CN114013589B - 一种自主执行采砂任务的智能采砂船 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自主执行采砂任务的智能采砂船包括：船体，用以承载部件；出料管，用以输出中转箱中的砂石；吸砂管，用以输送采集的砂石；中转箱，用以中转砂石；吸砂管调节单元，用以调节所述吸砂管的位置；储料单元，用以储存砂石，其相对的设置在所述船体内部的两侧，并每侧包含若干储料室；运料单元，用以接收所述出料管输出的砂石的运料箱和传送带；排水装置，其与各储料室相连，用以排出所述储料室内的水；平衡装置，用以利用水流以保持船体平衡；控制中心，其包括驱动电机和控制单元。通过本发明可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及采砂船技术领域，尤其涉及一种自主执行采砂任务的智能采砂船。
背景技术
采砂船是一种开采水下砂矿床或松散物料的浮动式采选联合装置，利用安装在平底船头的挖掘机构采掘矿砂，并提升至船上的料仓，经圆简筛的碎散、洗涤、分级后，筛下含矿的细粒物料自流进入粗选溜槽或跳汰机粗选。现有的采砂船在使用时，存在无法精准的维持采砂船在工作时船体的平衡性，导致采砂船工作效率低的问题。
发明内容
为此，本发明提供一种一种自主执行采砂任务的智能采砂船，用以克服现有技术中存在无法精准的维持采砂船在工作时船体的平衡性，导致采砂船工作效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供自主执行采砂任务的智能采砂船，包括：
船体，用以承载部件，船体两侧分别设置若干均匀分布的用以检测船体没入水中的深度的第一液位传感器；
中转箱，其与所述船体相连，用以中转砂石，中转箱的一端设置有输出中转箱中的砂石的出料管，另一端设置有输送采集的砂石吸砂管；
吸砂管调节单元，其与所述中转箱相连，用以调节所述吸砂管的位置；
储料单元，包括若干个用以储存砂石的储料室，储料室分别设置在所述船体内部的两侧；
运料单元，包括设置在所述出料管正下方用以接收所述出料管输出的砂石的运料箱和传送带；
排水装置，其分别与各所述储料室相连，用以排出各所述储料室内的水；
平衡装置，包括对向设置在所述船体两侧的第一平衡装置和第二平衡装置，用以保持船体平衡，平衡装置中还设置有第三流速传感器，用以分别检测所述第一平衡装置和第二平衡装置中水的流速；
控制中心，其包括驱动电机和控制单元，其中，控制单元分别与所述第一液位传感器、驱动电机和所述吸沙管调节单元相连，用以接收采砂船运行数据并控制采砂船中部件的运行参数；控制单元中预设有标准船体平衡度范围A0，当采砂船进行工作时，控制单元获取所述第一液位传感器检测船体没入水中的深度以计算实际船体平衡度A、将A与预设标准船体平衡度范围A0进行比对以判定是否需调节平衡装置中的水流速度Va，若所述控制单元判定船体倾斜度符合标准，所述控制单元判定不对平衡装置中的水流速度Va进行调节，所述控制单元判定船体倾斜度不符合标准，所述控制单元判定需对平衡装置中的水流速度Va进行调节，控制单元计算船体倾斜度差值△A并根据△A将平衡装置中的水流速度Va调节至对应值。
进一步地，所述预设船体标准平衡度范围A0包括第一预设标准船体平衡度A1和第一预设标准船体平衡度A2，其中，A1＜A2；
当采砂船进行采砂时，所述控制单元获取所述第一液位传感器测得的船体没入水中的深度以计算实际船体平衡度A，设定，A＝|H1-H2|，其中，H1表示船体一侧没入水中的深度，H2表示船体另一侧没入水中的深度；计算完成时，所述控制单元将A与预设标准船体平衡度范围A0进行比对以判定船体平衡度是否符合标准；
当A＜A1时，所述控制单元判定船体平衡度符合标准，控制单元不对采砂船中部件的工作参数进行调节；
当A1≤A≤A2时，所述控制单元判定需结合所述储料单元中砂石的重量以重新判定船体平衡度是否符合标准；
当A＞A2时，所述控制单元判定船体平衡度不符合标准，并需对采砂船中部件的工作参数进行调节。
进一步地，所述控制单元中还预设标有标准砂石重量差值M0，当所述控制单元判定需结合所述储料单元中砂石的重量以判定船体平衡度是否符合标准时，所述控制单元获取所述重量传感器测得的所述船体中两侧储料单元中砂石的重量以计算实际砂石重量差值M，设定，M＝|M1-M2|，其中，M1表示船体中一侧储料单元中砂石的重量，M2表示船体中另一侧储料单元中砂石的重量；计算完成后，所述控制单元将实际砂石重量差值M与标准砂石重量差值M0进行比对以判定船体平衡度是否符合标准；
当M＞M0时，所述控制单元判定实际船体平衡度不符合标准；
当M≤M0时，所述控制单元判定实际船体平衡度符合标准。
进一步地，当所述控制单元判定实际船体平衡度不符合标准时，所述控制单元调节单侧所述排水装置的预设排水总速度Vb，直至所述船体平衡度符合标准，所述控制单元将调节后平衡装置的排水总速度记为Vb’，设定，Vb’＝Vb×(1+(M-M0)/M0)；当控制单元调节排水装置排水总速度时，当M1＞M2时，所述控制单元将调节砂石重量为M1侧的排水装置的排水总速度，当M1＜M2时，所述控制单元将调节砂石重量为M2侧的排水装置的排水总速度。
进一步地，所述控制单元中还预设有排水装置的排水总速度最大值Vbmax，当所述控制单元判定需将所述排水装置的排水总速度调节至Vb’时，所述控制单元将Vb’与Vbmax进行比对，当Vb’＞Vbmax时，所述控制单元判定无法仅通过调节排水总速度调节船体倾斜度，并将排水装置的排水总速度调节为Vbmax，调节完成后，所述控制单元将使用与当前储料单元相对侧的储料单元进行储存砂石；当Vb’≤Vbmax时，所述控制单元判定所述排水装置的排水总速度符合标准，并将所述排水装置的排水总速度调节至Vb’。
进一步地，当所述控制单元判定船体平衡度不符合标准时且需对采砂船工作参数进行调节时，所述控制单元计算船体平衡度差值△A、将船体平衡度差值△A与预设船体平衡度差值进行比对并根据比对结果选取对应的调节系数将所述平衡装置的预设水流速率Va调节至对应值，设定△A＝A-A2；
所述预设船体平衡度差值包括第一船体平衡度差值△A1、第二船体平衡度差值△A2、第三船体平衡度差值△A3、所述控制单元中还设有第一平衡装置调节系数α1、第二平衡装置调节系数α2、第三平衡装置调节系数α3和第四平衡装置调节系数α4，其中，△A1＜△A2＜△A3，0.25≤α1＜α2＜α3＜α4≤0.75；
当△A＜△A1时，所述控制单元选取第一平衡装置系数α1以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A1≤△A＜△A2时，所述控制单元选取第二平衡装置系数α2以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A2≤△A＜△A3时，所述控制单元选取第三平衡装置系数α3以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A≥△A3时，当△A1≤△A＜△A2时，所述控制单元选取第四平衡装置系数α4以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当所述控制单元选取第j平衡装置调节系数以将对应的所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值时，设定，j＝1,2,3,4，所述控制单元将调节后的平衡装置的水流速度记为Va’，设定，Va’＝Va×(1+αj)；
当A1＞A2时，所述控制单元将所述第一平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当A1＜A2时，所述控制单元将所述第二平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值。
进一步地，所述控制单元中还设置有平整装置水流速度最大值Vamax，当所述控制单元判定需将平衡装置的水流速度调节至Va’时，所述控制单元将Va’与Vamax进行比对，当Va’＞Vamax时，所述控制单元判定无法仅通过调节单个平衡装置调节船体倾斜度，并将对应的平衡装置的水流速度调节至Vamax，调节完成时，所述控制单元将减小与该平衡装置相对的平衡装置的水流速度，当Va’≤Vamax时，所述控制单元判定平衡装置的水流速度符合标准。
进一步地，当所述控制单元判定需减小相对的平衡装置的水流速度时，所述控制单元计算对应的平衡装置的水流速度差值△V，设定，△V＝Va’-Vamax，计算完成时，所述控制单元将△V与预设水流速度差值进行比对并根据比对结果确定平衡装置水流速度的调节量V；
所述控制单元中还预设有第一水流速度差值△V1、第二水流速度差值△V2、第三水流速度差值△V3、第一平衡装置水流速度调节量V1、第二平衡装置水流速度调节量V2、第三平衡装置水流速度调节量V3和第四平衡装置水流速度调节量V4，其中，△V1＜△V2＜△V3，V1＜V2＜V3＜V4；
当△V＜△V1时，所述控制单元选取第一平衡装置水流速度调节量V1以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V1≤△V＜△V2时，所述控制单元选取第二平衡装置水流速度调节量V2以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V2≤△V＜△V3时，所述控制单元选取第三平衡装置水流速度调节量V3以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V≥△V3时，所述控制单元选取第四平衡装置水流速度调节量V4以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当所述控制单元选取第z平衡装置水流速度调节量以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值时，设定，z＝1,2,3,4，所述控制单元将调节后相对的平衡装置的水流速度记为Va”，设定，Va”＝Va-Vz。
进一步地，所述控制单元还预设有第一水域水流速Vc1、第二水域水流速Vc2和第三水域水流速Vc3，当采砂船工作时，所述控制单元根据采砂船所在水域的实际水流速Vc选取对应的预设船体平衡度范围，当所述控制单元判定采砂船所在水域的实际水流速为Vc1时，所述控制单元将预设船体平衡度范围设置为A01，当所述控制单元判定采砂船所在水域的实际水流速为Vcq时，所述控制单元将预设船体平衡度范围设置为A0q，设定，q＝1,2,3。
进一步地，所述吸砂管调节单元，包括：推杆，用以调节所述吸砂管的位置，推杆设置在所述中转箱的顶部，并可升降的与所述中转箱连接；
摇臂，用以固定所述吸砂管，摇臂包括第一端部和第二端部，其中，第一端部与所述推杆活动连接，第二端部为自由端并设置有滑轮，
钢索，其包括第一端部和第二端部，其中，第一端部与所述滑轮连接，第二端部与所述吸砂管连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明采砂船通过控制单元控制采砂船进行自动化采砂进行自动化采砂，通过设置多个液位传感器，控制单元在采砂船进行工作时，实时获取各第一液位传感器检测的数据以判定采砂船船体的平衡度是否符合标准，以保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元中预设标准船体平衡度范围A0，控制单元同时实时获取所述第一液位传感器获取的船体两侧没入水中的深度以计算实际船体平衡度，通过控制单元实时把控船体平衡情况，当船体平衡度不符合工作标准时，控制单元通过调节采砂船工作参数以维持采砂船平衡，通过控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元中还预设标准砂石重量差值M0，通过控制单元实时获取所述重量传感器测得的船体内部两侧中储料单元内储存砂石的质量以计算实际砂石质量差值，通过计算计算砂石质量差值，可以对船体平衡性进行更加精准的判断，进而进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元通过调节排水装置排水总速度以减少储料单元储存的砂石中水的质量以减少储料单元储存的砂石质量，通过减少储料单元储存的砂石质量以减少砂石质量差值，以维持船体平衡，通过控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元中还预设有排水装置的排水总速度最大值Vbmax，当控制单元判定需调节排水装置的排水总速度时，控制单元将调节后的排水装置的排水总速度与预设排水装置的排水总速度进行比对，以判定是否可以通过增加排水装置的排水总速度以维持船体平衡，当控制单元判定无法通过增加排水装置的排水总速度以维持船体平衡时，所述控制单元通过转换储料单元以维持船体平衡，通过控制单元控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元中还设置有多个船体平衡度差值和多个平整装置调节系数，通过控制单元实时计算船体平衡度差值以选取对应的平衡装置调节系数以维持船体平衡，通过控制单元实时把控船体平衡情况，当船体平衡度不符合工作标准时，控制单元通过调节采砂船工作参数以维持采砂船平衡，通过控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元中还设置有平衡装置水流速度最大值Vamax，当控制单元判定需调节平衡装置的水流速度时，控制单元实时将Va’与Vamax进行比对以判定平衡装置的水流速度是否符合标准，通过控制单元调节平衡装置的水流速度可以更加稳定的维持船体的平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元中还设置有多个平整装置水流速度差值和平整装置水流调节量，通过控制单元实时计算对应的平整装置水流速度差值，选取相对的平衡装置的对应的平衡装置水流速度调节量，以降低相对的平整装置水流速度，通过平衡装置中水流速度的相反的调节，可以维持采砂船的平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
进一步地，本发明控制单元中还设置有多个水域水流速，当采砂船工作时，所述控制单元根据采砂船所在水域的实际水流速Vc选取对应的预设船体平衡度范围，通过控制单元实时检测水域水流速，可以更加精确的选取对应的预设船体平衡度范围，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
附图说明
图1为本发明所述自主执行采砂任务的智能采砂船的立体结构示意图；
图2为本发明所述自主执行采砂任务的智能采砂船的主视结构示意图；
图3为本发明所述自主执行采砂任务的智能采砂船的推杆结构示意图。
附图标记：1、挡板；2、出料管；3、中转箱；4、推杆；5、摇臂；6、滑轮；7、钢索；8、吸砂管；9、过滤网；10、船体；11、控制中心；12、运料箱；13、传送带；14、储料单元；15、排水装置；16、液压支柱；17-平衡装置；111-驱动电机；141-储料室。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，本发明实施例提供的所述自主执行采砂任务的智能采砂船的立体结构示意图，包括：
船体10，用以承载部件，船体10两侧分别设置若干均匀分布的第一液位传感器(图中未画出)，第一液位传感器用以检测船体10没入水中深度，并将检测结果发送至控制单元。
挡板1，其与所述船体10的顶部连接，用以承载部件。
出料管2，用以输出中转箱3中的砂石，出料管2与所述挡板1相连，出料管2的一端设置输入口，另一端设置输出口。其中，输入口贯穿所述第一挡板1延伸至所述船体1的内部，输出口与中转箱3相连以将中转箱3封闭；出料口2内部设置有第二流速传感器，用以检测出料管2中砂石的流速，并将检测结果发送至控制单元。
吸砂管8，用以输送采集的砂石，吸砂管8的一端为输入口，另一端为输出口。其中，输入口为自由端，并设置有用以过滤大块砂石的过滤网9，过滤网9可以过滤较大块的石头，以防止吸砂管8阻塞；输出口与所述中转箱3相连以将中转箱3封闭；吸砂管8内部设置有第三流速传感器，用以检测吸砂管8中砂石的流速，并将检测结果发送至控制单元。
中转箱3，用以中转砂石，中转箱3设置在所述挡板1的一侧，中转箱3的两侧设置有第一开口和第二开口，其中，第一开口与所述出料管2的输出口相连，第二开口与所述吸砂管8的输出口相连，中转箱3与所述出料管2和所述吸砂管8形成封闭结构，以防止砂石泄漏；中转箱3内部还设置有用以储存砂石的中空腔室，在中空腔室中设置有若干第二液位传感器，用以检测中转箱3中砂石的高度，并将检测结果发送至控制单元；
吸砂管调节单元，包括：推杆4，用以调节所述吸砂管8的位置，推杆4设置在所述中转箱3的顶部，并可升降的与所述中转箱3连接；
摇臂5，用以固定所述吸砂管8，摇臂5包括第一端部和第二端部，其中，第一端部与所述推杆4活动连接，第二端部为自由端并设置有滑轮6，
钢索7，其包括第一端部和第二端部，其中，第一端部与所述滑轮6连接，第二端部与所述吸砂管8连接；
控制中心11，其设置在所述挡板1上，用以控制采砂船运行。
请继续参阅图2所示，为本发明实施例提供的所述自主执行采砂任务的智能采砂船的主视结构示意图。所述控制中心11包括驱动电机111和控制单元(图中未画出)，其中，驱动电机111包括第一驱动电机和第二驱动电机，其中，第一驱动电机与所述出料管2连接，用以利用出料管2抽出所述中转箱3中储存的砂石，第二驱动电机与所述吸砂管8连接，用以利用吸砂管8采集砂石，并将采集的砂石输送至所述中转箱3中存储；控制单元分别与所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器、所述驱动电机、推杆、平衡装置相连，用以接收采砂船运行数据并控制采砂船运行。
具体而言，所述控制单元中预设标准船体平衡度范围A0，当采砂船进行工作时，所述控制单元获取所述第一液位传感器检测船体没入水中的深度以计算实际船体平衡度A、将A与预设标准船体平衡度范围A0进行比对以判定是否需调节平衡装置中的水流速度Va，若所述控制单元判定船体倾斜度符合标准，所述控制单元判定不对平衡装置中的水流速度Va进行调节，所述控制单元判定船体倾斜度不符合标准，所述控制单元判定需对平衡装置中的水流速度Va进行调节，控制单元计算船体倾斜度差值△A并根据△A将平衡装置中的水流速度Va调节至对应值。
具体而言，请继续参阅图2所示，本发明实施例中还包括：
储料单元14，其相对的设置在所述船体10内部的两侧，并每侧包含若干储料室141，用以储存砂石；其中，每个储料室141中还设置有第三液位传感器和重量传感器，分别用以检测储料室141中储存砂石的位置和重量，并将检测的结果发送至控制单元；
运料单元，包括，运料箱12，其设置在传送带13上，并在设置在所述出料管2输出口的正下方的位置，用以接收所述出料管2输出的砂石；传送带13，其设置在所述船体10的内部，用以输送砂石，传送带13由所述出料管2输出口的正下方的位置延伸至所述储料单元14的上方；
排水装置15，其分别与各储料室141相连，用以排出所述储料室内的水；
平衡装置17，包括第一平衡装置和第二平衡装置，且相对的设置在所述船体10的两侧，用以利用水流以保持船体平衡，平衡装置17中还对应的设置有第三流速传感器，分别用以检测所述第一平衡装置和第二平衡装置中水的流速，并将检测结果发送至控制单元；在采砂船进行采砂时，平衡装置17根据船体10的倾斜程度分别控制所述第一平衡装置和第二平衡装置中的水流速度以维持采砂船的平衡。
请继续参阅图3所示，为本发明实施例提供的所述自主执行采砂任务的智能采砂船的推杆结构示意图，吸沙管调节单元还包括，用以调节所述推杆4的相对位置的液压支柱16，液压支柱16可伸缩的与所述推杆4连接。
具体而言，当采砂船工作时，控制单元通过控制液压支柱16与推杆4、摇臂5、滑轮6以及钢索7之间的相互配合以固定吸砂管8的位置，以使采砂船可以进行采砂；控制单元将采集的砂石通过吸砂管8暂存至中转箱3中，并通过出料管2将中转箱3中的砂石输送至运料箱12中，同时，控制单元控制传送带将采集的砂石运送至储料仓14中的各储料单元141进行储存，运输完成后，控制单元启动排水装置15对各储料单元141中的水进行排出，以便于采砂船对采集完成的砂石进行转运。
具体而言，当控制单元判定中转箱中的砂石高度达到预设值，控制单元通过第二流速传感器和第三流速传感器测得的数据，以调节驱动电机的转速，进而调节出料口和进料管输送砂石的速度。
具体而言，本发明采砂船通过控制单元控制采砂船进行自动化采砂进行自动化采砂，通过设置多个液位传感器，控制单元在采砂船进行工作时，实时获取各第一液位传感器检测的数据以判定采砂船船体的平衡度是否符合标准，以保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，所述预设船体标准平衡度范围A0包括第一预设标准船体平衡度A1和第一预设标准船体平衡度A2，其中，A1＜A2；
当采砂船进行采砂时，所述控制单元获取所述第一液位传感器测得的船体没入水中的深度以计算实际船体平衡度A，设定，A＝|H1-H2|，其中，H1表示船体一侧没入水中的深度，H2表示船体另一侧没入水中的深度；计算完成时，所述控制单元将A与预设标准船体平衡度范围A0进行比对以判定船体平衡度是否符合标准；
当A＜A1时，所述控制单元判定船体平衡度符合标准，控制单元不对采砂船中部件的工作参数进行调节；
当A1≤A≤A2时，所述控制单元判定需结合所述储料单元中砂石的重量以重新判定船体平衡度是否符合标准；
当A＞A2时，所述控制单元判定船体平衡度不符合标准，并需对采砂船中部件的工作参数进行调节。
具体而言，本发明控制单元中预设标准船体平衡度范围A0，控制单元同时实时获取所述第一液位传感器获取的船体两侧没入水中的深度以计算实际船体平衡度，通过控制单元实时把控船体平衡情况，当船体平衡度不符合工作标准时，控制单元通过调节采砂船工作参数以维持采砂船平衡，通过控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，所述控制单元中还预设标有标准砂石重量差值M0，当所述控制单元判定需结合所述储料单元中砂石的重量以判定船体平衡度是否符合标准时，所述控制单元获取所述重量传感器测得的所述船体中两侧储料单元中砂石的重量以计算实际砂石重量差值M，设定，M＝|M1-M2|，其中，M1表示船体中一侧储料单元中砂石的重量，M2表示船体中另一侧储料单元中砂石的重量；计算完成后，所述控制单元将实际砂石重量差值M与标准砂石重量差值M0进行比对以判定船体平衡度是否符合标准；
当M＞M0时，所述控制单元判定实际船体平衡度不符合标准；
当M≤M0时，所述控制单元判定实际船体平衡度符合标准。
具体而言，本发明控制单元中还预设标准砂石重量差值M0，通过控制单元实时获取所述重量传感器测得的船体内部两侧中储料单元内储存砂石的质量以计算实际砂石质量差值，通过计算计算砂石质量差值，可以对船体平衡性进行更加精准的判断，进而进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，当所述控制单元判定实际船体平衡度不符合标准时，所述控制单元调节单侧所述排水装置的预设排水总速度Vb，直至所述船体平衡度符合标准，所述控制单元将调节后平衡装置的排水总速度记为Vb’，设定，Vb’＝Vb×(1+(M-M0)/M0)；当控制单元调节排水装置排水总速度且M1＞M2时，所述控制单元调节砂石重量为M1一侧的排水装置的排水总速度且M1＜M2时，所述控制单元调节砂石重量为M2一侧的排水装置的排水总速度。。
具体而言，本发明控制单元通过调节排水装置排水总速度以减少储料单元储存的砂石中水的质量以减少储料单元储存的砂石质量，通过减少储料单元储存的砂石质量以减少砂石质量差值，以维持船体平衡，通过控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，所述控制单元实时获取船体单侧的单个排水装置的排水速度Vbi，所述控制单元将单侧排水装置的排水总速度记为Vb，设定，Vb＝Vb1+Vb2+Vb3+......+Vbi，设定，i＝n，其中，n为单侧储料单元中储料室的数量。
具体而言，所述控制单元中还预设有排水装置的排水总速度最大值Vbmax，当所述控制单元判定需将所述排水装置的排水总速度调节至Vb’时，所述控制单元将Vb’与Vbmax进行比对，当Vb’＞Vbmax时，所述控制单元判定无法仅通过调节排水总速度调节船体倾斜度，并将排水装置的排水总速度调节为Vbmax，调节完成后，控制单元使用与当前储料单元相对侧的储料单元储存砂石；当Vb’≤Vbmax时，所述控制单元判定所述排水装置的排水总速度符合标准并将所述排水装置的排水总速度调节至Vb’。
具体而言，本发明控制单元中还预设有排水装置的排水总速度最大值Vbmax，当控制单元判定需调节排水装置的排水总速度时，控制单元将调节后的排水装置的排水总速度与预设排水装置的排水总速度进行比对，以判定是否可以通过增加排水装置的排水总速度以维持船体平衡，当控制单元判定无法通过增加排水装置的排水总速度以维持船体平衡时，所述控制单元通过转换储料单元以维持船体平衡，通过控制单元控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，当所述控制单元判定船体平衡度不符合标准且需对采砂船中部件的工作参数进行调节时，所述控制单元计算船体平衡度差值△A、将船体平衡度差值△A与预设船体平衡度差值进行比对并根据比对结果选取对应的调节系数将所述平衡装置的预设水流速率Va调节至对应值，设定△A＝A-A2；
所述预设船体平衡度差值包括第一船体平衡度差值△A1、第二船体平衡度差值△A2、第三船体平衡度差值△A3、所述控制单元中还设有第一平衡装置调节系数α1、第二平衡装置调节系数α2、第三平衡装置调节系数α3和第四平衡装置调节系数α4，其中，△A1＜△A2＜△A3，0.25≤α1＜α2＜α3＜α4≤0.75；
当△A＜△A1时，所述控制单元选取第一平衡装置系数α1以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A1≤△A＜△A2时，所述控制单元选取第二平衡装置系数α2以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A2≤△A＜△A3时，所述控制单元选取第三平衡装置系数α3以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A≥△A3时，所述控制单元选取第四平衡装置系数α4以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当所述控制单元选取第j平衡装置调节系数以将对应的所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值时，设定，j＝1,2,3,4，所述控制单元将调节后的平衡装置的水流速度记为Va’，设定，Va’＝Va×(1+αj)；
当A1＞A2时，所述控制单元将所述第一平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当A1＜A2时，所述控制单元将所述第二平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值。
具体而言，本发明控制单元中还设置有多个船体平衡度差值和多个平整装置调节系数，通过控制单元实时计算船体平衡度差值以选取对应的平衡装置调节系数以维持船体平衡，通过控制单元实时把控船体平衡情况，当船体平衡度不符合工作标准时，控制单元通过调节采砂船工作参数以维持采砂船平衡，通过控制单元维持采砂船平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，所述控制单元中还设置有平整装置水流速度最大值Vamax，当所述控制单元判定需将平衡装置的水流速度调节至Va’时，所述控制单元将Va’与Vamax进行比对，当Va’＞Vamax时，所述控制单元判定无法仅通过调节单个平衡装置调节船体倾斜度，并将对应的平衡装置的水流速度调节至Vamax，调节完成时，所述控制单元将减小与该平衡装置相对的平衡装置的水流速度，当Va’≤Vamax时，所述控制单元判定平衡装置的水流速度符合标准。
具体而言，本发明控制单元中还设置有平衡装置水流速度最大值Vamax，当控制单元判定需调节平衡装置的水流速度时，控制单元实时将Va’与Vamax进行比对以判定平衡装置的水流速度是否符合标准，通过控制单元调节平衡装置的水流速度可以更加稳定的维持船体的平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，当所述控制单元判定需减小相对的平衡装置的水流速度时，所述控制单元计算对应的平衡装置的水流速度差值△V，设定，△V＝Va’-Vamax，计算完成时，所述控制单元将△V与预设水流速度差值进行比对并根据比对结果确定平衡装置水流速度的调节量V；
所述控制单元中还预设有第一水流速度差值△V1、第二水流速度差值△V2、第三水流速度差值△V3、第一平衡装置水流速度调节量V1、第二平衡装置水流速度调节量V2、第三平衡装置水流速度调节量V3和第四平衡装置水流速度调节量V4，其中，△V1＜△V2＜△V3，V1＜V2＜V3＜V4；
当△V＜△V1时，所述控制单元选取第一平衡装置水流速度调节量V1以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V1≤△V＜△V2时，所述控制单元选取第二平衡装置水流速度调节量V2以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V2≤△V＜△V3时，所述控制单元选取第三平衡装置水流速度调节量V3以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V≥△V3时，所述控制单元选取第四平衡装置水流速度调节量V4以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当所述控制单元选取第z平衡装置水流速度调节量以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值时，设定，z＝1,2,3,4，所述控制单元将调节后相对的平衡装置的水流速度记为Va”，设定，Va”＝Va-Vz。
具体而言，本发明控制单元中还设置有多个平整装置水流速度差值和平整装置水流调节量，通过控制单元实时计算对应的平整装置水流速度差值，选取相对的平衡装置的对应的平衡装置水流速度调节量，以降低相对的平整装置水流速度，通过平衡装置中水流速度的相反的调节，可以维持采砂船的平衡，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
具体而言，所述控制单元还预设有第一水域水流速Vc1、第二水域水流速Vc2和第三水域水流速Vc3，当采砂船工作时，所述控制单元根据采砂船所在水域的实际水流速Vc选取对应的预设船体平衡度范围，当所述控制单元判定采砂船所在水域的实际水流速为Vc1时，所述控制单元将预设船体平衡度范围设置为A01，当所述控制单元判定采砂船所在水域的实际水流速为Vcq时，所述控制单元将预设船体平衡度范围设置为A0q，设定，q＝1,2,3。
具体而言，所述控制单元中还设置有多个水域水流速，当采砂船工作时，所述控制单元根据采砂船所在水域的实际水流速Vc选取对应的预设船体平衡度范围，通过控制单元实时检测水域水流速，可以更加精确的选取对应的预设船体平衡度范围，进一步的保证采砂船在工作时船体的稳定性，从而可以进一步保证采砂船的安全，在保证采砂船可以安全工作的同时，更进一步的增加了采砂船的工作效率。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，包括：
船体，用以承载部件，船体两侧分别设置若干均匀分布的用以检测船体没入水中的深度的第一液位传感器；
中转箱，其与所述船体相连，用以中转砂石，中转箱的一端设置有输出中转箱中的砂石的出料管，另一端设置有输送采集的砂石吸砂管；
吸砂管调节单元，其与所述中转箱相连，用以调节所述吸砂管的位置；
储料单元，包括若干个用以储存砂石的储料室，储料室分别设置在所述船体内部的两侧；
运料单元，包括设置在所述出料管正下方用以接收所述出料管输出的砂石的运料箱和传送带；
排水装置，其分别与各所述储料室相连，用以排出各所述储料室内的水；
平衡装置，包括对向设置在所述船体两侧的第一平衡装置和第二平衡装置，用以保持船体平衡，平衡装置中还设置有第三流速传感器，用以分别检测所述第一平衡装置和第二平衡装置中水的流速；
控制中心，其包括驱动电机和控制单元，其中，控制单元分别与所述第一液位传感器、驱动电机和所述吸砂管调节单元相连，用以接收采砂船运行数据并控制采砂船中部件的运行参数；控制单元中预设有标准船体平衡度范围A0，当采砂船进行工作时，控制单元获取所述第一液位传感器检测船体没入水中的深度以计算实际船体平衡度A、将A与预设标准船体平衡度范围A0进行比对以判定是否需调节平衡装置中的水流速度Va，若所述控制单元判定船体倾斜度符合标准，所述控制单元判定不对平衡装置中的水流速度Va进行调节，所述控制单元判定船体倾斜度不符合标准，所述控制单元判定需对平衡装置中的水流速度Va进行调节，控制单元计算船体倾斜度差值△A并根据△A将平衡装置中的水流速度Va调节至对应值。
2.根据权利要求1所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，所述预设船体标准平衡度范围A0包括第一预设标准船体平衡度A1和第一预设标准船体平衡度A2，其中，A1＜A2；
当采砂船进行采砂时，所述控制单元获取所述第一液位传感器测得的船体没入水中的深度以计算实际船体平衡度A，设定，A=|H1-H2|，其中，H1表示船体一侧没入水中的深度，H2表示船体另一侧没入水中的深度；计算完成时，所述控制单元将A与预设标准船体平衡度范围A0进行比对以判定船体平衡度是否符合标准；
当A＜A1时，所述控制单元判定船体平衡度符合标准，控制单元不对采砂船中部件的工作参数进行调节；
当A1≤A≤A2时，所述控制单元判定需结合所述储料单元中砂石的重量以重新判定船体平衡度是否符合标准；
当A＞A2时，所述控制单元判定船体平衡度不符合标准，并需对采砂船中部件的工作参数进行调节。
3.根据权利要求2所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，所述控制单元中还预设标有标准砂石重量差值M0，当所述控制单元判定需结合所述储料单元中砂石的重量以判定船体平衡度是否符合标准时，所述控制单元获取重量传感器测得的所述船体中两侧储料单元中砂石的重量以计算实际砂石重量差值M，设定M=|M1-M2|，其中，M1表示船体中一侧储料单元中砂石的重量，M2表示船体中另一侧储料单元中砂石的重量；计算完成后，所述控制单元将实际砂石重量差值M与标准砂石重量差值M0进行比对以判定船体平衡度是否符合标准；
当M＞M0时，所述控制单元判定实际船体平衡度不符合标准；
当M≤M0时，所述控制单元判定实际船体平衡度符合标准。
4.根据权利要求3所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，当所述控制单元判定实际船体平衡度不符合标准时，所述控制单元调节单侧所述排水装置的预设排水总速度Vb，直至所述船体平衡度符合标准，所述控制单元将调节后平衡装置的排水总速度记为Vb’，设定，Vb’=Vb×（1+（M-M0）/M0）；当控制单元调节排水装置排水总速度且M1＞M2时，所述控制单元调节砂石重量为M1一侧的排水装置的排水总速度，当控制单元调节排水装置排水总速度且M1＜M2时，所述控制单元调节砂石重量为M2一侧的排水装置的排水总速度。
5.根据权利要求4所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，所述控制单元中还预设有排水装置的排水总速度最大值Vbmax，当所述控制单元判定需将所述排水装置的排水总速度调节至Vb’时，所述控制单元将Vb’与Vbmax进行比对，当Vb’＞Vbmax时，所述控制单元判定无法仅通过调节排水总速度调节船体倾斜度，并将排水装置的排水总速度调节为Vbmax，调节完成后，控制单元使用与当前储料单元相对侧的储料单元储存砂石；当Vb’≤Vbmax时，所述控制单元判定所述排水装置的排水总速度符合标准并将所述排水装置的排水总速度调节至Vb’。
6.根据权利要求2所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，当所述控制单元判定船体平衡度不符合标准且需对采砂船中部件的工作参数进行调节时，所述控制单元计算船体平衡度差值△A、将船体平衡度差值△A与预设船体平衡度差值进行比对并根据比对结果选取对应的调节系数将所述平衡装置的预设水流速率Va调节至对应值，设定△A=A-A2；
所述预设船体平衡度差值包括第一船体平衡度差值△A1、第二船体平衡度差值△A2、第三船体平衡度差值△A3、所述控制单元中还设有第一平衡装置调节系数α1、第二平衡装置调节系数α2、第三平衡装置调节系数α3和第四平衡装置调节系数α4，其中，△A1＜△A2＜△A3，0.25≤α1＜α2＜α3＜α4≤0.75；
当△A＜△A1时，所述控制单元选取第一平衡装置系数α1以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A1≤△A＜△A2时，所述控制单元选取第二平衡装置系数α2以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A2≤△A＜△A3时，所述控制单元选取第三平衡装置系数α3以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当△A≥△A3时，所述控制单元选取第四平衡装置系数α4以将所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当所述控制单元选取第j平衡装置调节系数以将对应的所述平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值时，设定，j=1,2,3,4，所述控制单元将调节后的平衡装置的水流速度记为Va’，设定，Va’=Va×（1+αj）；
当A1＞A2时，所述控制单元将所述第一平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值；
当A1＜A2时，所述控制单元将所述第二平衡装置的预设水流速率Va增加至对应值。
7.根据权利要求6所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，所述控制单元中还设置有平衡装置水流速度最大值Vamax，当所述控制单元判定需将平衡装置的水流速度调节至Va’时，所述控制单元将Va’与Vamax进行比对，当Va’＞Vamax时，所述控制单元判定无法仅通过调节单个平衡装置调节船体倾斜度，并将对应的平衡装置的水流速度调节至Vamax，调节完成时，所述控制单元将减小与该平衡装置相对的平衡装置的水流速度，当Va’≤Vamax时，所述控制单元判定平衡装置的水流速度符合标准。
8.根据权利要求7所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，当所述控制单元判定需减小相对的平衡装置的水流速度时，所述控制单元计算对应的平衡装置的水流速度差值△V，设定，△V=Va’-Vamax，计算完成时，所述控制单元将△V与预设水流速度差值进行比对并根据比对结果确定平衡装置水流速度的调节量V；
所述控制单元中还预设有第一水流速度差值△V1、第二水流速度差值△V2、第三水流速度差值△V3、第一平衡装置水流速度调节量V1、第二平衡装置水流速度调节量V2、第三平衡装置水流速度调节量V3和第四平衡装置水流速度调节量V4，其中，△V1＜△V2＜△V3，V1＜V2＜V3＜V4；
当△V＜△V1时，所述控制单元选取第一平衡装置水流速度调节量V1以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V1≤△V＜△V2时，所述控制单元选取第二平衡装置水流速度调节量V2以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V2≤△V＜△V3时，所述控制单元选取第三平衡装置水流速度调节量V3以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当△V≥△V3时，所述控制单元选取第四平衡装置水流速度调节量V4以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值；
当所述控制单元选取第z平衡装置水流速度调节量以将相对的平衡装置的水流速度Va减小至对应值时，设定，z=1,2,3,4，所述控制单元将调节后相对的平衡装置的水流速度记为Va”，设定，Va”=Va-Vz。
9.根据权利要求1所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，所述控制单元还预设有第一水域水流速Vc1、第二水域水流速Vc2和第三水域水流速Vc3，当采砂船工作时，所述控制单元根据采砂船所在水域的实际水流速Vc选取对应的预设船体平衡度范围，当所述控制单元判定采砂船所在水域的实际水流速为Vc1时，所述控制单元将预设船体平衡度范围设置为A01，当所述控制单元判定采砂船所在水域的实际水流速为Vcq时，所述控制单元将预设船体平衡度范围设置为A0q，设定，q=1,2,3。
10.根据权利要求1所述的自主执行采砂任务的智能采砂船，其特征在于，所述吸砂管调节单元，包括：推杆，用以调节所述吸砂管的位置，推杆设置在所述中转箱的顶部，并可升降的与所述中转箱连接；
摇臂，用以固定所述吸砂管，摇臂包括第一端部和第二端部，其中，第一端部与所述推杆活动连接，第二端部为自由端并设置有滑轮，
钢索，其包括第一端部和第二端部，其中，第一端部与所述滑轮连接，第二端部与所述吸砂管连接。
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Denomination of invention: An intelligent sand mining ship capable of independently executing sand mining tasks Granted publication date: 20220830 Pledgee: Zhejiang Wenling Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Zhejiang Hexing Shipbuilding Co.,Ltd. Registration number: Y2024330000627 |