一、项目名称：一、项目名称：耙吸挖泥船动力定位与动态跟踪系统（一）申报奖种：技术发明奖（一）申报奖种：技术发明奖（二）所在专业评审组名称：（二）所在专业评审组名称：223-223-公路、水路及航空运输组公路、水路及航空运输组（三）项目简介：（三）项目简介：本项目属于船舶、疏浚和控制等工程的交叉科学技术领域十八大”提出的“海洋强国”战略确定了我国海洋综合开发利用与发展的方向我国未来大型化、深水化、系统化远海岛礁工程建设和外海海洋资源开发，需要一批具有离岸深水、远海岛礁施工作业能力的挖泥船、落石管抛石船等高端海洋工程船舶，中交集团作为承担远海岛礁开发建设的唯一央企，面临着向深远海进行战略转型的任务,在外海复杂恶劣条件下，如果仍然依靠传统的人工操船，无法保证施工作业精度和效率要求，甚至无法施工，因而必须采用全自动化控制的动力定位与动态跟踪技术但是，动力定位与动态跟踪核心技术和产品长期为少数国外公司所垄断并实行严格的技术保密和封锁，国际上，高端海洋工程船舶无一例外地都装备了DP/DT系统，国内外建造的高端海工船舶所装备的DP系统，主要采用挪威Kongsberg的产品，而高端耙吸挖泥船，则主要采用荷兰IHC的产品，但IHC公司对DP/DT技术实行严密的封锁和垄断，不单独提供DP/DT系统，必须通过整船建造才提供DP/DT技术。
研发DP/DT系统，需要面对海况复杂性、作业多样性、船舶运动时变性、功率管理实时性等诸多难题，需要多学科理论与技术及系统工作模式的支撑，必须突破多变量控制算法、船舶运动学模型、动力学模型和滤波方法、推力分配优化和功率管理策略等等关键技术，本项目是集团重大项目，也是交通运输部行业联合攻关项目，研发目标是以亚洲最大的天航局18000m3大型耙吸挖泥船“通程”轮为目标船型，综合采用系统设计、理论研究、模型水池试验、系统集成、实船测试和成套设备工程化应用等手段，对DP/DT系统共性技术进行全面攻关，研制出能装备于海洋工程船舶的DP/DT成套设备，主要技术发明包括：1 1、发明了耙吸挖泥船、发明了耙吸挖泥船 DP/DTDP/DT 系统系统““测量测量——滤波与状态再估计滤波与状态再估计——模型模型——控制控制——推力分配推力分配””一体化全自动控制方法，实现了此类船舶一体化全自动控制方法，实现了此类船舶 DP/DTDP/DT 的源头创新支的源头创新支撑材料：获撑材料：获 4 4 项授权发明专利项授权发明专利发明了一种舵桨组合推进器推力辨识方法，发明了一种耙吸挖泥船耙管拖拽力检测方法；提出了 DP/DT 自适应滤波器设计方法；研究出在复杂海况下短时、快速变吃水条件下的 DP/DT 系统运动学与动力学模型；发明了一种基于支持向量机的动力定位控制方法；提出了不同功能模式下的多目标推力分配和非凸优化方法。
建立起了海洋工程船动力定位控制系统技术体系2 2、发明了耙吸挖泥船、发明了耙吸挖泥船 DP/DTDP/DT 控制器，研制出耙吸挖泥船控制器，研制出耙吸挖泥船 DP/DTDP/DT 系列控制装系列控制装置支撑材料：获置支撑材料：获 4 4 项授权发明专利项授权发明专利发明了耙吸挖泥船自动吃水控制系统和主动耙头控制系统，解决了耙头水下三维自适应精确定位跟踪；发明了耙吸挖泥船功率控制系统，实现了基于功率准则的推力分配；发明了一种可调螺距螺旋桨实验装置，构建了试验验证、水池试验、实船验证中试平台，从而满足了工程化设计的要求3 3、研制成功我国首套与疏浚监控系统无缝集成的耙吸挖泥船、研制成功我国首套与疏浚监控系统无缝集成的耙吸挖泥船 DP/DTDP/DT 产品支撑材料：获支撑材料：获 2 2 项软件著作权项软件著作权发明了基于 DP/DT 系统的耙吸挖泥船自动航迹向挖泥(DT-Ac)、动态跟踪挖泥(DT-Dr)、动态跟踪抛泥(DT-Dd)、动力定位扇形艏喷(DP-Rb)、定点往复挖泥(DT-Pp)等高精度、高效率、高难度的作业控制方法填补了我国高端耙吸挖泥船空白，拓展了耙吸挖泥船可在远海岛礁、离岸深水、石油管沟、海底电缆等深远海领域作业能力，为其它类型高端海工船舶建造打下了基础。
成果 2013 年通过中国航海学会鉴定，以中国工程院钟登华院士、谢世楞院士为组长的鉴定委员会，一致认为该成果“具有重大创新与突破，打破了国外垄断，填补了国内空白，具有自主知识产权，整体达到国际领先水平” 成果已成功应用于亚洲最大的舱容 18000m3 挖深 85m 的“通程”轮和“新海虎 9”轮等耙吸挖泥船及远海多功能拖轮，打破了国外封锁项目已获授权发明专利 8 项、实用新型专利 1 项、软件著作权 5 项，公开发明专利 5 项，发表专题论文 20 余篇，颁布企业标准和国家标准各 1 项，目前承担耙吸挖泥船疏浚监控系统（含 DP/DT 系统）ISO 国际标准新编项目主编工作近三年新增利税 9572 万元，通过天津港、海南三亚等一批工程施工应用表明：有效保障了工程质量，万方油耗明显降低，大大提高了企业在国内外市场的竞争力，对促进大型远岸深水化工程建设、南中国海岛礁开发和外海海洋资源开发利用意义重大四）推广应用情况：（四）推广应用情况：本项目成果已整体成功应用在中交天津航道局有限公司 18000m3耙吸挖泥船“通程”轮三年以上自 2010 年 8 月出厂投入生产以来，先后在营口港、天津港、海南三亚、烟台莱州港、唐山京唐港等工程施工。
结果表明：系统功能工作达到设计要求，工作稳定可靠，位置跟踪控制精度优于±1m，航向跟踪精度优于±1º，使船舶具备了开挖诸如石油管沟、水下电缆槽、往复扫浅以及在离岸深水艏吹（喷）施工、原地 360 度旋转等特殊施工能力，有效控制了施工质量，万方油耗降低 10%以上，每年节约燃油消耗 3265 吨左右，2012 年度获得交通运输部节能减排奖励资金 490 万元，节能降耗效果和经济社会效益显著中交上航局航道建设有限公司于 2013 年初开始在“新海虎 9 号”耙吸挖泥船上应用了本项目成果--“耙吸挖泥船动力定位与动态跟踪系统” ，实现了挖泥船的定点艏喷、动态跟踪疏浚、定点抛泥等功能，在浙江玉环、河北曹妃甸和福建厦门等建设工程中得到应用中交广州航道局有限公司建造的 7500 方耙吸挖泥船在设计过程中，应用了本项目“耙吸挖泥船动力定位与动态跟踪系统”项目中的部分技术成果中交上海航道局有限公司 2012 年提出“耙吸挖泥船全自动化疏浚控制系统”重大专题研究项目中，直接应用了天津航道局股份有限公司、中国交通建设集团有限公司、江苏科技大学和镇江市亿华系统集成有限公司联合研发的“海上作业船舶精确定位控制关键技术研究”项目——即“耙吸挖泥船动力定位与动态跟踪系统”成果，以实现挖泥船的定点艏喷、动态跟踪疏浚、定点抛泥等自动化作业功能。
中交天航局在新建造的远海多功能拖轮上装备本项目研究成果—动力定位系统天航局拟在改造和新建的耙吸挖泥船、远海多功能拖轮、抓斗船及 2000m深水落石管抛石船上采用本成果，将为开拓深水石油管线覆盖工程市场发挥关键作用，一改我国海洋石油管线、海底电缆铺设工程完全依赖西方国家的局面表表 1 1 主要应用单位主要应用单位应用单位名称应用技术应用起止时间应用单位联系人/经济效益（万元）中交天津航道局有限公司动力定位与动态跟踪系统2010 年 11 月至今刘长云138021400186077.73中交上航局航道建设有限公司动力定位与动态跟踪系统2012 年 01 月至今金浩强135058808613495.24中交上海航道局有限公司动力定位与动态跟踪系统2013 年 01 月至今李宁13817112890在建中交广州航道局有限公司动力定位与动态跟踪系统2013 年 01 月至今许向东13660283949在建（五）本项目曾获科技奖励情况：（五）本项目曾获科技奖励情况：获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级主要获奖人授奖单位耙吸挖泥船动力定位与动态跟踪系统2014年度科技进步奖一等奖田俊峰、丁树友、顾明、俞孟蕻、袁伟、张洪涛等中国航海学会（六）主要知识产权证明目录：（六）主要知识产权证明目录：知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态发明专利一种船舶动力定位控制方法中国ZL2013 1 0559925.52014.10.15第1496371 号中交天津航道局有限公司、中国交通建设股份有限公司等田俊峰、丁树友、顾明、俞孟蕻、袁伟等有效发明专利一种动力定位船推力辨识方法中国ZL 2013 1 0560554.22014.10.27中交天津航道局有限公司、中国交通建设股份有限公司等袁伟、俞孟蕻、丁树友、顾明、田俊峰等有效发明专利变吃水作业状态下耙吸挖泥船动力定位的滤波器设计方法中国ZL 2011 1 0338004.72013.11.06第1299740 号江苏科技大学俞孟蕻、袁伟等有效发明专利耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法中国ZL 2011 1 0047116.72013.1.23第1124503 号中交天津航道局有限公司、中国交通建设股份有限公司丁树友、钱献国、田俊峰、顾明等有效发明专利一种可调螺距螺旋桨实验装置中国ZL 2011 1 0357663.52013.8.7第1247811 号江苏科技大学俞孟蕻、袁伟、齐亮等有效发明专利一种耙吸挖泥船耙管拖拽力检测方法中国ZL201310031051.62014.4.30第1433314 号中交天津航道局有限公司、中国交通建设股份有限公司丁树友、田俊峰、顾明、俞孟蕻、袁伟等有效发明专利耙吸挖泥船主动耙头控制系统及控制方法中国ZL200910028042.52011.6.1第786503 号镇江亿华系统集成公司等朱荣、陈松涛、许宜清、张洪涛等有效发明专利耙吸挖泥船自动吃水控制系统及控制方法中国ZL200910028043.X2010.10.6第683551 号镇江亿华系统集成公司等章志新、冯玉麟、陈松涛、吴晨、张洪涛等有效软件著作权耙吸挖泥船动态跟踪软件中国2014SR125144中交天津航道局有限公司、中国交通建设股份有限公司有效软件著作权耙吸挖泥船动力定位软件中国2014SR124263中交天津航道局有限公司、中国交通建设股份有限公司有效（七）主要完成人情况表：（七）主要完成人情况表：姓姓名名排排名名技技术术职职称称工作单工作单位位完成单完成单位位对本项目技术创造性贡献对本项目技术创造性贡献获得国家科技奖励情况获得国家科技奖励情况田俊峰1正高级中国交通建设股份有限公司中国交通建设股份有限公司项目负责人，组织立项及项目实施，率先对系统整体设计及系统功能设计提出思路，本项目研究工作占本人总工作量 60%以上。
对本项目发明点 1、2、3 做出创造性贡献，获授权发明专利 4 项，获 2 项软件著作权，发表论文 1 篇发明了一种动力定位控制方法，发明了一种动力定位船推力辨识方法、耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法和一种耙吸挖泥船耙管拖拽力检测方法旁证材料：发明专利 4 项（ZL201310559925.5，ZL201310560554.2，ZL201110047116.7，ZL201310031051.6） 软件著作权（耙吸挖泥船动力定位软件、耙吸挖泥船动态跟踪软件） ；论文：《大型耙吸挖泥船动力定位与动态跟踪系统设计研究》2008 年国家科技进步奖二等奖“先进疏浚技术与关键装备研发及产业化”（排名第 1，证书号2008-J-223-2-04-R01） ；2011 年国家科技进步二等奖“” （排名第4，2011-J-223-2-03-R04） ；2013 年国家科技进步奖一等奖“” （排名第10，2013-J-223-1-01-R10） 丁树友2正高级中交天津航道局有限公司中交天津航道局有限公司负责系统整体设计、软件功能设计，提出系统硬件结构和 8 大功能模式，组织项目开发，本项目研究工作占本人总工作量 70%以上。
对本项目发明点 1、2、3 做出创造性贡献，授权发明专。