CN116856483A - 海床整平装置、控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种海床整平装置、控制系统及控制方法，海床整平装置包括主体框架、吊梁、圆盘犁片、铲刀以及重心移动装置，主体框架的底部设有压力传感器；吊梁连接至主体框架的上方，并设有数据处理器以及传感器组件，压力传感器与传感器组件均电连接至数据处理器；圆盘犁片可转动式连接至主体框架，每一圆盘犁片包括一凹面；铲刀连接至主体框架的侧壁；重心移动装置包括配重块，所述配重块可移动式连接至吊梁；圆盘犁片垂直于行进方向排布，铲刀设于主体框架的前侧壁；圆盘犁片的中心轴线与行进方向形成一锐角，且凹面朝向所述行进方向设置，以解决现有的整平装置不易于监测，不便调整，无法较好地适用于硬质粘土等复杂水底环境的技术问题。

Description

海床整平装置、控制系统及控制方法

技术领域

本申请涉及水下硬质粘土高效整平技术领域，具体涉及一种海床整平装置、控制系统及控制方法。

背景技术

随着国内经济迅速发展，我国港口建设、航道扩建、临海工业区与沿海城市建设对疏浚工程量的需求呈扩大之势，疏浚工程面临着更为广阔的市场。由于疏浚后海床平整度不高，采用整平装置具有良好的经济性，可以有效解决疏浚扫浅阶段投入高产出低的矛盾。

传统整平装置设置铲板或耙齿进行切削整平，利用源自拖轮的拖曳力，通过机械手段切割泥土，从而达到整平的目的。在此过程中，水体较为浑浊，整平器的位置和姿态不易监控、调节，且存在硬质粘土导致铲板和耙齿容易被粘土包裹，丧失切削功能的问题。

公开号为CN 212026391 U的一种用于疏浚施工的水下耙平器，其通过在整平装置上设置连接组件，利用卡销嵌入安装到卡槽中，能够使得第一连接板与第二连接板快速的连接，且通过连接件下方设置的限位板与限位槽相互卡和，能够有效的增加第一连接板与第二连接板之间的连接稳固性，通过连接组件能够方便对第一连接板与第二连接板进行安装与拆卸，方便耙刀在切割硬质土壤过程中损坏时的更换。

但是上述专利依旧采用传统水下耙平器的耙头通过机械切割的方式进行作业，没有从根本上解决整平装置面对硬质粘土丧失切削整平功能的问题。

公开号为CN 102073057 B的水下基床整平船的测量定位系统，其采用整平船和整平器分别独立定位的方式，通过GPS计算整平船和整平机的平面位置和方向，通过倾斜传感器计算二者的倾角。

但是GPS定位依赖卫星，当周围有障碍物阻挡信号或恶劣天气条件时，GPS的定位就不准确。而且在实际作业过程中水下整平器的横向姿态和纵向姿态对作业效率有较大的影响，该方法并没有调整水下整平机的策略。

公开号为CN 111678490 B的一种座底自升式水下整平架监测及调节系统，其根据监测所得数据对整平架底座下的四条液压支撑腿进行长度调节，从而调整整平器的姿态。

但是该方法对于支腿的依赖性过高，损坏其一将无法进行作业，且支腿的存在对整平作业有不利的影响。

因此，现有技术中的整平装置不易于监测，不便调整，无法较好地适用于硬质粘土等复杂水底环境。

发明内容

本申请提供一种海床整平装置、控制系统及控制方法，以解决现有的整平装置不易于监测，不便调整，无法较好地适用于硬质粘土等复杂水底环境的技术问题。

本申请提供一种海床整平装置，其包括主体框架、吊梁、至少两个圆盘犁片、至少两个铲刀以及重心移动装置，主体框架的底部设有压力传感器；吊梁连接至所述主体框架的上方，并设有数据处理器以及传感器组件，所述压力传感器与所述传感器组件均电连接至所述数据处理器；至少两个圆盘犁片可转动式连接至所述主体框架，每一所述圆盘犁片包括一凹面；至少两个铲刀连接至所述主体框架的侧壁；重心移动装置包括配重块，所述配重块可移动式连接至所述吊梁；其中，定义所述海床整平装置沿行进方向为前，所述圆盘犁片垂直于所述行进方向排布，所述铲刀设于所述主体框架的前侧壁；所述圆盘犁片的中心轴线与所述行进方向形成一锐角，且所述凹面朝向所述行进方向设置。

可选的，海床整平装置还包括至少两个喷嘴，喷嘴连接至所述主体框架，所述喷嘴的出水口朝向所述凹面设置。

可选的，所述重心移动装置还包括底座、配重滑轨以及移动油缸，底座安装至所述吊梁；配重滑轨连接至所述底座的表面，所述配重块可滑动式连接至所述配重滑轨；移动油缸连接至所述底座，所述移动油缸的驱动轴连接至所述配重块，用以调整所述配重块相对于所述底座的位置。

可选的，所述重心移动装置还包括至少两个压载水舱，压载水舱连接至所述吊梁，用以控制所述吊梁施加至所述主体框架的压力。

可选的，海床整平装置还包括拖缆以及拉力传感器，所述主体框架通过所述拖缆连接至整平船；拉力传感器设于所述拖缆或所述拖缆与所述主体框架的连接处，所述拉力传感器电连接至所述数据处理器。

可选的，海床整平装置还包括吊索以及销轴传感器，所述吊梁通过所述吊索连接至整平船；销轴传感器设于所述吊索与所述吊梁的连接处，所述销轴传感器电连接至所述数据处理器。

可选的，所述传感器组件包括声呐传感器、水深水流传感器、加速度计以及陀螺仪中的至少一个。

可选的，所述铲刀垂直于所述行进方向排布，并关于所述主体框架沿所述行进方向的中心线对称式分布；相邻的两所述铲刀相对于所述行进方向的倾斜方向相反，且两所述铲刀的中心轴与所述行进方向形成的夹角相同。

相应的，本申请还提供一种控制方法，其基于上述任一项所述的海床整平装置，所述控制方法包括：

确定海床整平装置的工作参数，所述工作参数包括作业水深、行进速度及圆盘犁片预定转速；

起吊海床整平装置，并启动圆盘犁片工作；

放置海床整平装置至水底，使得主体框架的底部贴合至泥面，且圆盘犁片能够切削泥面；

基于压力传感器与传感器组件采集的数据，调整重心移动装置，使得主体框架施加至泥面的压力均匀一致；

拖动海床整平装置沿行进方向运动，并基于压力传感器与传感器组件采集的数据实时反馈调节海床整平装置的横向姿态以及纵向姿态。

相应的，本申请还提供一种控制系统，其基于上述任一项所述的海床整平装置，所述控制系统包括数据处理器、采集模块、数据处理模块、作业控制模块以及执行模块，采集模块包括压力传感器以及传感器组件，所述压力传感器与所述传感器组件均电连接至所述数据处理器；数据处理模块电连接至所述数据处理器，用以处理所述压力传感器与所述传感器组件采集的电压数据；作业控制模块电连接至所述数据处理器，用以接收所述数据处理器的控制指令；执行模块电连接至所述数据处理器，用以执行所述作业控制模块的指令。

本申请提供一种海床整平装置、控制系统及控制方法，海床整平装置利用铲刀切削相对于泥面凸起的泥土，使得泥面被切削成一相对平整的表面，从而有利于海床整平装置沿行进方向前进，减小海床整平装置的运动阻力，提高运动的平稳性。同时利用圆盘犁片切削初步整平后的泥面，圆盘犁片的下端可以切入泥面中，并利用其自身的旋转带动部分泥土扬起，使得泥面更为平整。并且在利用整平船拖动海床整平装置行进的过程中，主体框架可以为圆盘犁片切削后的泥面进行进一步地整平，从而提高海床整平装置的整平效果。

圆盘犁片与铲刀的组合可以提高海床整平装置的切削能力，使得海床整平装置可以在行进的过程中进行切削作业，从而极大地提高了海床整平装置的地质适应性。

移动油缸驱动配重块前后运动以及通过调整压载水舱的压载水，可以控制吊梁的边角处施加至主体框架的压力，从而调整主体框架的对地压力，使得海床整平装置的入土深度相对均匀。同时，位于吊梁边角处的压载水舱可以通过调配布置不同位置处的压载水，调整海床整平装置的重心。

利用压力传感器以及传感器组件等多种传感器的组合，可以对海床整平装置运行中的各种数据进行采集和分析，实现对海床整平装置运行状态的全面感知以及控制，使得海床整平装置的横向姿态以及纵向姿态可以进行精确地调整。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的整平船与海床整平装置的作业示意图；

图2是本申请提供的海床整平装置的结构示意图；

图3是本申请提供的海床整平装置中主体框架与吊梁的爆炸示意图；

图4是本申请提供的海床整平装置的俯视图；

图5是本申请提供的海床整平装置中圆盘犁片与主体框架的连接示意图；

图6是本申请提供的海床整平装置的正视图；

图7是本申请提供的海床整平装置的侧视图；

图8是本申请提供的海床整平装置中重心移动装置的结构示意图；

图9是本申请提供的海床整平装置横向姿态调整示意图；

图10是本申请提供的海床整平装置纵向姿态调整示意图；

图11是本申请提供的海床整平装置水平姿态调整示意图；

图12是本申请提供的控制方法的流程示意图；

图13是本申请提供的控制系统的示意图。

附图标记说明：

100、主体框架；101、铲板；102、安装梁；103、拖缆连接点；200、吊梁；201、吊索连接点；202、设备平台；203、吊索；300、圆盘犁片；301、传动轴；302、转动轴承；303、铲刀；304、喷嘴；400、底座；401、移动油缸；402、配重块；403、配重滑轨；404、压载水舱；500、设备控制箱；501、传感器盒体；502、动力设备箱；503、液压泵箱；1、海床整平装置；2、整平船；3、拖缆；4、旋转门架。

实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右，具体为附图中的图面方向。

本申请提供一种海床整平装置、控制系统及控制方法，以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

请参阅图1，本申请提供一种海床整平装置1，其能够利用整平船2放置于水底，并利用整平船2拖动海床整平装置1沿一预设的行进方向运动，本申请中定义海床整平装置1沿行进方向为前方。

请参阅图2，海床整平装置1包括主体框架100以及吊梁200，上述主体框架100位于海床整平装置1的底部，吊梁200的底端焊接至主体框架100的顶端，使得吊梁200与主体框架100相对固定。

请参阅图2和图3，主体框架100与吊梁200均为桁架结构，其中主体框架100包括型材组成的一矩形框架，框架的内部固定有多个倾斜固定的安装梁102，多个安装梁102垂直于行进方向排布，并关于平行于行进方向的中垂线呈对称式分布，位于中垂线同一侧的安装梁102均平行式排布，且每一个安装梁102的中心轴与行进方向的夹角相同。

请参阅图2和图3，吊梁200包括管材沿水平方向以及竖直方向搭建而成的双层框架结构，并且沿竖直方向设置的管材底部伸出至双层框架结构的下方，定义该伸出部分为管脚。上述管脚焊接至主体框架100的顶面，既便于吊梁200与主体框架100固定连接，同时主体框架100的顶面与双层框架的底面留有一距离，从而避免主体框架100上的部件与吊梁200发生干涉、碰撞。

请参阅图2，主体框架100位于海床整平装置1的底部，从而能够为海床整平装置1提供一平整的底面，以便于控制海床整平装置1的水下姿态。

请参阅图3和图4，主体框架100上转动设置有至少两个圆盘犁片300，每一个圆盘犁片300通过一传动轴301连接至驱动马达，该传动轴301的两端分别通过转动轴承302连接至两相邻的安装梁102，驱动马达利用传动轴301可以驱动圆盘犁片300相对于主体框架100转动。

每一个圆盘犁片300可转动式连接至两相邻的安装梁102，使得全部的圆盘犁片300垂直于行进方向排布，上述圆盘犁片300分布的密度可以根据实际工作水域的情况进行调整。同时由于每一传动轴301的中心轴线均与安装梁102的长度方向相垂直，使得每一个圆盘犁片300的中心轴线与行进方向形成一锐角，本申请中圆盘犁片300的中心轴线沿与行进方向呈30°-45°的方向安装。

请参阅图4和图5，每一个圆盘犁片300的一表面凹陷设置，从而形成一凹面，该凹面始终朝向行进方向设置，使得位于中垂线两侧的圆盘犁片300镜像式分布。当传动轴301驱动圆盘犁片300转动时，圆盘犁片300的底部可以切割泥土，并且切割后的泥土可以通过圆盘犁片300的凹面被向上翻动。

请参阅图5，主体框架100的安装梁102上还设置有至少两个喷嘴304，上述喷嘴304可以向圆盘犁片300喷射高压水，从而清洗圆盘犁片300上黏附的泥土。每一个喷嘴304对应一圆盘犁片300，且喷嘴304的出水口朝向圆盘犁片300的凹面设置，从而可以清洗黏附在凹面上的泥土，使得圆盘犁片300可以保持较好的切削能力。

请参阅图3和图5，主体框架100位于其前端的侧壁处设置一铲板101，上述铲板101的表面设置有至少两个铲刀303，从而利用铲刀303切割主体框架100前端的泥土。设于铲板101上的铲刀303垂直于行进方向排布，并关于主体框架100沿行进方向的中心线对称式分布，以利用铲刀303对整平装置前端的泥土进行切削。

请参阅图5，铲刀303相对于进行方向倾斜设置，并且相邻的两铲刀303的倾斜方向相反，上述两铲刀303的中心轴与行进方向形成的夹角相同。相邻的铲刀303沿不同的倾斜方向设置，可以增大铲刀303的切削能力，使得海床整平装置1（请参阅图1）可以适用于多种负载的水下作业环境。

海床整平装置1利用铲刀303切削相对于泥面凸起的泥土，使得泥面被切削成一相对平整的表面，从而有利于海床整平装置1沿行进方向前进，减小海床整平装置1的运动阻力，提高运动的平稳性。同时利用圆盘犁片300切削初步整平后的泥面，圆盘犁片300的下端可以切入泥面中，并利用其自身的旋转带动部分泥土扬起，使得泥面更为平整。并且在利用整平船2（请参阅图1）拖动海床整平装置1行进的过程中，主体框架100可以为圆盘犁片300切削后的泥面进行进一步地整平，从而提高海床装置装置的整平效果。

圆盘犁片300与铲刀303的组合可以提高海床整平装置1的切削能力，使得海床整平装置1可以在行进的过程中进行切削作业，从而极大地提高了海床整平装置1的地质适应性。

请参阅图6和图7，海床整平装置1（请参阅图1）还包括重心移动装置，上述重心移动装置安装至吊梁200，用于调整吊梁200各处施加至主体框架100的压力，以调整海床整平装置1的纵向姿态。

请参阅图6、图8和图10，重心移动装置包括底座400、配重块402、配重滑轨403以及移动油缸401，其中底座400安装至吊梁200中部框架结构内，配重滑轨403沿一方向连接至底座400的表面，并且配重块402可滑动式连接至配重滑轨403，使得该配重块402可以沿配重滑轨403相对于底座400运动。本申请中配重块402的长度方向与配重滑轨403的设置方向相垂直，其中配重滑轨403沿行进方向设置，配重块402的长度方向与行进方向相垂直，因而当配重块402沿配重滑轨403移动时，可以带动海床整平装置1（请参阅图1）的中心前后移动，以调整海床整平装置1的纵向姿态。

配重滑轨403与配重块402可以设置在底座400的上表面或下表面，由于位于吊梁200下方的主体框架100上转动设有多个圆盘犁片300，为避免配重块402与圆盘犁片300干涉，本申请中配重滑轨403与配重块402均位于底座400的上表面。

请参阅图6-图8，移动油缸401的壳体连接至底座400，其驱动轴连接至配重块402的侧壁，从而驱动配重块402沿配重滑轨403运动。当移动油缸401驱动配重块402前后运动时，吊梁200施加至主体框架100的压力基于配重块402的位置对应地变化，使得海床整平装置1（请参阅图1）的重心前后移动，从而可以根据不同的水下环境调整海床整平装置1的纵向姿态。

请参阅图6和图7，重心移动装置还包括至少两个压载水舱404，其连接至吊梁200的上端或侧壁，本申请中重心移动装置包括四个压载水舱404，上述四个压载水舱404分别靠近吊梁200的四个边角处。

压载水舱404的内部设有压载水，通过调整压载水舱404的压载水，可以控制吊梁200的边角处施加至主体框架100的压力，从而调整主体框架100的对地压力，使得海床整平装置1（请参阅图1）的入土深度相对均匀。同时，位于吊梁200边角处的压载水舱404可以通过调配布置不同位置处的压载水，调整海床整平装置1的重心。

请参阅图8，本申请中重心移动装置设于一防泥沙的箱体内，以避免整平作业中泥沙堵塞配重滑轨403，保证重心调整的精度。

请参阅图7和图9，主体框架100的前端通过若干拖缆3连接至整平船2（请参阅图1），本申请两拖缆3分别设于主体框架100前端的两边角处。拖缆3与主体框架100的拖缆连接点103处或者拖缆3上设置有拉力传感器，上述拉力传感器电连接至海床整平装置1的数据处理器，从而利用拉力传感器实时采集每一拖缆3的拉力值。

请参阅图6和图7，吊梁200的上方布置有多个吊索连接点201，本申请中吊梁200靠近四个边角处各设置一吊索连接点201，左右两侧的两个吊索连接点201对应连接至一吊索203，整平船2（请参阅图1）利用上述吊索203可以起吊和拖动海床整平装置1（请参阅图1）。

请参阅图6，吊索203与吊梁200的连接处设置有销轴传感器，全部的销轴传感器均电连接至数据处理器，从而利用销轴传感器实时采集各个吊索连接点201处的起吊载荷。

请参阅图7，主体框架100的底部设有若干压力传感器，上述压力传感器电连接至数据处理器，用以实时采集海床整平装置1的底部与水底泥面之间的压力值，本申请中压力传感器主要设置于主体框架100的四个边角处。

请参阅图6，吊梁200上设有传感器组件，上述传感器组件包括声呐传感器、水深水流传感器、加速度计以及陀螺仪中的至少一个。

请参阅图6，吊梁200位于其边角处设置有传感器盒体501，上述声呐传感器布置于四个传感器盒体501内，且全部的声呐传感器均电连接至数据处理器，用以实时采集声呐传感器与水底泥面之间的距离数值。

请参阅图6，上述水深水流传感器布置于四个传感器盒体501内，且全部的水深水流传感器均电连接至数据处理器，用以实时采集海床整平装置1所在的水深以及作业水域的水流等数据。

请参阅图6，加速度计和陀螺仪设置于一设备控制箱500内，该设备控制箱500安装至吊梁200的顶部。上述加速度计与陀螺仪均电连接至数据处理器，并实时采集海床整平装置1（请参阅图1）的运动加速度以及姿态信息。本实施例中吊梁200的顶部设有一设备平台202，该设备控制箱500设置于设备平台202上。

请参阅图6，驱动马达包括一马达传感器，上述马达传感器电连接至数据处理器，用以实时采集驱动马达的电压、电流以及转速等数据。

请参阅图6和图7，海床整平装置1（请参阅图1）还包括动力设备箱502以及液压泵箱503，上述动力设备箱502以及液压泵箱503均设置于设备平台202（请参阅图3）上。其中动力设备箱502用于布置切削结构运作所需的动力设备，以液压驱动为例，动力设备即包括液压泵站、液压泵控制器、散热器等，对应的圆盘犁马达即为液压马达，动力设备也可以根据实际需求采用电力驱动等其他驱动方式。液压泵箱503则用于布置移动油缸401所需的液压泵站和液压泵控制器、散热器等。

请参阅图1和图10，利用压力传感器、声呐传感器、水深水流传感器、加速度计、陀螺仪以及马达传感器等多种传感器的组合，可以对海床整平装置1运行中的各种数据进行采集和分析，实现对海床整平装置1运行状态的全面感知以及控制，使得海床整平装置1的横向姿态以及纵向姿态可以进行精确地调整。

请参阅图1-12，本申请还提供一种基于海床整平装置的控制方法，其包括以下步骤：

S100、确定海床整平装置1的工作参数，所述工作参数包括作业水深、行进速度及圆盘犁片300预定转速；

根据扫浅整平作业要求和所在作业水域的水底地质条件，确定海床整平装置1的工作参数，并由人工（或自动）输入至数据处理器。上述工作参数包括但不限于作业水深、行进速度、吊索的预张力、拖缆3的预设长度、圆盘犁片300的预定转速、移动油缸401的初始行程、压载水舱404的初始压载水量等。

检查并根据需求更换合适的圆盘犁片300，检查并标定拖缆3和吊索的长度，开启并校准装置上的各类传感器。

S200、起吊海床整平装置1，并启动圆盘犁片300工作；

整平船2抵达作业地点后，将海床整平装置1起吊至半空，然后启动圆盘犁片300的驱动马达和喷嘴304，使得圆盘犁片300开始转动，并且喷嘴304将高压水喷射至圆盘犁片300。

S300、放置海床整平装置1至水底，使得主体框架100的底部贴合至泥面，且圆盘犁片300能够切削泥面；

通过旋转门架将海床整平装置1吊离船尾甲板，并缓慢下方至水底，两条拖缆3放开至预设长度，此时拖缆3应处于放松状态；同时吊索203应保持张紧状态，并保持一定的预张力。

海床整平装置1被放置至水底后，转动的圆盘犁片300将会陷入泥面，使得海床整平装置1的主体框架100底部和泥面贴合，工作人员通过监控系统调整和确认海床整平装置1的姿态、压载量、驱动马达的转速等各项参数无误。

S400、基于压力传感器与传感器组件采集的数据，调整重心移动装置，使得主体框架100施加至泥面的压力均匀一致；

整平船2起动后按照预定的作业方向前进，并缓慢地将拖缆3拉紧，避免航速过快将拖缆3突然拉断。拖缆3拉紧后继续缓慢地提高航速至预定作业航速，此时海床整平装置1开始被拖动。根据采集模块的压力传感器、声呐传感器和陀螺仪等采集到的数据，可以对海床整平装置1的实时姿态和目标姿态的差异进行反馈并调控。

S500、拖动海床整平装置1沿行进方向运动，并基于压力传感器与传感器组件采集的数据实时反馈调节海床整平装置1的横向姿态以及纵向姿态。

如图9所示，若海床整平装置1的正面与前进方向不一致，即横向姿态存在误差，则通过反馈调节两条拖缆3的长度，使得海床整平装置1保持其横向姿态稳定与精度。

如图10所示，若海床整平装置1的前后底部压力存在差异（表示装置存在向前或向后倾斜的倾向），则通过反馈控制移动油缸401驱动配重块402运动，保持海床整平装置1的四角处压力相同。

如图11所示，若海床整平装置1的左右底部压力存在差异，则通过反馈调节两条吊索203的长度来保持其水平姿态，但调节时应保持吊索203张紧状态；此外，整平作业的入土深度可通过更换圆盘犁片300改变，同时在作业时可通过调整压载水舱404的压载，实现对地压力的反馈调节，从而实现装置入土深度的微调。优选的，上述反馈调节均可采用PID控制器。

请参阅图9-图11，海床整平装置1保持正常姿态被不断拖行前进时，期间若遭遇圆盘犁片300被卡死、异物阻挡、姿态异常超出调整范围等情况，监控系统将发出警报，提示工作人员停止整平作业。若异常保持一段时间无人处理，则会启用紧急备用模块并停机。

S600、结束圆盘犁片300的工作状态，并将海床整平装置1起吊至水面以上；

完成阶段性扫浅工作后，整平船2逐渐降低航速，直至船体停止前进时海床整平装置1也同步停止运动，此时海床整平装置1位于船体后方一段距离。整平船2倒车（也可以同时逐步回收拖缆3）直至整平器位于船尾正下方，达成海床整平装置1的起吊出水条件。

关闭圆盘犁片300的驱动马达以及喷嘴304的开关，并将移动油缸401、压载水舱404的压载水均恢复至初始状态，防止起吊时海床整平装置1发生倾斜。工作人员操控绞车缓慢起吊海床整平装置1，避免起吊过程摇晃撞坏船尾设施。起吊至回收高度后，转动旋转门架，并将海床整平装置1放置在船尾的预定位置，并对海床整平装置1进行检查和维护。

请参阅图1-图13，本申请还提供一种控制系统，上述控制系统基于前述的海床整平装置1，其包括数据处理器、采集模块、数据处理模块、作业控制模块以及执行模块。其中，数据处理器设于吊梁200顶部的设备控制箱500内，其主要负责将海床整平装置1的航行数据和采集模块收集到的各类数据进行处理和分析，提供船上工作人员实时监控，并将自主运行和人工操作指令发送至执行模块执行。

采集模块包括压力传感器、声呐传感器、水深水流传感器、加速度计、拉力传感器、销轴传感器以及陀螺仪，上述采集模块内的传感器电连接至数据处理器。采集模块的主要作用为收集海床整平装置1的实时运行数据和环境数据，并将其提供至数据处理器进行数据处理和指令决策。

其中销轴传感器主要采集各处吊索连接点201的起吊载荷。拖缆3拉力传感器主要采集两条拖缆3的实时拉力。压力传感器主要采集海床整平装置1底部的四个角落与水底泥面之间的压力。声呐传感器布置于吊梁200的传感器盒体501中，主要采集其与水底泥面之间的距离数据。水深水流传感器主要采集装置所在的水深和作业水域的水流数据。马达传感器布置于圆盘犁片300的驱动马达中，实时采集驱动马达的电压、电流和转速等信息。加速度计和陀螺仪主要采集海床整平装置1实时的运动加速度和姿态信息。

数据处理模块电连接至数据处理器，用以处理压力传感器与传感器组件采集的电压数据。数据处理模块主要负责将采集模块的各个传感器直接收集到的电压数据进行初步滤波除杂和转换处理，得到所测量的各类物理量，并传送至数据处理器。

控制系统还包括运行监测模块，上述运行监测模块将必要的数据转化为图表，并通过可视化界面提供船上工作人员实时监控。

作业控制模块电连接至数据处理器，用以接收数据处理器的控制指令。作业控制模块主要负责向执行模块输出操作运行指令，包括吊索收放指令、拖缆3收放指令、马达控制指令、油缸伸缩指令、压载调整指令等。

在海床整平装置1收放阶段主要采用人工控制，整平作业阶段则可优选采用自主控制，通过反馈调节实现海床整平装置1姿态的自主稳定。

控制系统还包括紧急备用模块，其电连接至数据处理器，该紧急备用模块主要负责在作业控制模块失效、无法停机等极端情况下紧急接管装置。该紧急备用模块不需要具备自主运行功能，只需要提供执行系统的人工控制渠道即可，在紧急状况下切换到紧急备用模块后，可以实现整平装置的紧急停机和人工控制，从而保证海床整平装置1在紧急状况下的脱困回收。

执行模块电连接至数据处理器，用以执行作业控制模块的指令。执行模块主要负责转化和执行作业控制模块给出的指令。例如将吊索收放指令转化为船载绞车旋转行程指令，并由绞车马达执行，或者将油缸伸缩指令转化为液压泵站的压力、流量控制指令，使得油缸活塞杆伸缩至指定位置。

以上对本申请提供一种海床整平装置、控制系统及控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种海床整平装置，其特征在于，包括：

主体框架，其底部设有压力传感器；

吊梁，其连接至所述主体框架的上方，并设有数据处理器以及传感器组件，所述压力传感器与所述传感器组件均电连接至所述数据处理器；

至少两个圆盘犁片，其可转动式连接至所述主体框架，每一所述圆盘犁片包括一凹面；

至少两个铲刀，其连接至所述主体框架的侧壁；以及

重心移动装置，其包括配重块，所述配重块可移动式连接至所述吊梁；

其中，定义所述海床整平装置沿行进方向为前，所述圆盘犁片垂直于所述行进方向排布，所述铲刀设于所述主体框架的前侧壁；

所述圆盘犁片的中心轴线与所述行进方向形成一锐角，且所述凹面朝向所述行进方向设置。

2.根据权利要求1所述的海床整平装置，其特征在于，还包括：

至少两个喷嘴，其连接至所述主体框架，所述喷嘴的出水口朝向所述凹面设置。

3.根据权利要求1所述的海床整平装置，其特征在于，所述重心移动装置还包括：

底座，其安装至所述吊梁；

配重滑轨，其连接至所述底座的表面，所述配重块可滑动式连接至所述配重滑轨；以及

移动油缸，其连接至所述底座，所述移动油缸的驱动轴连接至所述配重块，用以调整所述配重块相对于所述底座的位置。

4.根据权利要求1所述的海床整平装置，其特征在于，所述重心移动装置还包括：

至少两个压载水舱，其连接至所述吊梁，用以控制所述吊梁施加至所述主体框架的压力。

5.根据权利要求1所述的海床整平装置，其特征在于，还包括：

拖缆，所述主体框架通过所述拖缆连接至整平船；以及

拉力传感器，其设于所述拖缆或所述拖缆与所述主体框架的连接处，所述拉力传感器电连接至所述数据处理器。

6.根据权利要求1所述的海床整平装置，其特征在于，还包括：

吊索，所述吊梁通过所述吊索连接至整平船；以及

销轴传感器，其设于所述吊索与所述吊梁的连接处，所述销轴传感器电连接至所述数据处理器。

7.根据权利要求1所述的海床整平装置，其特征在于，所述传感器组件包括声呐传感器、水深水流传感器、加速度计以及陀螺仪中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的海床整平装置，其特征在于，

所述铲刀垂直于所述行进方向排布，并关于所述主体框架沿所述行进方向的中心线对称式分布；

相邻的两所述铲刀相对于所述行进方向的倾斜方向相反，且两所述铲刀的中心轴与所述行进方向形成的夹角相同。

9.一种控制方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的海床整平装置，所述控制方法包括：

确定海床整平装置的工作参数，所述工作参数包括作业水深、行进速度及圆盘犁片预定转速；

起吊海床整平装置，并启动圆盘犁片工作；

放置海床整平装置至水底，使得主体框架的底部贴合至泥面，且圆盘犁片能够切削泥面；

基于压力传感器与传感器组件采集的数据，调整重心移动装置，使得主体框架施加至泥面的压力均匀一致；

拖动海床整平装置沿行进方向运动，并基于压力传感器与传感器组件采集的数据实时反馈调节海床整平装置的横向姿态以及纵向姿态。

10.一种控制系统，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的海床整平装置，所述控制系统包括：

数据处理器；

采集模块，其包括压力传感器以及传感器组件，所述压力传感器与所述传感器组件均电连接至所述数据处理器；

数据处理模块，其电连接至所述数据处理器，用以处理所述压力传感器与所述传感器组件采集的电压数据；

作业控制模块，其电连接至所述数据处理器，用以接收所述数据处理器的控制指令；以及

执行模块，其电连接至所述数据处理器，用以执行所述作业控制模块的指令。