[发明专利]吸力筒基础施工泵撬块及吸力筒基础施工泵撬块控制方法

权利要求书

1.一种吸力筒基础施工泵撬块，其特征在于，所述吸力筒基础施工泵撬块包括水上控制模块、水下动力模块、数据采集模块、数据通信模块、故障报警模块；

所述数据通信模块，用于在所述水上控制模块、所述水下动力模块、所述数据采集模块、所述故障报警模块之间提供数据通信工作；

所述故障报警模块，用于根据所述水上控制模块、所述水下动力模块、所述数据采集模块或者所述数据通信模块发出的故障报警信号输出报警信息；或者，所述故障报警模块，用于当监测到所述水上控制模块、所述水下动力模块、所述数据采集模块或者所述数据通信模块出现故障报警事件时输出所述报警信息；

所述数据采集模块，用于在吸力筒基础施工任务的单个任务环节的过程中，采集当前的水下工作状态数据，并传输至所述水上控制模块；

所述水上控制模块，用于结合所述当前的水下工作状态数据以及预设的水下工作状态数据，生成控制指令，并将所述控制指令传输至所述水下动力模块；

所述水下动力模块，用于根据所述控制指令，调整水下潜水泵单元和/或水下液压动力单元的工作状态，促使吸力筒基础的工作状态达到预设工作状态，所述水下潜水泵单元通过水泵电机转速来调整所述吸力筒基础的筒内吸力，所述水下液压动力单元通过液压电机转速来调整所述吸力筒基础的阀门开关状态；

所述水上控制模块生成所述控制指令的过程中，采用PID闭环控制机制，涉及的计算公式为：

，

，

，

其中，为比例系数，为积分时间常数，为微分时间常数，β为系数，为输入偏差信号，为当前工况施工指导数据值与所述数据采集模块所采集的筒基础内外压力数据差值之间的偏差值，为控制输出值，M为控制器输出初始值，为所述当前工况施工指导数据值，为所述数据采集模块所采集的筒基础内外压力数据差值，为给定阈值，当，β值为1，加入积分环节、改为PID控制，保证系统控制精度；当所述，β值为0，移除积分环节、改为PD控制，避免系统过大超调，又能保证系统较快响应。

2.根据权利要求1所述的吸力筒基础施工泵撬块，其特征在于，所述水下潜水泵单元采用冗余化配置机制，配置两台潜水泵来通过电机转速来调整所述吸力筒基础的筒内吸力，当主泵发生故障切换至备泵继续进行工作。

3.根据权利要求1所述的吸力筒基础施工泵撬块，其特征在于，所述数据采集模块具体包括筒内外环境采集单元、水下设备状态采集单元；

所述筒内外环境采集单元，用于采集筒型基础的内外压力、管路内部压差、管路内排水流量、电子舱内采集系统温湿度、设备倾角、当前筒顶距海底距离；

所述水下设备状态采集单元，用于采集所述水下潜水泵单元的潜水泵工作电流、泵撬块内部管路阀门状态、泵撬块电子元器件工作状态数据。

4.根据权利要求1所述的吸力筒基础施工泵撬块，其特征在于，所述数据通信模块采用工业以太网与Profinet现场总线通信协议，并采用总线拓扑结构，通过以太网电缆完成数据通信工作。

5.根据权利要求1所述的吸力筒基础施工泵撬块，其特征在于，所述水上控制模块包括PLC控制单元以及变频器，所述PLC控制单元结合所述当前的水下工作状态数据以及预设的水下工作状态数据，控制所述变频器输出对应频率的工作电源，作为所述控制指令传输至所述水下动力模块。

6.根据权利要求1所述的吸力筒基础施工泵撬块，其特征在于，所述水上控制模块包括人机交互单元，所述人机交互单元用于根据用户输入操作调整系统工作模式以及设备参数，还用于显示监控到的吸力筒基础施工任务状态。