢測(cè)橫移橋架304相對(duì)于水面的角度；定位樁位移傳感器102固定在定位樁臺(tái)車(chē)303上，用于檢測(cè)定位樁臺(tái)車(chē)303的行程；吃水深度變送器103固定在挖泥船底部，用于檢測(cè)挖泥船的吃水深度；潮位遙報(bào)儀接收機(jī)105用于檢測(cè)挖泥船的潮位信息；電羅經(jīng)106用于檢測(cè)挖泥船的航向信號(hào)。

步驟S1中，數(shù)據(jù)采集終端11還包括液壓傳感器107和電氣傳感器108；液壓傳感器107用于檢測(cè)挖泥船各液壓部分的液壓比例閥值，包括檢測(cè)橫移絞車(chē)404的液壓比例閥值和橋架提升絞車(chē)的液壓比例閥值；電氣傳感器108用于檢測(cè)挖泥船各電機(jī)部分的電氣參數(shù)，包括檢測(cè)泥泵405電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)和檢測(cè)絞刀403電機(jī)的電流參數(shù)、頻率參數(shù)、功率參數(shù)。

步驟S2，中控服務(wù)器22包括監(jiān)控模塊201、數(shù)據(jù)處理模塊202、數(shù)據(jù)服務(wù)器203；其中，數(shù)據(jù)服務(wù)器203專(zhuān)門(mén)用于存儲(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，將PLC傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)保存好，以備監(jiān)控模塊201和數(shù)據(jù)處理模塊202調(diào)取。

監(jiān)控模塊201調(diào)取數(shù)據(jù)，利用顯示器進(jìn)行模擬顯示，實(shí)現(xiàn)挖泥船上各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控模塊將各種施工參數(shù)顯示在友好的人機(jī)交互界面上，供疏浚人員查看、分析。

數(shù)據(jù)處理模塊202采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，數(shù)據(jù)服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理模塊202，數(shù)據(jù)處理模塊利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，生成控制指令，向PLC控制器發(fā)送相應(yīng)的指令，PLC則根據(jù)指令控制設(shè)備運(yùn)行。

步驟S3，執(zhí)行控制器3通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC控制器相連接；接收數(shù)據(jù)處理模塊202發(fā)送的控制指令并根據(jù)控制指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)4動(dòng)作。

步驟S4，執(zhí)行機(jī)構(gòu)4接收?qǐng)?zhí)行控制器3的控制指令，并按照控制指令動(dòng)作。

步驟S5，執(zhí)行機(jī)構(gòu)4動(dòng)作后，數(shù)據(jù)采集終端11繼續(xù)采集最新的挖泥船工作參數(shù)，然后按照上述步驟重復(fù)執(zhí)行。

如圖4所示，步驟S3中執(zhí)行控制器3包括絞刀變頻器301、泥泵變頻器302、定位樁臺(tái)車(chē)303、橫移橋架304；執(zhí)行控制器3執(zhí)行過(guò)程遵循以下步驟：

步驟S31，定位樁臺(tái)車(chē)包括定位樁401和臺(tái)車(chē)402利用控制定位樁401和帶有升降樁、制動(dòng)樁、倒樁、立樁的臺(tái)車(chē)402進(jìn)行移動(dòng)來(lái)定位挖泥船的位置和挖泥船的進(jìn)尺。

步驟S32，通過(guò)橫移絞車(chē)304通過(guò)絞動(dòng)纜繩，帶動(dòng)挖泥船以定位樁401為中心來(lái)回?cái)[動(dòng)，橫移橋架304上固定有絞刀403，利用鉸刀挖泥。

步驟S33，絞刀403位置確定后，絞刀403變頻器控制絞刀403以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)絞刀403的上浮和下潛，來(lái)挖掘水下泥土。

步驟S34，泥泵405變頻器302控制泥泵405在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)吸取泥漿，所吸取的泥漿為絞刀403挖掘后松散的泥漿，并將泥漿排放挖泥船的泥艙之中。

本發(fā)明所述的智能絞吸式挖泥船的控制方法，主要采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)兩種方式通信。利用中控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)服務(wù)器作為系統(tǒng)的核心，采用工業(yè)以太網(wǎng)連接挖泥船上所有設(shè)備及系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)具有傳送能力強(qiáng)、速度快以及抗干擾性能好的特點(diǎn)，由它能構(gòu)成一個(gè)挖泥船的全局域控制網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接，它適應(yīng)惡劣環(huán)境能力比較強(qiáng)，可以連接各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控件的控制子系統(tǒng)進(jìn)行通信。通過(guò)系統(tǒng)集成，使計(jì)算機(jī)、變頻器、PLC、傳感器等形成一個(gè)整體。該系統(tǒng)的功能是完成挖泥船的智能最優(yōu)控制，實(shí)現(xiàn)以最小的代價(jià)換取最高的產(chǎn)量。

本方法綜合運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，達(dá)到對(duì)挖泥船進(jìn)行系統(tǒng)、全面且精準(zhǔn)的控制，同時(shí)結(jié)合編程序控制器(PLC)、OPC接口技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，將采集到的工作參數(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，從而規(guī)劃出最優(yōu)方案，智能化程度高，可靈活、便捷地進(jìn)行挖泥作業(yè)，不需要駕駛員手動(dòng)操控各類(lèi)控制把柄，可顯著提高疏浚吹填效率，極大降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。