CN107097924B - 一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置。该作业船由船体、侧桨、推进器、转向机构和监控系统构成。其中侧桨和推进器均具有调向功能，提供多方向的推力，同时推进速度可调节；监控系统包括船上控制系统和岸上监控系统；船上控制系统用于控制推进器和侧桨，监测作业船运动时的状态并将信息实时返回岸上监控系统；岸上监控系统用于接收船上控制系统反馈的作业船运动信息并能够根据需要发送相关的控制命令，辅助作业船的运动；本发明提出的作业船在线自动控制装置，实现了作业船在多种运动方式下的高效航行，增强了作业船运动控制的灵活性，可有效抵抗风和水流对作业船的影响，在风浪的干扰下使作业船于目标点处保持稳定。

Description

一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置
技术领域
本发明属于湖泊环境监测领域，具体涉及到一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置。
背景技术
作业船在湖泊、水库等地的水环境监测与采样活动中发挥着重要的作用。随着在线水环境监测等技术的发展以及原位样品采集等要求的提出，对作业船的相关运动控制要求也不断提高。使用作业船在水面开展作业能够提高水环境监测与采样的效率，从而获取真实有效的信息。
当前一般的水环境监测与采样活动方式是工作人员驾驶普通作业船只，驶向事先确定好的目标点处，利用水质监测设备在线测量目标点处的水质参数，同时使用采样工具采集水体等样本。这种方式在实际工作中往往费时费力且准确性不高。由于目标点的确定只是根据人工目测大致圈定的一个范围，有时会与真实目标点存在很大的偏差；而且作业船只容易受到风浪的影响，在作业过程中常会偏离目标点较远的地方，工作人员只好重新将作业船只调整回预设的目标点处继续开展未完的监测与采样活动。这样的水面作业活动与原位水质监测、真实样品采集的要求明显不符。随着技术的不断进步，复杂条件和复杂形态的船体自动控制成为可能。例如专利申请号201510760176.1公布的一种水域多功能监测无人船，通过无人控制技术，其无人船集环境监测、水质监测、水质采样等于一体，提高作业船的效率；专利申请号201420260031.6公布的无线控制导航的船用推进器，其使用一个主动力马达和一个转向马达作为推进器系统控制船的运动，这和通常的主推进器加舵机系统类似；专利申请号201510363887.5公布的动态定位系统和方法，根据天气信息(如风、高流速或大浪)调节船舶的航向，实现船舶运行功率的最小化。这些专利虽然在作业船的多功能监测、定位导航、运行功率最小化上提高了不少，但是它们大多采用传统动力系统，运动控制不够精细灵活，尤其是在风浪环境的干扰下，不能很好地实现作业船的高效航行和船体稳定，这样也对湖库环境下的水质原位监测与真实样品采集带来不便。
综上所述，现有的作业船在水面的运动方式不够精细灵活，尤其在风浪扰动下更难以为定点持续水上作业提供稳定的环境。需要设计出运动灵活且能够在风浪扰动下实现在水面定点持续稳定的在线自动控制装置，提高作业船只的工作效率。
本发明研究在国家自然科学基金委科学仪器基础研究专项项目(51327004)资助下完成。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置。该作业船及其控制装置适用于河流、湖泊、水库等地的采样活动，尤其适用于定点长时间持续采样活动，具有运动控制灵活，在风浪环境的干扰下能够高效航行和保持船体稳定的特点，同时也具有避障、在线自动定位等功能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置，所述作业船主要包括船体、侧桨、推进器、转向机构和监控系统。船体是作业船的基础；侧桨共有两个，即左侧桨和右侧桨，它们提供改变作业船运动方向的动力，被对偶安装在作业船的左右两侧船身上，构成一对对偶侧桨；推进器安装在作业船尾处，是作业船的主推进器，用于提供作业船前进运动方向上的动力；转向机构用于改变推进器和侧桨的推进方向；监控系统用于监测作业船的运行状态，控制作业船的运动。
所述作业船的运动由对偶侧桨和推进器的共同配合工作进行调整，其中，所述对偶侧桨和推进器均具有调向调速的功能。所述作业船对偶侧桨和推进器的调向功能由转向机构完成。
当以左侧桨转向调节时，所述作业船的转向机构从上到下包括转向密封箱、水密接头、步进电机、蜗轮蜗杆箱、第一连接杆、连接器、第二连接杆。其中步进电机和蜗轮蜗杆箱的底座通过螺栓螺母固定在转向密封箱中，转向密封箱的底座通过螺栓螺母固定在作业船上。步进电机的转动轴通过联轴器和蜗轮蜗杆箱中的蜗杆轴连接，蜗轮蜗杆箱通过步进电机带动蜗杆的转动使得蜗轮转动。蜗轮蜗杆的传动比例是已知的，因此通过步进电机的转动角度可以控制蜗轮的转动角度。同时，蜗轮蜗杆箱具有自锁功能，只能通过蜗杆的转动带动蜗轮，而不能反向传动，保证了转向机构的稳定性与安全性。蜗轮中间孔连接上第一连接杆的一端、第一连接杆另一端与连接器连接，连接器是机械密封件，连接器另一端连接第二连接杆，第二连接杆与侧桨进行固定连接。连接器安装在作业船的底部，贯通船体，通过使用连接器，一方面使得第一连接杆的转动带动第二连接杆的转动，从而有效调节侧桨的转动角度，另一方面连接器作为机械密封提供密封防水作用。此外，侧桨的电机控制线和步进电机的控制线从转向密封箱上部的水密接头处伸出，连接到控制系统中，由控制系统控制侧桨的转速和转向。所述的转向机构同样适用于右侧桨(2-2)和推进器(3)的转向控制。
所述的监控系统包括船上控制系统和岸上监控系统。船上控制系统用于控制推进器和对偶侧桨的工作，从而使作业船能够以不同运行形式的需要运行，同时船上控制系统用于监测作业船运动时的状态并将信息实时返回岸上监控系统；岸上监控系统用于接收船上控制系统反馈的作业船运动信息并能够根据需要发送相关的控制命令，辅助作业船的运动。
所述的船上控制系统安装在作业船上，主要由控制单元、动力驱动单元、导航单元、避障单元、风浪监测单元、船上无线通信单元、手持操作器、电源管理单元和控制盒构成。所述的控制单元是整个船上控制系统的核心，由单片机构成，与动力驱动单元、导航单元、避障单元、风浪监测单元和船上无线通信单元相连接，用于监测作业船运行时的各信息并发送相应控制命令控制对偶侧桨和推进器的工作；所述的动力驱动单元用于驱动对偶侧桨和推进器，主要接收控制单元发出的控制信号，从而输出驱动信号控制对偶侧桨和推进器，使它们按照不同转向角度和转动速度运行；所述的导航单元主要包括GPS定位模块和电子罗盘模块，GPS定位模块用于提供作业船的实时定位信息，电子罗盘模块用于提供作业船的实时航向信息，导航单元在整个作业船的运行过程中提供定位导航信息，作为控制单元的输入信息；所述的避障单元包括超声波传感器模块和摄像模块，超声波传感器模块用于监测作业船运行中前方一定距离内是否存在障碍物，摄像模块用于拍摄作业船运行时的工作画面，辅助工作人员更好地监控作业船的运行；所述的风浪监测单元包括风速风向监测模块和水流监测模块，用于获取水面风浪信息，为作业船的运行和在目标点处保持船体的稳定提供参考信息；所述的船上无线通信单元用于向岸上监控系统发送控制单元监测的各个信息，从而实现在岸上能够对作业船的运行状况实时监控；所述的手持操作器以单片机为核心，有手动按钮等，用于手动控制作业船的运动，包括船体的前进、后退、转向等；所述的电源管理单元通过使用大容量的蓄电池为推进器和对偶侧桨供电，同时使用多个电压转换模块，提供多种不同规格的电压，为船上控制系统的各单元供电，保证各设备的正常运行；所述的控制盒装载控制单元和动力驱动单元，起到保护作用。
所述的控制单元根据预先设定好的作业船航行信息和实时感知到的外部环境信息，如定位信息、航向信息、风浪信息、通过计算处理输出控制信号至动力驱动单元，由动力驱动单元输出信号控制转向机构中步进电机的转动角度以及对偶侧桨和推进器的转动速度，从而使得作业船能够以所需要的多种运动形式运动。所述的控制单元和动力驱动单元安装在一个控制盒中，控制盒上安装有多个水密接头，用于伸出连接线，连接推进器、对偶侧桨、步进电机以及其他船上控制系统的构成单元，控制盒的底座通过螺栓螺母固定在作业船中。
所述的岸上监控系统由手持遥控器、计算机终端和岸上无线通信单元构成。所述的手持遥控器可以实现无线遥控的功能，当作业船工作需要时通过手持遥控器以手动控制方式操作作业船的运动，包括前进、后退、转向等；所述的计算机终端用于监控作业船的运行状态，包括显示船上控制系统发送来的作业船运行时的各项数据信息，如航行轨迹、风浪信息、障碍物信息、视频信息等，同时计算机终端用于辅助作业船的运行，必要时可以通过相关操作触发作业船的前进、后退及转向等的控制信号；所述的岸上无线通信单元用于与船上无线通信单元建立通信，实现船上控制系统和岸上监控系统之间的信息传输。
本发明提出的一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置，通过使用具有变向可调速的推进器和对偶侧桨，使作业船的运动控制更加灵活，实现高效航行；利用风浪监测单元获知水面风浪的信息作为作业船姿态调节的参考，有效抵抗风和水流对作业船的影响；通过推进器和对偶侧桨的联合工作，保持船体在目标点处的持续稳定。对于需要在目标点处开展一定时间作业的工作者来说，能极大提高其工作效率。
附图说明
图1为本发明湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置作业船的示意图；
图2为本发明湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置转向机构的示意图；
图3为本发明湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置转向机构密封箱示意图；
图4为本发明湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置转向机构传动示意图；
图5为本发明湖库对偶变向侧桨自动控制作业船的监控系统构成图；
图6为本发明种湖库对偶变向侧桨自动控制作业船的控制盒示意图；
图7为本发明湖库对偶变向侧桨自动控制作业船的操作流程图。
其中：1船体；2侧桨；2-1左侧桨；2-2右侧桨；3推进器；4转向机构；4-1转向密封箱；4-2水密接头；4-3步进电机；4-4蜗轮蜗杆箱；4-5第一连接杆；4-6连接器；4-7第二连接杆；5船上控制系统；5-1控制单元；5-2动力驱动单元；5-3导航单元；5-4避障单元；5-4-1超声波传感器模块；5-4-2摄像模块；5-5风浪监测单元；5-5-1风速风向监测模块；5-5-2水流监测模块；5-6手持操作器；5-7船上无线通信单元；5-8电源管理单元；5-9控制盒；5-10水密接头；6岸上监控系统；6-1手持遥控器；6-2计算机终端；6-3岸上无线通信单元。
具体实施方式
以下是结合技术方案(和附图)详细叙述本发明的具体实施方式。
一种湖库对偶变向侧桨自动控制作业船具体说明如下：
图1-图7是本发明一种湖库对偶变向侧桨自动控制作业船的实施例。
参见图1，本发明一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置作业船的示意图。
一种湖库对偶变向侧桨自动控制作业船，所述作业船主要包括船体1、侧桨2、推进器3、转向机构4和监控系统。船体1是作业船的基础；侧桨2共有两个，即左侧桨2-1和右侧桨2-2，它们提供改变作业船运动方向的动力，被对偶安装在作业船的左右两侧船身上，构成一对对偶侧桨；推进器3安装在作业船尾处，是作业船的主推进器，用于提供作业船前进运动方向上的动力；转向机构4用于改变推进器3和侧桨2的推进方向；监控系统用于监测作业船的运行状态，控制作业船的运动。
所述作业船的运动由对偶侧桨2和推进器3的共同配合工作进行调整。其中，所述对偶侧桨2和推进器3均具有调向调速的功能。所述作业船对偶侧桨和推进器的调向功能由转向机构4完成。
参见图2，本发明一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置转向机构的示意图；参见图3，本发明一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置转向机构密封箱示意图；参见图4，本发明一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置转向机构传动示意图。
以左侧桨2-1的转向调节为例，所述作业船的转向机构4从上到下包括转向密封箱4-1、水密接头4-2、步进电机4-3、蜗轮蜗杆箱4-4、第一连接杆4-5、连接器4-6、第二连接杆4-7。其中步进电机4-3和蜗轮蜗杆箱4-4的底座通过螺栓螺母固定在转向密封箱4-1中，转向密封箱4-1的底座通过螺栓螺母固定在作业船上。步进电机4-3的转动轴通过联轴器和蜗轮蜗杆箱4-4中的蜗杆轴连接，蜗轮蜗杆箱4-4通过步进电机带动蜗杆的转动使得蜗轮转动。蜗轮蜗杆的传动比例是已知的，因此通过步进电机4-3的转动角度可以控制蜗轮的转动角度。同时，蜗轮蜗杆箱4-4具有自锁功能，只能通过蜗杆的转动带动蜗轮，而不能反向传动，保证了转向机构的稳定性与安全性。蜗轮中间孔连接上第一连接杆4-5的一端、第一连接杆4-5另一端与连接器4-6连接，连接器4-6是机械密封件，连接器4-6另一端连接第二连接杆4-7，第二连接杆4-7与左侧桨2-1进行固定连接。连接器4-6安装在作业船的底部，贯通船体，通过使用连接器4-6，一方面使得第一连接杆4-5的转动带动第二连接杆4-7的转动，从而有效调节左侧桨2-1的转动角度，另一方面连接器4-6作为机械密封提供密封防水作用。此外，左侧桨2-1的电机控制线和步进电机4-3的控制线从转向密封箱4-1上部的水密接头4-2处伸出，连接到控制系统中，由控制系统控制左侧桨2-1的转速和转向。
所述的转向机构同样适用于右侧桨2-2和推进器3的转向控制。
参见图5，本发明一种湖库对偶变向侧桨自动控制作业船的监控系统构成图，参见图6，本发明一种湖库对偶变向侧桨自动控制作业船的控制盒示意图。
所述的监控系统包括船上控制系统5和岸上监控系统6。船上控制系统5用于控制推进器3和对偶侧桨2的工作，从而使作业船能够以不同运行形式的需要运行，同时船上控制系统5用于监测作业船运动时的状态并将信息实时返回岸上监控系统6；岸上监控系统6用于接收船上控制系统5反馈的作业船运动信息并能够根据需要发送相关的控制命令，辅助作业船的运动。
所述的船上控制系统5安装在作业船上，主要由控制单元5-1、动力驱动单元5-2、导航单元5-3、避障单元5-4、风浪监测单元5-5、手持操作器5-6、船上无线通信单元5-7、电源管理单元5-8和控制盒5-9构成。所述的控制单元5-1是整个船上控制系统5的核心，由单片机构成，与动力驱动单元5-2、导航单元5-3、避障单元5-4、风浪监测单元5-5和船上无线通信单元5-7相连接，用于监测作业船运行时的各信息并发送相应控制命令控制对偶侧桨2和推进器3的工作；所述的动力驱动单元5-2用于驱动对偶侧桨2和推进器3，主要接收控制单元5-1发出的控制信号，从而输出驱动信号控制对偶侧桨2和推进器3，使它们按照不同转向角度和转动速度运行；所述的导航单元5-3主要包括GPS定位模块和电子罗盘模块，GPS定位模块用于提供作业船的实时定位信息，电子罗盘模块用于提供作业船的实时航向信息，导航单元5-3在整个作业船的运行过程中提供定位导航信息，作为控制单元5-1的输入信息；所述的避障单元5-4包括超声波传感器模块5-4-1和摄像模块5-4-2，超声波传感器模块5-4-1用于监测作业船运行中前方一定距离内是否存在障碍物，摄像模块5-4-2用于拍摄作业船运行时的工作画面，辅助工作人员更好地监控作业船的运行；所述的风浪监测单元5-5包括风速风向监测模块5-5-1和水流监测模块5-5-2，用于获取水面的风浪信息，为作业船的运行和在目标点处保持船体的稳定提供参考信息；所述的手持操作器用于以手动方式控制作业船的运动，以单片机为核心，通过其上的按钮等控制推进器3和对偶侧桨2的推进方向和速度，从而实现作业船前进、后退与转向等动作；所述的船上无线通信单元5-7用于向岸上监控系统6发送信息，从而实现在岸上能够对作业船的运行状况实时监控；所述的电源管理单元5-8通过使用大容量的蓄电池为推进器3和对偶侧桨2供电，同时使用多个电压转换模块，提供多种不同规格的电压，为船上控制系统5的各单元供电，保证各设备的正常运行；所述的控制盒5-9装载控制单元5-1和动力驱动单元5-2，起到保护作用。
所述的控制单元5-1根据预先设定好的作业船航行信息和实时感知到的外部环境信息，如定位信息、航向信息、风浪信息、通过计算处理输出控制信号至动力驱动单元5-2，由动力驱动单元5-2输出信号控制转向机构4中步进电机4-3的转动角度以及对偶侧桨2和推进器3的转动速度，从而使得作业船能够以所需要的多种运动形式运动。所述的控制单元5-1和动力驱动单元5-2安装在一个控制盒5-9中，控制盒5-9上安装有多个水密接头5-10，用于伸出连接线，连接推进器3、对偶侧桨2、步进电机4-3以及其他船上控制系统5的构成单元，控制盒5-9的底座通过螺栓螺母固定在作业船中。
所述的岸上监控系统6由手持遥控器6-1、计算机终端6-2和岸上无线通信单元6-3构成。所述的手持遥控器6-1可以实现无线遥控的功能，当作业船工作需要时通过手持遥控器6-1以手动控制方式操作作业船的运动，包括前进、后退、转向等；所述的计算机终端6-2用于监控作业船的运行状态，包括显示船上控制系统5发送来的作业船运行时的各项数据信息，如航行轨迹、风浪信息、障碍物信息、视频信息等，同时计算机终端6-2用于辅助作业船的运行。必要时可以通过相关操作触发作业船的前进、后退及转向等的控制信号；所述的岸上无线通信单元6-3用于与船上无线通信单元5-7建立通信，实现船上控制系统5和岸上监控系统6之间的信息传输。
参见图7，本发明一种湖库对偶变向侧桨自动控制作业船的操作流程图。该自动控制作业船的操作步骤如下：
步骤1：航行路线的设定：在出发前，根据出船作业任务的需求，预先拟定出发点和多个目标点，参考作业区域的地图，设定好作业船的航行路线，将航行路线信息存入作业船的船上控制系统5的控制单元5-1中。
步骤2：工作状态的检测：将作业船安放在出发点处，检查船上各项设备是否正常运行，包括对偶侧桨2、推进器3和船上控制系统5。如果工作正常在开启工作，如果工作不正常则开展相关维修。
步骤3：作业船运动控制：开启作业船的推进器3和对偶侧桨2，推动作业船沿着制定好的航行路线前行。在作业船行进过程中，通过船上导航单元5-3实时反馈导航信息，通过风浪监测单元5-5实时获取作业船在水面受到的风速和水流速度。控制单元5-1根据预定航行路线、实时导航信息以及风浪信息，控制推进器3和对偶侧桨2的运动方向和速度，在风浪扰动下实现作业船前进、平推、旋转等多种运动方式下的高效航行。在航行路线需要转弯的地方，根据事先计算好的转向角以及作业船导航单元5-3实时测量的航向角，通过控制单元5-1计算作业船需要转向的实际角度并据此输出信号控制推进器3和对偶侧桨2的推进方向和速度。
步骤4：作业船偏航调整：设置一定的阈值范围T1，在作业船的运行中通过导航单元5-3实时反馈作业船的位置信息，检测作业船是否偏离航行路线，若偏离路线则通过控制单元5-1根据实际偏离航线的情况控制推进器3和对偶侧桨2的工作方式，使作业船返回航行路线，若未偏离则作业船继续行驶。
步骤5：作业船避障调整：设置一定的阈值范围T2，在该范围内通过避障单元5-4的超声波传感器模块5-4-1检测作业船的前方是否存在障碍物，若有障碍物则通过调整推进器3和对偶侧桨2的工作方式，小范围内改变航行路线躲避障碍物，若没有则继续行驶。同时在作业船运行过程中，避障单元5-4中的摄像模块5-4-2实时返回作业船运行时的视频信息至岸上监控系统6，根据实际情况，必要时通过岸上监控系统6中的手持遥控器6-1操作作业船的运行，通过计算机终端6-2实时监测显示作业船的运行状态并根据实际需求开展辅助控制。
步骤6：稳定状态的保持：作业船行驶至目标点处，根据风浪监测单元5-5监测的信息，通过推进器3和对偶侧桨2的配合工作，调整船体姿态，使作业船的推进力与风浪阻力相平衡，从而使作业船在风浪的扰动下于目标点处保持船体的稳定。设置一定的阈值T3，通过导航单元5-3监测作业船的位置信息，计算作业船与目标点的偏差，如果偏差超过阈值则通过控制单元5-1调整推进器3和对偶侧桨2的工作，使作业船重返目标点处，如果偏差未超过阈值，则继续保持船体姿态。等待作业船在目标点处的作业完成或者设定T时间后，开始前往下一个目标点，直至采样活动结束，作业船返航回到出发点。
最后应该说明：本说明书虽然通过具体的实施方式详细描述了本发明的具体构成，但是本领域的技术人员应该清楚，本发明并不局限于上述实施例的描述范围，在本专利的实质范围内，进行的各种修改和替换，都应属于本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置，其特征在于，所述作业船主要包括船体(1)、侧桨(2)、推进器(3)、转向机构(4)和监控系统；所述侧桨(2)对偶安装在作业船的左右两侧船身上，构成一对对偶侧桨，提供改变作业船运动方向的动力；所述的推进器(3)安装在作业船尾处，提供作业船前进方向上的动力；所述的转向机构(4)用于改变推进器(3)和侧桨(2)的推进方向；所述的监控系统提供作业船的运动控制及状态监测，包括船上控制系统(5)和岸上监控系统(6)；
所述的船上控制系统(5)由控制单元(5-1)、动力驱动单元(5-2)、导航单元(5-3)、避障单元(5-4)、风浪监测单元(5-5)、手持操作器(5-6)、船上无线通信单元(5-7)、电源管理单元(5-8)和控制盒(5-9)构成；所述的控制单元(5-1)为船上控制系统(5)的核心，与其他单元相连接，用于监测作业船运行时的各信息并发送相应控制命令；所述的动力驱动单元(5-2)用于驱动对偶侧桨(2)和推进器(3)的运行；所述的导航单元(5-3)用于提供作业船的实时定位导航信息；所述的避障单元(5-4)包括超声波传感器模块(5-4-1)和摄像模块(5-4-2)，用于监测作业船运行时的障碍物并反馈运行时的视频信息；所述的风浪监测单元(5-5)包括风速风向监测模块(5-5-1)和水流监测模块(5-5-2)，用于获取水面风浪信息；所述的手持操作器(5-6)通过手动方式控制作业船运动；所述的船上无线通信单元(5-7)用于向岸上监控系统(6)传输信息；所述的电源管理单元(5-8)为推进器(3)、对偶侧桨(2)和船上控制系统(5)的各单元供电；所述的控制盒(5-9)装载控制单元(5-1)和动力驱动单元(5-2)，起保护作用；
所述的岸上监控系统(6)由手持遥控器(6-1)、计算机终端(6-2)和岸上无线通信单元(6-3)构成；所述的手持遥控器(6-1)具有无线遥控的功能，以手动控制方式操作作业船运动，包括前进、后退或转向；所述的计算机终端(6-2)用于监控作业船的运行状态；所述的岸上无线通信单元(6-3)用于与船上无线通信单元(5-7)建立通信，实现船上控制系统(5)和岸上监控系统(6)之间的信息传输。
2.根据权利要求1所述的一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置，其特征在于，当以左侧桨(2-1)转向调节时，所述作业船的转向机构(4)从上到下包括转向密封箱(4-1)、水密接头(4-2)、步进电机(4-3)、蜗轮蜗杆箱(4-4)、第一连接杆(4-5)、连接器(4-6)、第二连接杆(4-7)；其中步进电机(4-3)和蜗轮蜗杆箱(4-4)的底座固定在转向密封箱(4-1)中，转向密封箱(4-1)的底座固定在作业船上；步进电机(4-3)的转动轴通过联轴器和蜗轮蜗杆箱(4-4)中的蜗杆轴连接，蜗轮蜗杆箱(4-4)通过步进电机带动蜗杆转动，进而带动蜗轮转动，通过步进电机(4-3)的转动角度控制蜗轮的转动角度；同时，蜗轮蜗杆箱(4-4)具有自锁功能，只能通过蜗杆的转动带动蜗轮，而不能反向传动，保证转向机构的稳定性与安全性；蜗轮中间孔连接上第一连接杆(4-5)的一端、第一连接杆(4-5)另一端与连接器(4-6)连接，连接器(4-6)是机械密封件，连接器(4-6)另一端连接第二连接杆(4-7)，第二连接杆(4-7)与左侧桨(2-1)进行固定连接；连接器(4-6)安装在作业船的底部，贯通船体，通过采用连接器(4-6)，一方面保证第一连接杆(4-5)的转动带动第二连接杆(4-7)的转动，调节左侧桨(2-1)的转动角度，另一方面连接器(4-6)能够起到密封防水作用；此外，左侧桨(2-1)的电机控制线和步进电机(4-3)的控制线从转向密封箱(4-1)上部的水密接头(4-2)处伸出，连接至控制系统中，由控制系统控制左侧桨(2-1)的转速和转向；所述的转向机构同样适用于右侧桨(2-2)和推进器(3)的转向控制。
3.根据权利要求1或2所述的一种湖库作业船对偶变向侧桨在线自动控制装置，其特征在于，所述的导航单元主要包括GPS定位模块和电子罗盘模块，所述的GPS定位模块用于提供作业船的实时定位信息，所述的电子罗盘模块用于提供作业船的实时航向信息。
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