耙吸挖泥船智能疏浚监控系统技术要求(T-CHIDA 01—2023).pdf

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1、ICS 47.020.99U 617团团体体标标准准T/CHIDA012023耙吸挖泥船智能疏浚监控系统技术要求Technical requirements for trailing suction hopper dredger intelligentdredging supervisory and control system2023-02-28 发布2023-03-28 实施中国疏浚协会发布T/CHIDA 012023目次前言.I1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 缩略语.25 组成与结构.25.1 组成.25.2 结构.35.3 监控对象.36 要求.36.1 总体.

2、36.2 自动化功能.36.3 智能化功能.46.4 疏浚过程三维可视化功能.56.5 性能.6附录 A（资料性附录）智能控制疏浚设备和参数.7附录 B（资料性附录）疏浚设备在线诊断状态.9T/CHIDA 012023I前言本文件按照GB/T 1.1-2020 标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则给出的规则起草。本文件由中交疏浚（集团）股份有限公司提出。本文件由中国疏浚协会团体标准专业委员会归口。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件起草单位：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司、中交上海航道局有限公司、中交疏浚（集团）股份有限公司

3、、中国交通建设股份有限公司。本文件主要起草人：缪袁泉、张晴波、刘树东、张红升、李宁、何彦行、马忠贤、周昭旭、符毅、庞景墩、衣凡、潘永军。T/CHIDA 0120231耙吸挖泥船智能疏浚监控系统技术要求1范围本文件规定了耙吸挖泥船智能疏浚监控系统的组成与结构、要求。本文件适用于耙吸挖泥船智能疏浚监控系统的设计与制造，维护和改造可参照使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 17843船舶和海上技术 挖泥船 术语GB/T 29135耙吸挖泥船疏浚监控系

4、统GB/T 29656自航耙吸挖泥船疏浚系统设计技术要求3术语和定义GB/T 17843、GB/T 29135和GB/T 29656界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1智能疏浚监控系统intelligent dredging supervisory and control system利用计算机、自动化、智能传感、人工智能等技术，对挖泥船疏浚作业过程进行智能监测和控制的系统。3.2自动运行automatic operation挖泥船关键疏浚子系统按内部设备的时序与安全联锁进行自动控制。3.3一键疏浚one button dredging通过一个按钮操控实现多个疏浚子系统的协同控制，完成

5、特定疏浚作业。3.4自主规划autonomic planning根据工程施工参数和疏浚装备特性参数，对一定工况条件下挖泥船的疏浚控制初始参数自主推荐。3.5自主寻优autonomic optimization针对挖泥和吹泥工况，通过对耙头挖掘、泥泵输送、装舱溢流等过程的优化控制，实现挖泥船疏浚作业过程产量和能效的优化。3.6T/CHIDA 0120232智能感知intelligent sense利用传感器、智能算法等技术，对挖泥船疏浚作业参数和异常状态进行检测、识别和诊断。3.7自主应对autonomic respond利用智能算法等技术，对挖泥船疏浚作业过程异常状态自动处置。3.8疏浚设备在

6、线智能控制率online intelligent control rate of dredging equipment疏浚作业系统参与智能控制参数的数量与作业过程控制参数总量的比值。3.9疏浚设备状态在线诊断率online diagnosis rate of dredging equipment status疏浚设备在线诊断数量与疏浚设备总数量的比值。3.10挖掘量dredging volume挖泥船单位时间内挖掘的原状土体积。3.11遗漏量missing volume挖掘量中未被泥泵吸入的原状土体积。3.12特定工况special construction conditions相对稳定的天气

7、与海况、水流条件和水下地形无突变。4缩略语下列缩略语适用于本文件。ADC自动吃水控制（Automatic Draught Control）ADVC主动耙唇控制（Automatic Draghead Visor Control）DSC挖泥航速智能控制（Dredging Speed Smart Control）IDSCS智能疏浚监控系统（Intelligent Dredging Supervisory and Control System）SJC智能高压冲水泵控制（Smart Jet-pump Control）SPC智能泥泵控制（Smart Pump Control）SSEC智能抽舱门控制（Sma

8、rt Self Emptying-door Control）5组成与结构5.1组成耙吸挖泥船IDSCS应包括：a)参数智能感知模块；b)智能疏浚控制器；c)智能疏浚服务器；d)智能疏浚操作面板；e)疏浚轨迹与剖面显示系统；f)疏浚过程监视系统。T/CHIDA 01202335.2结构耙吸挖泥船IDSCS应采用现场设备层、过程监视层、信息管理层等多层网络互联式结构，智能疏浚控制器、智能疏浚服务器及网络结构应具有冗余结构，系统结构示意如图1所示。图1 耙吸挖泥船智能疏浚监控系统结构5.3监控对象耙吸挖泥船IDSCS的监控对象应包括以下关键子系统：a)挖掘子系统，由耙管、绞车、吊架、耙头活动罩、波浪

9、补偿器等组成；b)装舱子系统，由溢流筒、环保阀等组成；c)泥泵子系统，由泥泵、电机/发动机、离合器、齿轮箱、轴承箱、封水泵等组成；d)卸泥子系统，由泥门、抽舱门、引水阀等组成；e)吸/排泥管系子系统，由疏浚闸阀、冲洗泵等组成；f)高压冲水子系统，由高压冲水泵、电机、蝶阀、齿轮箱、轴承箱等组成；g)液压子系统，由液压泵、冷却泵、油柜等组成；h)推进子系统，由推进电机/主机、螺旋桨、齿轮箱、轴承等组成。6要求6.1总体耙吸挖泥船IDSCS的组成、结构和要求应符合GB/T 29135的规定。6.2自动化功能T/CHIDA 01202346.2.1参数感知耙吸挖泥船IDSCS应具有以下功能：a)挖掘子

10、系统，包括耙管垂直/水平角度、耙头深度、耙头压差、耙头纵/横倾、耙唇对地角度、引水窗位置（开度）、耙唇油缸压力、耙头高压冲水压力、耙头高压冲水流量等；b)装舱子系统，包括泥舱液位高度、装舱土方量、溢流筒行程、环保阀开度、溢流损失（溢流密度、溢流流量）等；c)泥泵子系统，包括泥泵转速、泥泵轴功率、泥浆流速、泥浆浓度、泥泵排出压力、泥泵吸入真空、封水泵转速、封水压力、封水流量等；d)卸泥子系统，包括泥门开度、抽舱门开度、引水阀开度等；e)吸/排泥管系子系统，包括闸阀开度、闸阀冲洗泵压力等；f)高压冲水子系统，包括高压冲水泵转速、轴功率、高压冲水流量、排出压力、蝶阀开度等；g)液压子系统，包括液压泵

11、压力、流量等；h)推进子系统，包括主机功率、主机转速、航速、螺旋桨螺距、螺旋桨转速、轴功率等。6.2.2自动运行耙吸挖泥船IDSCS应具有以下功能：a)挖掘子系统，包括耙臂收放速度自动控制、耙臂姿态自适应控制、耙头深度自动控制、波浪补偿器行程自动控制、耙头横向距离自动控制、耙臂安全保护控制、耙唇角度自动控制等；b)装舱子系统，包括溢流筒高度、环保阀开度自动调节等；c)泥泵子系统，包括泥泵自动启停、泥泵转速自动调节、封水泵自动启停、封水泵转速自动调节等；d)卸泥子系统，包括泥门、抽舱门、引水阀开度自动调节等；e)吸/排泥管系子系统，包括闸阀模式自动切换、闸阀冲洗泵自动启停等；f)高压冲水子系统，

12、包括高压冲水泵自动启停、高压冲水泵转速自动调节、蝶阀模式自动切换等；g)液压子系统，包括疏浚作业系统液压泵自动启停等；h)推进子系统，包括航速自动控制等。6.2.3一键疏浚耙吸挖泥船IDSCS应具有以下功能：a)一键挖泥，实现从挖泥准备、放耙、挖泥、装舱、溢流、起耙停止的全过程操控；b)一键抛泥，实现从抛泥准备、泥门、高压冲水泵、蝶阀动作的全过程操控；c)一键吹泥，实现从吹泥准备、闸阀、引水阀、抽舱门、高压冲水泵、蝶阀动作的全过程操控。6.3智能化功能6.3.1自主规划6.3.1.1参数设置耙吸挖泥船IDSCS可设置以下参数：a)挖泥工况，包括挖泥模式、目标挖深、土质类型、原状土密度、平均粒径

13、信息等；b)抛泥工况，包括抛泥水深限制、泥门行程限制等；c)吹泥工况，包括排距、土质类型、平均粒径、输送模式、管路信息等。6.3.1.2参数规划耙吸挖泥船IDSCS可规划以下参数：T/CHIDA 0120235a)耙唇角度、泥泵转速、高压冲水泵转速、溢流筒高度、环保阀开度、航速、抽舱门开度、抽舱门开启顺序等控制参数；b)临界流速、实用流速、临界真空等过程参数。6.3.2自主寻优6.3.2.1基本特定工况下，耙吸挖泥船IDSCS应具有以下功能：a)以产量最优或万方产量油耗最优为目标的挖泥作业自主寻优，至少包括 SPC、ADVC、ADC、DSC 中的一个；b)以产量最优或万方产量油耗最优为目标的吹

14、泥作业自主寻优，至少包括 SPC、SSEC、SJC 中的一个。6.3.2.2扩展挖泥船设计施工工况范围内，耙吸挖泥船IDSCS宜具有以下功能：a)以产量最优或万方产量油耗最优为目标的挖泥作业自主寻优，包括 SPC、ADVC、ADC、DSC；b)以产量最优或万方产量油耗最优为目标的吹泥作业自主寻优，包括 SPC、SSEC、SJC。6.3.3参数智能感知6.3.3.1基本耙吸挖泥船IDSCS应具有耙齿入土深度、耙头拉力、耙头对地压力、轴封密封性、气蚀余量、泥泵效率、泵体振动、轴振动等参数的智能感知功能。6.3.3.2扩展耙吸挖泥船IDSCS宜具有耙头吸入浓度、耐磨块离地间隙（贴合度）、泥舱沉积物高

15、度、舱内混合物层析浓度分布、叶轮磨损、吹泥工况下管道浓度分布和混合物悬浮状态等参数的智能感知功能。6.3.4异常状态智能感知耙吸挖泥船IDSCS应具有以下功能：a)堵管，排泥管路堵塞；b)闷泵，泥泵吸入浓度过高、真空过大；c)闷耙，泥泵吸入真空过大、流速过低；d)压耙，耙头横向距离过大或过小；e)气蚀，泥泵内混合物液体汽化。6.3.5自主应对耙吸挖泥船IDSCS应具有堵管、闷泵、闷耙、压耙、气蚀异常状态的自主应对功能。6.4疏浚过程三维可视化功能6.4.1基本耙吸挖泥船IDSCS应具有以下三维功能：a)船体位置、航向、姿态实时显示和视角切换；b)疏浚机具工作状态实时显示；c)耙臂姿态实时显示；

16、T/CHIDA 0120236d)挖掘地形的实时重构。6.4.2扩展耙吸挖泥船IDSCS宜实时计算挖掘量和遗漏量，并在三维地形中实时更新。6.5性能耙吸挖泥船IDSCS宜满足以下性能要求：a)疏浚设备在线智能控制率不低于 85%，智能控制疏浚设备和参数参见附录 A；b)疏浚设备状态在线诊断率不低于 90%，疏浚设备在线诊断状态参见附录 B；c)疏浚过程三维可视化显示刷新时间不大于 2 秒。T/CHIDA 0120237附录A（资料性附录）智能控制疏浚设备和参数表A.1 智能控制疏浚设备和参数序号疏浚设备关键系统疏浚设备名称控制参数名称1卸泥系统1#泥门开度22#泥门开度33#泥门开度44#泥门

17、开度5.开度6N#泥门开度71#抽舱门开度82#抽舱门开度93#抽舱门开度104#抽舱门开度11.开度12N#抽舱门开度29溢流系统溢流筒行程30左溢流门开度31右溢流门开度32耙臂系统左耙头绞车绳长33左耙中绞车绳长34左弯管绞车绳长35左耙头 A 字架角度36左耙中 A 字架角度37左弯管 A 字架角度38左耙头对地角度39右耙头绞车绳长40右耙中绞车绳长41右弯管绞车绳长42右耙头 A 字架角度43右耙中 A 字架角度44右弯管 A 字架角度45右耙头对地角度46泥泵系统左泥泵转速47右泥泵转速48左泥泵轴端封水泵转速49左泥泵吸入端封水泵转速50左泥泵备用封水泵转速T/CHIDA 01

18、20238表A.1（续）序号疏浚设备关键系统疏浚设备名称控制参数名称51右泥泵轴端封水泵转速52右泥泵吸入端封水泵转速53右泥泵备用封水泵转速54高压冲水系统左高压冲水泵转速55右高压冲水泵转速561#蝶阀开关572#蝶阀开关583#蝶阀开关594#蝶阀开关60.开关61N#蝶阀开关74疏浚管系系统1#闸阀开关752#闸阀开关763#闸阀开关774#闸阀开关78.开关79N#闸阀开关90左吸口闸阀开度91右吸口闸阀）开度92闸阀冲洗泵（主）启停93闸阀冲洗泵（备用）启停94辅助系统1#液压泵运行95流量962#液压泵运行97流量983#液压泵运行99流量100.运行101流量1024#液压泵运

19、行103流量T/CHIDA 0120239附录B（资料性附录）疏浚设备在线诊断状态表B.1 疏浚设备在线诊断状态序号疏浚设备关键系统疏浚设备名称运行状态健康状态故障状态1卸泥系统1#泥门正在打开、正在关闭、停止、已打开、当前开度等泥门泄漏等打开超时、关闭超时、行程传感器故障等22#泥门33#泥门44#泥门5.6N#泥门71#抽舱门正在打开、正在关闭、停止、已打开、当前开度等异物卡住等打开超时、关闭超时、行程传感器故障等82#抽舱门93#抽舱门104#抽舱门11.12N#抽舱门13溢流系统溢流筒正在上升、正在下降、停止、上限位、下限位、当前高度等异物卡住等上升超时、下降超时、行程传感器故障等14

20、左溢流门正在打开、正在关闭、停止、已打开、当前开度等异物卡住等打开超时、关闭超时、行程传感器故障等15右溢流门16耙臂系统左耙头绞车正在收、正在放、停止、搁墩限位、上限位、吸口到位、钢丝绳松弛、当前绳长等编码器掉线等17左耙中绞车18左弯管绞车19左耙头 A 字架正在推出、正在收进、停止、外限位、内限位、角度等A 字架角度传感器故障等20左耙中 A 字架21左弯管 A 字架22左耙臂上耙管垂直角度、下耙管垂直角度、上耙管水平角度、下耙管水平角度、万向节角度等万向节角度过大、过小等水平角度传感器故障、垂直角度传感器故障等T/CHIDA 01202310表B.1（续）序号疏浚设备关键系统疏浚设备名

21、称运行状态健康状态故障状态23耙臂系统左波浪补偿器正在充油、正在放油、蓄能器压力、油缸压力、油缸行程等油缸行程传感器故障等24左耙头距离船舷水平距离、耙唇对地角度、耙头拉力、耙头纵倾、耙头横倾、耙头吸入浓度、耙齿入土深度、耐磨块离地间隙、耙头深度、压差等水平距离过大、过小等油缸行程传感器故障、压差传感器故障等25右耙头绞车正在收、正在放、停止、搁墩限位、上限位、吸口到位、钢丝绳松弛、当前绳长等编码器掉线等26右耙中绞车27右弯管绞车28右耙头 A 字架正在推出、正在收进、停止、外限位、内限位、角度等A 字架角度传感器故障等29右耙中 A 字架30右弯管 A 字架31右耙臂上耙管垂直角度、下耙管

22、垂直角度、上耙管水平角度、下耙管水平角度、万向节角度等万向节角度过大、过小等水平角度传感器故障、垂直角度传感器故障等32右波浪补偿器正在充油、正在放油、蓄能器压力、油缸压力、油缸行程等油缸行程传感器故障等33右耙头距离船舷水平距离、耙唇对地角度、耙头拉力、耙头纵倾、耙头横倾、耙头吸入浓度、耙齿入土深度、耐磨块离地间隙、耙头深度、压差、耙头高压冲水压力等水平距离过大、过小等油缸行程传感器故障、压差传感器故障等T/CHIDA 01202311表B.1（续）序号疏浚设备关键系统疏浚设备名称运行状态健康状态故障状态34泥泵系统左泥泵转速、电流、电压、功率等功率限制、变频器温度高、电机温度高、轴承箱滑油

23、压力低、齿轮箱滑油压力低、气蚀、振动频谱异常、叶轮磨损等浓度计故障、流量计故障、真空传感器故障、压力传感器故障、泥泵断轴等35右泥泵36左泥泵轴端封水泵压力、流量、转速等封水压力低流量计故障、压力传感器故障等37左泥泵吸入端封水泵38左泥泵备用封水泵39右泥泵轴端封水泵40右泥泵吸入端封水泵41右泥泵备用封水泵42高压冲水系统左高压冲水泵转速、电流、电压、功率等功率限制、变频器温度高、电机温度高、轴承箱滑油压力低、齿轮箱滑油压力低等流量计故障、压力传感器故障等43右高压冲水泵441#蝶阀正在开、正在关、已打开、已关闭等异物卡住等打开超时、关闭超时等452#蝶阀463#蝶阀474#蝶阀48.49

24、N#蝶阀50疏浚管路系统1#闸阀正在开、正在关、已打开、已关闭等异物卡住等打开超时、关闭超时等512#闸阀523#闸阀534#闸阀54.55N#闸阀56左吸口闸阀正在开、正在关、已打开、已关闭、异物卡住等打开超时、关闭超时、开度传感57右吸口闸阀T/CHIDA 01202312表B.1（续）序号疏浚设备关键系统疏浚设备名称运行状态健康状态故障状态58疏浚管路系统抽舱引水阀当前开度等异物卡住等打开超时等59闸阀冲洗泵（主）运行、停止、压力等压力低等压力传感器故障等60闸阀冲洗泵（备）61辅助系统主液压油柜液位、温度等液位低、温度高等液位传感器故障、温度传感器故障等62耙唇液压油柜液位、温度等631#液压泵运行、停止、流量、压力等64652#液压泵66673#液压泵6869.7071N#液压泵72