[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

说明书

本申请提供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，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，在吸力筒基础施工任务的单个任务环节的过程中，通过水下环境中的数据采集模块采集当前的水下工作状态数据，再由水上控制模块根据该当前的水下工作状态数据控制水下动力模块促使吸力筒基础的工作状态达到预设工作状态，在模块间的协同工作的同时，对于吸力筒基础的施工控制达成闭环控制，因此可自动化、高效、精确地完成吸力筒基础的水下施工作业。

技术领域

本申请涉及海洋工程领域，具体涉及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。

背景技术

吸力筒基础是一种重要的海洋工程水下基础，其基础结构多为顶端封闭，下端敞开的倒立筒形状，其主要原理是采用吸力沉贯原理，筒首先通过自重作用下下沉，当与海底土体接触时将在筒内形成一个密闭空间，其次通过安装在筒顶部的水泵将密闭空间内部的海水向外抽出，此时在筒的内外由于压强不同，筒内压力小于筒外压力形成负压吸力，继而筒体被负压压入土体，完成筒的沉贯施工。在沉贯结束后，随着海水的渗透，筒内压力逐渐释放，实现筒内外的压力平衡。

目前吸力筒基础的研究主要侧重于筒的结构与施工方法，沉贯控制主要依托水上人为操作，以水下监控数据辅助的方式进行控制，通过布置传感器对水下环境及吸力筒情况的参数数据采集，经由数据反馈显示后，依托人员对照前期土体勘探情况、筒型基础与土、水相互作用理论计算值实现吸力筒的沉贯施工。

在沉贯施工过程中，一般采用前期的地质勘探结果，再结合理论仿真计算结果作为施工指导参考值，在具体施工过程中往往会遇到不同土体、不同工况的情况，因此其参考值针对施工过程中的不同阶段为动态变化值，而通过人工操作来进行施工控制会存在系统操作响应不及时、作业质量受影响等问题。

发明内容

本申请提供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，用于自动化、高效、精确地完成吸力筒基础的水下施工作业。

第一方面，本申请提供了一种吸力筒基础施工泵撬块，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；

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

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

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，并传输至水上控制模块；

水上控制模块，用于结合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，并将控制指令传输至水下动力模块；

水下动力模块，用于根据控制指令，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，水下潜水泵单元通过水泵电机转速来调整吸力筒基础的筒内吸力，水下液压动力单元通过液压电机转速来调整吸力筒基础的阀门开关状态。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，水上控制模块生成控制指令的过程中，采用PID闭环控制机制，涉及的计算公式为：

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