耙吸疏浚监控平台 【技术领域】
本发明涉及一种耙吸挖泥船疏浚施工的监控技术，具体是一种多系统的、集成化、平台化、网络化的耙吸疏浚监控平台。
背景技术
耙吸挖泥船是一个复杂的疏浚系统，施工效率受到船舶航行、船舶方位，潮水、耙头位置，泥泵转速等多种挖泥工况参数的影响，为了提高疏浚效率，必须将各种工况参数进行采集、综合、分析，以获得最佳的施工解决方案。目前，影响耙吸挖泥船疏浚效率的主要问题是：
1、各疏浚子系统功能相对独立，缺少信息共享，导致船舶很难工作于一个较佳的疏浚状态。
2、耙吸挖泥船的航行和疏浚在功能上严重分开，各自形成独立的控制和监控，同时系统较为分散，操作很难顾及到，直接影响了疏浚效率。
3、施工疏浚很少能够及时进行综合分析，而疏浚的工况又是复杂多变的，如果一些低效的操作方法得不到及时改进，同样影响疏浚效率。
4、系统冗余不够，某些单个系统出现故障就影响施工，更换后参数不易恢复。
【发明内容】
本发明为克服现有技术的不足，提供了一种集操纵控制、计算机显示、数据处理与分析于一体的整船耙吸疏浚监控平台。
本发明采用的技术方案是：包括施工软件、历史曲线回放、工程制作、土方计算、计算机服务程序、报表打印和图形编辑器，其特征是：所述的施工软件包括船舶定位系统，在耙管安装一系列的传感器，通过计算机串行通信口与GPS定位系统相连，获得船舶的三维定位信息，并且集成了AIS和雷达信息的航行监控、施工设备监控和施工过程监控。
本发明集合了电子海图技术，雷达技术，计算机图形技术，网络技术等，将挖泥船的施工数据经过采集，运算，处理，分析，综合等步骤，为用户提供实时，精确，有效的施工解决方案，从而有效的提高了挖泥疏浚施工的产量，也提高了船舶的安全性。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的监控原理框图。
【具体实施方式】
本发明包括船舶定位系统、疏浚监控系统、产量统计系统、施工分析系统、数据传输系统。如图1所示，从软件结构上可以划分为以下几个部分：硬件接口模块(Hardware.Dll)、界面显示模块(DrawWindow.Dll)、参数设置模块(Parameter.Dll)、简易组态软件(CGEdit.Exe)、图元显示模块(DeviceMeta.Dll)、文件传输模块(FileTrans.Dll)、工程文件处理模块(Project.Dll)、分析数据记录模块(Assistant.Dll)、历史数据分析程序(HistroyCurve.Exe)、数据服务中心及网络传输(CtlServer.Exe)、校正模块(Adjust.Dll)、主监测程序(DredgeConstruct.Exe)、平面定位文件制作(ProjectMaker.Exe)。
船舶定位系统：包括船舶的船位、耙臂在水下姿态、耙头深度、位置等信息。系统可以导入电子海图，通过采集船上的DGPS、罗经信号将船位显示在电子海图中，同时采集AIS和雷达信号，将在施工区域一定范围内的船舶、障碍物等信息也显示在屏幕上；耙臂的姿态主要通过在耙臂上安装角度传感器(垂直传感器和水平传感器)以及在吸口处安装吸口到位传感器来获得；耙头深度则主要有吸口深度传感器、垂直传感器和耙头的高度来决定，其中吸口吃水传感器用来确定耙臂的基准点；根据船体的方位和耙臂的水平角度，即可计算出耙臂的水平方位和耙头的精确位置。
疏浚监控系统：包括疏浚工程重要参数的监测以及一些疏浚设备的控制。根据船上安装的吃水传感器(艏吃水传感器、艉左吃水传感器、艉右吃水传感器、左舯吃水传感器、右舯吃水传感器)、雷达液位传感器、浓度计、流量计的信号值来计算和显示船舶吃水和装载的基本信息。通过左右操耙手工作计算机可以同步控制左右耙的动作，以及泥门动作。
产量统计系统：通过浓度计、流量计(包括对左进舱泥浆和右进舱泥浆浓度和流量的测量)来计算舱内装泥量。
施工分析系统：通过对一定时间内的施工数据进行分析，得出施工区域大致得工况，从而给出改进方案。
数据传输系统：将工业以太网同企业网相连接，使得公司可以共享船舶实时得施工参数，方便企业对施工船舶的管理，并且为船舶提供专家级的技术支持。
1、硬件接口程序CtlServer.Exe主要功能：
-对硬件的接口进行组态；
-对硬件信号进行数字化处理、解码、转换、运算；
-接收网络上发布的命令；向服务器发送申请数据命令；
-自动判断信号的有效性，进行冗余过程处理；
-对施工过程数据的记录保存
2、工程文件制作
施工设计的可执行文件名称为ProjectMaker.Exe，在安装目录的\bin\子目录下，该施工设计程序可以认为是耙吸疏浚监控平台应用环境的设计平台。
施工设计不接入任何硬件驱动，是后台处理制作软件，因此该设计工作可在其他计算机如项目部计算机，或船上其它计算机完成，然后将文件复制到服务器即可。施工设计程序具备以下基本功能：
-工程名称管理
-断面设计(航道设计)
-跟踪线设计
-已挖掘断面设计
-已挖掘工程线浏览
-XYZ文件转换为MTX文件
-潮位站设计
-根据过耙轨迹线设置浅点文件
-根据三维地形标注浅点闪光报警设置
3、组态窗口编辑器
组态窗口编辑器可执行文件的名称是CGEdit.Exe，在安装目录下的BIN子目录下。
组态软件在目前一些工业监控系统中普遍被使用，它也是耙吸疏浚监控平台系统中一个重要的部分。
在组态编辑器中，系统提供了一个图元库，疏浚船舶的基本设备在库中都有与之相对应的图元，比如柴油机、泥泵、波浪补偿器、离合器等。用户可以根据具体需要，将这些图元整合在一个界面中，来模拟一个监控现场。
组态的优点是显而易见的：工作人员可以将任意的图元在一个界面中进行组合而不需要专业软件人员进行修改源代码进行窗口图元的重新组合。
4.施工程序DredgeConstruct.Exe
DredgeConstruct主要功能：
-窗口的组合与显示
-数据存储
-参数设置及参数调整
从功能上，窗口划分为四大块：
-平面定位、耙管指示、吃水装载等内容，即“窗口管理器1”中的内容
-实时曲线查看功能，即“窗口管理器2”中的内容
-三维船体及地形显示功能，即“窗口管理器-3D”中的内容
-组态窗口的显示，即“组态窗口管理器”中的内容
5.DIG文件编辑器
本软件提供了一个后台背景制作工具，对于操作人员来说，AutoCAD软件是一个比较难以掌握的大型软件。而在耙吸挖泥船上，如果使用AutoCAD制作背景文件，也仅仅使用了AutoCAD中极少的功能，并且AutoCAD不支持经纬度输入，还需要其它的软件首先将经纬度转换为本地坐标，然后在AutoCAD中输入。
DIG文件编辑器将AutoCAD中常用的平面制作功能提取出来，并且支持经纬度直接输入，构成一个小型的DIG文件编辑软件，对于操作人员来说，此软件更易于掌握，在关于经纬度输入方面更简单。
DIG文件编辑器具备以下功能：
-支持几十种图元的编辑
-支持DXF R12文件的读入
-支持航道文件的读入
-支持经纬度输入
6.历史曲线回放
历史曲线分析系统的可执行文件名称为HistoryCurve.exe，在安装目录的\bin\子目录下。
历史曲线是后台运行的系统，与前台的施工软件、硬件配置等信息无关。
该系统可以通过设定时间段，对工程中存放的各种历史数据的读取，再现本船在该时间段内施工的全部状况。用户可以通过该程序对某一阶段施工情况进行总结、分析。
耙吸疏浚监控平台系统记录了以下数据文件：
-轨迹线文件
-24小时完整的数据记录
-分析数据记录
-AIS数据记录
-浅点文件记录
该程序可分为两个部分：历史数据回放和历史数据分析7.工程量计算
土方量计算的可执行文件名称为“Earthwork.exe”，其安装目录在bin子目录下。土方量计算程序无须任何硬件接口，属于后台运行程序，主要用于查看和计算已完成和未完成的工程量。主要实现以下功能：
-查看断面视图：以视图方式显示设计和已挖断面，并标出超挖和剩余的工程量。
-计算工程量：根据给出的设计断面和已挖断面的数据计算出剩余和超挖的工程量。
本发明有“绞吸疏浚监控平台”和“耙吸疏浚监控平台”两个版本，疏浚施工要求较高的就是定位精度，本发明通过计算机串行通信口与GPS定位系统相连，获得船舶的定位信息，同时，结集合电子海图，实现船舶的定位。再通过在“非自航绞吸式挖泥船”的桥架和“自航耙吸式挖泥船”的耙管安装一系列的传感器，从而实现绞刀头及耙头在水下的精确三维定位。通过与西门子PLC的程序接口，实现的控制系统的集成化，任何控制都可以通过电脑屏幕来实现，并且对每一步控制都做记录，分析，方便了系统维护，故障分析。通过与ADAM5000系统的接口，实现机舱监测系统的集成化，报警系统的远程化。通过与GPRS无线路由器的接口实现的系统数据的远程传输。