CN104310258B - 一种基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统及控制方法 - Google Patents

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CN104310258B CN201410356410.XA CN201410356410A CN104310258B CN 104310258 B CN104310258 B CN 104310258B CN 201410356410 A CN201410356410 A CN 201410356410A CN 104310258 B CN104310258 B CN 104310258B
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Abstract

本发明的一种基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统及控制方法，该地质绞车控制系统采用层次结构模型设计方法，以及功能模块化手段，实现绞车控制过程的自动化：对绞车控制中收放缆模式选择、排缆速度、绞车制动三个主要流程实现自动化控制，能够满足长时间、无人值守的需要。该海洋地质绞车控制系统接收船载设备的船舶信息数据：GPS位置、船首向等、调查设备数据：流速、流向等，以及绞车运行数据：出揽长度、排揽速度、缆绳张力等；自动完成绞车控制命令的决策、发送、执行的操作。本发明解决了传统绞车控制过程中实时性强、应急性差等实际难题，降低了人力参与绞车控制的程度，节约了人力成本，提高了海洋科考的取样效率。

Description

一种基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及海洋科考及海底探测技术领域，特别涉及一种基于环境参数分析的海洋地质绞车的控制系统及控制方法。
背景技术
海洋地质绞车在海洋科考尤其是海洋地质取样方面有着广泛的运用。海洋地质绞车的控制包括收放缆模式选择、排揽速度控制、绞车制动控制三个主要方面。当前海洋地质科考过程中，海洋地质绞车控制完全由人工来完成。在实际的控制过程中存在以下问题：(1)通过对讲机或人工传话方式了解当前船舶信息：船首向、船速、GPS信息等，还有作业海域环境参数：水深、流速、流向等。信息的实时性难以保障，影响绞车操作员对于排缆速度和接近取样海底时绞车制动的控制。(2)海洋科考和海底取样过程中，海域深度经常在5000m以上，导致海洋地质绞车控制过程持续时间较长，加之海况、流向等突变性较强，导致绞车操作员工作状态难以持续保持。(3)突发情况发生时，绞车操作员通常是根据传统经验来确定排缆速度变化或者是否进行紧急制动，缺乏明确统一的判别规则和方法，容易造成操作失误，造成不必要的损失。
因此，非常需要提出一种能够根据海底环境状况进行自动控制的海洋地质绞车控制系统，代替人工控制，更适时准确安全有效地进行控制。以便更好地完成海洋科考和海洋地质取样工作。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统及控制方法，实现自动化控制，能够满足长时间、无人值守的需要，并且可以自动完成绞车控制命令的决策、发送、执行的操作。具有可扩展性、可维护性、可移植性和可复用性。
本发明的基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统及控制方法，该地质绞车控制系统采用层次结构模型设计方法，以及功能模块化手段，实现绞车控制过程的自动化：对绞车控制中收放缆模式选择、排缆速度、绞车制动三个主要流程实现自动化控制，能够满足长时间、无人值守的需要。该海洋地质绞车控制系统接收船载设备的船舶信息数据：GPS位置、船首向等、调查设备数据：流速、流向等，以及绞车运行数据： 出揽长度、排揽速度、缆绳张力等；自动完成绞车控制命令的决策、发送、执行的操作。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统，该控制系统包括以下三个部分：
(1)数据测控设备：其中设有：
海洋地质绞车数据获取组件，其包括缆绳张力传感器、出缆速度传感器、缆绳长度测量器；
海洋调查设备数据获取组件，其中各设备通过网络接口RJ-45与绞车信息服务器进行信号连接；
船舶信息收集组件，其包括GPS定位仪、罗经、气象仪、航速仪、多普勒声学剖面仪以及测深仪；所述船舶信息收集组件中各设备通过串口接口RS-232与船舶信息服务器进行信号连接；其中的多普勒声学剖面仪以及测深仪分别通过串口接口RS-232与绞车信息服务器进行信号连接；
(2)数据处理设备：包括由计算机构成的数据中心工作站和数据收集转发服务器；所述数据中心工作站通过所述数据收集转发服务器与所述绞车信息服务器、船舶信息服务器进行接收信号连接，并与所述绞车控制设备进行信号输出连接；数据处理设备的功能是接收绞车数据、海洋数据与船舶数据，对上述数据进行处理，形成绞车控制指令并发送给绞车控制设备；
(3)绞车控制设备：设有绞车控制工控机及绞车控制执行单元；工控机为市售工控机，绞车控制执行单元设有绞车启动控制执行单元、绞车制动控制执行单元、绞车前进控制执行单元、绞车后退控制执行单元、绞车放缆控制执行单元、绞车收缆控制执行单元；绞车控制设备的主要功能是接收数据处理设备提供的绞车控制指令，并将控制指令变成对绞车进行相应操作的动作。
根据本发明的另一个方面，提供了船舶信息收集组件、海洋调查设备数据获取组件、海洋地质绞车数据获取组件完成相应数据收集。
根据本发明的另一个方面，提供了控制方法依次包括以下步骤：
步骤一：参数信息获取步骤：所述参数信息包括状态运行参数和环境参数；
其中，来源于海洋地质绞车数据获取组件的状态运行参数包括出缆长度L、出缆速度SM、等效缆绳张力FM；环境参数包括经度lo、纬度la、水深HW、流速VF、流向DF、离海底深度HB、船首向DS；经度lo、纬度la来源于GPS，水深HW来源于测深仪，流速 VF和流向DF来源于声学多普勒流速剖面仪，离海底深度HB来源于回波高度计，船首向DS来源于罗经；
步骤二：数据分析步骤：根据状态运行参数及环境参数，进行数据分析，计算得出决策数据集，决策数据集包括缆绳倾角α、顺逆流判别角β、船速VS、等效张力差值ΔFM；
其中：
缆绳倾角α＝arccos((HW-HB)/L)；
顺逆流判别角β＝loc*(DS-DF)，其中，loc由绞车出缆位置决定，若从左舷出缆，loc＝-1；反之loc＝1；
船速VS由经纬度偏移量计算得出，其中，根据投影坐标系采用不同计算公式；
等效张力差值ΔFM＝FM2-FM1，其中，FM2、FM1为相邻采样周期内的等效张力值；
步骤三：异常判别步骤：
[8].若|ΔFM|≥ΔFmax，则判断异常类型为张力突变异常；其中：ΔFmax为等效张力差值的极限值，由所用钢缆决定，在系统运行前由操作员根据不同钢缆极限值手动录入系统；对应异常代码为001；
[9].若|FM|≥Fmax，则判断异常类型为张力过大异常，其中：Fmax为等效张力的安全运行值，由所用钢缆决定，在系统运行前由操作员根据不同钢缆极限值手动录入系统；对应异常代码为002；
[10].若(VF＞1)&&(30＜β＜150)，则判断异常类型为逆流异常，其中：此情况下存在缆绳切割船体危险；对应异常代码为003；
[11].若α＞30，则判断异常类型为倾角异常，其中：此情况下存在跳缆风险；对应异常代码为004；
[12].若(HB＜100)&&(VS＞2)，则判断异常类型为触底风险异常，其中：船漂流速度过快时离地距离过近存在触底风险；对应异常代码为005；
[13].若(VF*|cosβ|-VS＞0)&&(β＞180)，则判断异常类型为上浮风险异常；对应异常代码为006；
[14].若SM＞2，则判断异常类型为超速异常；对应异常代码为007；
步骤四：未若发生上述7种异常情况之一，则返回至步骤一的参数信息获取步骤；
若发生上述7种异常情况之一，则发出异常报警，跳转至命令生成子系统，进行命令生成，其中包括5种基本命令：
[6].命令名称为放缆，命令码为release；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为启动绞车以1m/min速度进行放缆操作；
[7].命令名称为收揽，命令码为recover；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为启动绞车以1m/min速度进行收揽操作；
[8].命令名称为制动，命令码为stop；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为停止绞车收放缆操作；
[9].命令名称为加速，命令码为up；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为每次执行，提升1m/min绞车速度；
[10].命令名称为减速，命令码为down；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为每次执行，降低1m/min绞车速度；
步骤五：执行绞车调整命令，调整绞车状态，步骤如下：
[1]当接收到异常码为001时，对应操作为：
(1).设置计数器i＝1000；
(2).对绞车发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(3).若i！＝0，跳转至第(4)步；否则，跳转至第(5)步；
(4).执行001异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，i执行自减操作，跳转至第(2)步；
(5).发送stop命令，停止绞车操作；
[2]当接收到异常码为002时，对应操作为：
(1).发送stop命令，停止绞车收放缆操作；
(2).启动软件计时器，进行3min倒计时操作；
(3).发送recover命令，启动绞车以1m/min速度进行收揽操作以回收设备；
[3]当接收到异常码为003时，对应操作为：
(1).执行007异常检查，若无异常，对绞车发送up命令，提升1m/min绞车速度；
(2).启动软件计时器，进行10s倒计时操作；
(3).执行003异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，跳转至第(1)步；
[4]当接收到异常码为004时，对应操作为：
(1).设置计数器i＝100；
(2).对绞车发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(3).若i！＝0，跳转至第(4)步；否则，跳转至第(5)步；
(4).执行004异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，i执行自减操作，跳 转至第(1)步；
(5).发送stop命令，停止绞车收放缆操作；
(6).进行软件预警，通知船长调整船向；
(7).手动发送release或recover命令重启操作，启动绞车以1m/min速度进行放缆或收 缆操作；
[5]当接收到异常码为005时，对应操作为：
(1).发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(2).持续监控HB，若HB≥100，跳出子系统；若50≤HB＜100，跳至第(1)步；若HB＜50，跳 至第(3)步；
(3).执行stop命令，停止绞车收放缆操作，启动3min计时器；
(4).计时结束后，执行recover命令，启动绞车以1m/min速度进行收缆操作；
[6]当接收到异常码为006时，对应操作为：
(1).执行007异常检查，若无异常，对绞车发送up命令，提升1m/min绞车速度；
(2).启动软件计时器，进行10s倒计时操作；
(3).执行006异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，跳转至第(1)步；
[7]当接收到异常码为007时，对应操作为：
(1).发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(2).持续监控SM，若SM大于2，跳至(1)；否则跳出子系统。
根据本发明的另一个方面，提供了出缆长度L单位为m、出缆速度SM单位为m/s、等效缆绳张力FM单位为kg；状态运行参数获取方式为UDP协议网络传输。
根据本发明的另一个方面，提供了经度lo与纬度la的单位为度分秒；水深HW与离海底深度HB的单位为m；流速VF的单位为m/s；流向DF与船首向DS单位为度；经度lo、纬度la与离海底深度HB的获取方式为RS232+TCP/IP协议网络传输；水深HW、流速VF、流向DF的获取方式为TCP/IP协议网络传输；船首向DS的获取方式为RS232+UDP协议网络传输。
根据本发明的另一个方面，提供了缆绳倾角α与顺逆流判别角β的单位为度；船速VS的单位为节；等效张力差值ΔFM的单位为kg。
根据本发明的另一个方面，提供了决策参数数据获取方法为：
[1].船舶信息收集组件、海洋调查设备数据获取组件、海洋地质绞车数据获取组件完成相应数据收集；
[2].数据服务器端开展数据解析，提取各原始数据中供控制决策用的关键字段；
[3].将关键字段按照既定的决策源数据格式进行封装，并将封装后的决策源数据存入发送队列；
[4].依照时间戳顺序，参照发送队列“先入先出”原则将决策源数据通过UDP协议进行组播。
根据本发明的另一个方面，提供了具体实现过程中采取以下方法：
[1].针对海洋地质绞车数据单元数据，采取固定周期采集方法，即选取固定的时间周期对绞车数据传送串口进行数据获取，读取多个固定监测时间节点数据，以此为样本形成绞车数据集，供后续使用；
[2].针对船舶信息系统数据，采取连续观测方法，即实时监控方法，即对通用标准格式数据包括GPS数据、罗经数据、风速数据等多种数据进行连续观测，保证该部分数据的全部有效性；
[3].针对多普勒声学剖面仪数据即测深仪数据，采取实时监控方法，对其数据接口的数据进行实时监听，保证在异常爆发时可以通过及时获取流速流向数据及速度数据；
[4].数据预处理，在数据获取成功后利用同步方式进行数据处理，针对不同格式数据特征，摘取其关键参数并重组信息，最终形成决策源数据进行传送。
根据本发明的另一个方面，提供了决策信息获取方法的实现为：
[1].解析决策源数据数据头，判定数据来源和设备类型，并将实际数据信息存入缓存矩阵；
[2].根据决策信息所需参数，从矩阵中摘取相应数据信息进行运算；
[3].将获取的决策信息参数以数组形式进行封装，形成决策信息通过网络通信协议进行发送。
根据本发明的另一个方面，提供了控制命令生成方法为：采取阈值范围触发方法触发控制命令生成，结合决策信息参数值和设定的阈值范围进行比对，若在阈值范围内，则不产生任何绞车控制命令，绞车端仍旧延续前一状态继续运转；若某参数值超出阈值范围，则触发相应的状况判别函数，对当前绞车运行状况进行判别，形成相应控制命令。
本发明的优点在于：
(1)本发明将传统的海洋调查绞车控制方法与关键问题解决方法相结合，形成了一套自动化绞车控制控制系统的设计方法，解决了传统绞车控制过程中实时性强、应急性差等实际难题，降低了人力参与绞车控制的程度，节约了人力成本。
(2)本发明是以提出绞车控制系统设计方法为基础，进行了相应控制系统的设计，解决了实际科考中面临的实际困难，减少了海洋地质科考中因绞车操作不当造成的断缆伤人、珍贵样品丢失等事故问题，提高了海洋科考和海底取样的工作效率。
(3)本发明提出的层次结构模型和功能模块化构建方法，具有可扩展性、可维护性和较好的复用性，具有便于推广应用的优点。
(4)对于绞车控制系统中船舶信息系统构建、决策系统软件、绞车控制系统软件等功能软件需求，已有完整的参考代码和设计方案，无需大量重复编写代码，提高了整体绞车控制系统开发效率。
附图说明
图1绞车控制系统结构图；
图2绞车控制系统分层设计图；
图3绞车控制系统功能模块图；
图4绞车控制系统的控制方法总流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术中绞车控制过程持续时间较长、极易受海况突变等因素影响导致绞车操作员工作状态难以持续保持的问题发生，也为了避免绞车操作员根据传统经验来确定排缆速度变化或者是否进行紧急制动，本发明提出的基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统及控制方法，可以避免在海洋地质绞车在工作时缺乏明确统一的判别规则和方法，造成操作失误，造成不必要的损失。具体如何实施将在以下实施例 中详细描述。
请参看图1-3，本发明采用的技术方案如下：
基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统：其特征是：设有以下三个部分：
1)数据测控设备：其中设有：
海洋地质绞车数据获取组件，其包括缆绳张力传感器、出缆速度传感器、缆绳长度测量器；
海洋调查设备数据获取组件，其中各设备通过网络接口RJ-45与设置的绞车信息服务器进行信号连接；
船舶信息收集组件，其包括GPS定位仪、罗经、气象仪、航速仪、多普勒声学剖面仪以及测深仪；所述船舶信息收集组件中各设备通过串口接口RS-232与船舶信息服务器进行信号连接；其中的多普勒声学剖面仪以及测深仪分别通过串口接口RS-232与绞车信息服务器进行信号连接；
2)数据处理设备：包括由计算机构成的数据中心工作站和数据收集转发服务器；所述数据中心工作站通过所述数据收集转发服务器与所述绞车信息服务器、船舶信息服务器进行接收信号连接，并与所述绞车控制设备进行信号输出连接；数据处理设备的功能是接收绞车数据、海洋数据与船舶数据，对上述数据进行处理，形成绞车控制指令并发送给绞车控制设备；
3)绞车控制设备：设有绞车控制工控机及绞车控制执行单元；工控机为市售工控机，绞车控制执行单元设有绞车启动控制执行单元、绞车制动控制执行控制单元、绞车前进控制执行控制单元、绞车后退控制执行控制单元、绞车放缆控制执行控制单元、绞车收缆控制执行控制单元。绞车控制设备的主要功能是接收数据处理设备提供的绞车控制指令，并将控制指令变成对绞车进行相应操作的动作。
在绞车控制系统层次结构模型的基础上，绞车的控制步骤如下：
1.决策参数数据获取
决策参数数据获取方法可以概括为；
①船舶信息收集组件、海洋调查设备数据获取组件、海洋地质绞车数据获取组件完成相应数据收集。
②数据服务器端开展数据解析，提取各原始数据中供控制决策用的关键字段(如GPS中GPGGA数据中的位置字段、罗经数据中的船首向字段等)。
③将关键字段按照既定的决策源数据格式进行封装，并将封装后的决策源数据存入发送队列。
④依照时间戳顺序，参照发送队列“先入先出”原则将决策源数据通过UDP协议进行组播。
其中具体实现过程中采取以下方法：
(1)针对海洋地质绞车数据单元数据，采取固定周期采集方法，即选取固定的时间周期(通常为0.1s)对绞车数据传送串口进行数据获取，读取多个固定监测时间节点数据，以此为样本形成绞车数据集，供后续使用。
(2)针对船舶信息系统数据，采取连续观测方法，即实时监控方法，即对通用标准格式数据包括GPS数据(GPGGA、GPVTG)、罗经数据、风速数据等多种数据进行连续观测，即保证该部分数据的全部有效性。
(3)针对多普勒声学剖面仪数据即测深仪数据，采取实时监控方法，即对其数据接口的数据进行实时监听，保证在异常爆发时可以通过及时获取流速流向数据及速度数据。
(4)数据预处理，在数据获取成功后利用同步方式进行数据处理，针对不同格式数据特征，摘取其关键参数并重组信息，最终形成决策源数据进行传送。
决策源数据以字节为最小单位，基本数据格式为(参见下表)：
2.决策信息获取。
决策信息获取方法的实现可以概括为：
①解析决策源数据数据头，判定数据来源和设备类型，并将实际数据信息存入缓存矩阵。
②根据决策信息所需参数，从矩阵中摘取相应数据信息进行运算。决策信息参数及其运算方法包括(参见下表)：
③
决策信息参数 运算方法
理论距底深度Hd 由水深长度与出揽长度差求得
缆绳偏移角α 集合船首相、流向和缆绳位置求得
张力方差Vt 由1s内张力记录值取方差求得
船速方差Vns 由1min内船速记录值取方差求得
出缆速度方差Vrs 由1s内出缆速度记录值取方差求得
流速方差Vws 由1min内流速记录值取方差求得
④将获取的决策信息参数以数组形式进行封装，形成决策信息通过网络通信协议进行发送。3，控制命令生成。
控制命令生成方法可概括描述为：
①采取阈值范围触发方法触发控制命令生成，即结合决策信息参数值和设定的阈值范围进行比对，若在阈值范围内，则不产生任何绞车控制命令，绞车端仍旧延续前一状态继续运转；若某参数值超出阈值范围，则触发相应的状况判别函数，对当前绞车运行状况进行判别，形成相应控制命令。
②绞车收放缆模式判别函数的核心思想为：绞车通常仅在缆绳触底，张力骤减的情况下或系统启动时需要进行收放缆命令发送。因此该函数的核心思想是对理论距底深度Hd和张力方差Vt进行阈值判别和分析，在Vt骤变且张力值急速变小的情况下对Hd值进行分析，若Hd值为负，则判定缆绳触底，产生收放缆模式切换命令，具体体现为发送收揽命令。此外，在系统启动时，该函数会启动放缆命令。
③绞车速度判别函数的核心思想为：绞车在缆绳偏移过大、流速变化和船速变化时均需要对绞车出缆速度进行调整。同时，借助于数据收集软件的实时性，采取固定速度逐步控制方法，即以固定的1m/s(也可设定为其他值)的绞车运行速度进行调节，由于决策数据信息的连续性，因此在控制命令发送执行后，相应的决策数据信息参数会发送变化，后续是否需要继续更改绞车运行速度，由变化后的决策数据信息决定，通过连续修正，最终将相关参数控制在阈值范围内，实现速度控制的根本目的。相应判别方法如下(参见下表)：
④绞车紧急制动判别函数的核心思想：针对绞车运行过程中突发状况，采取制动命令紧急停止绞车工作，以便开展问题检查及故障排除。在实际判别过程中，如果在其他参数正常情况下，出现张力方差Vt或者出缆速度方差Vrs突变的情况，则判定绞车遇到突发状况，此时，该函数自动生成绞车制动命令，从而实现绞车的紧急制动。
控制方法描述如下控制方法总流程图(参见附图4)。
1.参数信息获取
参数信息获取主要包括两部分，即状态运行参数和环境参数，参数信息及获取方式如下表所示：
2.数据分析
据状态运行参数及环境参数，进行数据分析，计算得出决策数据集，相关中间决策数据类型如下表所示：
3.异常判别
绞车控制过程异常类型及判别方法如下表所示：
4.命令生成
本系统共有5中基本命令，命令信息如下表所示：
异常码生成出发绞车命令生成子系统运行，子系统具体操作对应表如下表所示：
本发明的优点在于：
(5)本发明将传统的海洋调查绞车控制方法与关键问题解决方法相结合，形成了一套自动化绞车控制控制系统的设计方法，解决了传统绞车控制过程中实时性强、应急性差等实际难题，降低了人力参与绞车控制的程度，节约了人力成本。
(6)本发明是以提出绞车控制系统设计方法为基础，进行了相应控制系统的设计，解决了实际科考中面临的实际困难，减少了海洋地质科考中因绞车操作不当造成的断缆伤人、珍贵样品丢失等事故问题，提高了海洋科考和海底取样的工作效率。
(7)本发明提出的层次结构模型和功能模块化构建方法，具有可扩展性、可维护性和较好的复用性，具有便于推广应用的优点。
(8)对于绞车控制系统中船舶信息系统构建、决策系统软件、绞车控制系统软件等功能软件需求，已有完整的参考代码和设计方案，无需大量重复编写代码，提高了整体绞车控制系统开发效率。具体对比情况如下表所示：
(9)
上面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于环境参数分析的海洋地质绞车控制系统，其特征在于：该控制系统包括以下三个部分：
(1)数据测控设备：其中设有：
海洋地质绞车数据获取组件，其包括缆绳张力传感器、出缆速度传感器、缆绳长度测量器；
海洋调查设备数据获取组件，其中各设备通过网络接口RJ-45与绞车信息服务器进行信号连接；
船舶信息收集组件，其包括GPS定位仪、罗经、气象仪、航速仪、多普勒声学剖面仪以及测深仪；所述船舶信息收集组件中各设备通过串口接口RS-232与船舶信息服务器进行信号连接；其中的多普勒声学剖面仪以及测深仪分别通过串口接口RS-232与绞车信息服务器进行信号连接；
(2)数据处理设备：包括由计算机构成的数据中心工作站和数据收集转发服务器；所述数据中心工作站通过所述数据收集转发服务器与所述绞车信息服务器、船舶信息服务器进行接收信号连接，并与所述绞车控制设备进行信号输出连接；数据处理设备的功能是接收绞车数据、海洋数据与船舶数据，对上述数据进行处理，形成绞车控制指令并发送给绞车控制设备；
(3)绞车控制设备：设有绞车控制工控机及绞车控制执行单元；工控机为市售工控机，绞车控制执行单元设有绞车启动控制执行单元、绞车制动控制执行单元、绞车前进控制执行单元、绞车后退控制执行单元、绞车放缆控制执行单元、绞车收缆控制执行单元；绞车控制设备的主要功能是接收数据处理设备提供的绞车控制指令，并将控制指令变成对绞车进行相应操作的动作。
2.根据权利要求1所述的海洋地质绞车控制系统，其特征在于：船舶信息收集组件、海洋调查设备数据获取组件、海洋地质绞车数据获取组件完成相应数据收集。
3.一种如权利要求1或2所述的控制系统的控制方法，其特征在于，控制方法依次包括以下步骤：
步骤一：参数信息获取步骤：所述参数信息包括状态运行参数和环境参数；
其中，来源于海洋地质绞车数据获取组件的状态运行参数包括出缆长度L、出缆速度SM、等效缆绳张力FM；环境参数包括经度lo、纬度la、水深HW、流速VF、流向DF、离海底深度HB、船首向DS；经度lo、纬度la来源于GPS，水深HW来源于测深仪，流速VF和流向DF来源于声学多普勒流速剖面仪，离海底深度HB来源于回波高度计，船首向DS来源于罗经；
步骤二：数据分析步骤：根据状态运行参数及环境参数，进行数据分析，计算得出决策数据集，决策数据集包括缆绳倾角α、顺逆流判别角β、船速VS、等效张力差值ΔFM；
其中：
缆绳倾角α＝arccos((HW-HB)/L)；
顺逆流判别角β＝loc*(DS-DF)，其中，loc由绞车出缆位置决定，若从左舷出缆，loc＝-1；反之loc＝1；
船速VS由经纬度偏移量计算得出，其中，根据投影坐标系采用不同计算公式；
等效张力差值ΔFM＝FM2-FM1，其中，FM2、FM1为相邻采样周期内的等效张力值；
步骤三：异常判别步骤：
[1].若|ΔFM|≥ΔFmax，则判断异常类型为张力突变异常；其中：ΔFmax为等效张力差值的极限值，由所用钢缆决定，在系统运行前由操作员根据不同钢缆极限值手动录入系统；对应异常代码为001；
[2].若|FM|≥Fmax，则判断异常类型为张力过大异常，其中：Fmax为等效张力的安全运行值，由所用钢缆决定，在系统运行前由操作员根据不同钢缆极限值手动录入系统；对应异常代码为002；
[3].若(VF＞1)&&(30＜β＜150)，则判断异常类型为逆流异常，其中：此情况下存在缆绳切割船体危险；对应异常代码为003；
[4].若α＞30，则判断异常类型为倾角异常，其中：此情况下存在跳缆风险；对应异常代码为004；
[5].若(HB＜100)&&(VS＞2)，则判断异常类型为触底风险异常，其中：船漂流速度过快时离地距离过近存在触底风险；对应异常代码为005；
[6].若(VF*|cos β|-VS＞0)&&(β＞180)，则判断异常类型为上浮风险异常；对应异常代码为006；
[7].若SM＞2，则判断异常类型为超速异常；对应异常代码为007；
步骤四：未若发生上述7种异常情况之一，则返回至步骤一的参数信息获取步骤；
若发生上述7种异常情况之一，则发出异常报警，跳转至命令生成子系统，进行命令生成，其中包括5种基本命令：
[1].命令名称为放缆，命令码为release；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为启动绞车以1m/min速度进行放缆操作；
[2].命令名称为收揽，命令码为recover；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为启动绞车以1m/min速度进行收揽操作；
[3].命令名称为制动，命令码为stop；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为停止绞车收放缆操作；
[4].命令名称为加速，命令码为up；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为每次执行，提升1m/min绞车速度；
[5].命令名称为减速，命令码为down；发送方式为TCP/IP协议网络传输；执行动作为每次执行，降低1m/min绞车速度；
步骤五：执行绞车调整命令，调整绞车状态，步骤如下：
[1]当接收到异常码为001时，对应操作为：
(1).设置计数器i＝1000；
(2).对绞车发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(3).若i！＝0，跳转至第(4)步；否则，跳转至第(5)步；
(4).执行001异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，i执行自减操作，跳转至第(2)步；
(5).发送stop命令，停止绞车操作；
[2]当接收到异常码为002时，对应操作为：
(1).发送stop命令，停止绞车收放缆操作；
(2).启动软件计时器，进行3min倒计时操作；
(3).发送recover命令，启动绞车以1m/min速度进行收揽操作以回收设备；
[3]当接收到异常码为003时，对应操作为：
(1).执行007异常检查，若无异常，对绞车发送up命令，提升1m/min绞车速度；
(2).启动软件计时器，进行10s倒计时操作；
(3).执行003异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，跳转至第(1)步；
[4]当接收到异常码为004时，对应操作为：
(1).设置计数器i＝100；
(2).对绞车发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(3).若i！＝0，跳转至第(4)步；否则，跳转至第(5)步；
(4).执行004异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，i执行自减操作，跳转至第(1)步；
(5).发送stop命令，停止绞车收放缆操作；
(6).进行软件预警，通知船长调整船向；
(7).手动发送release或recover命令重启操作，启动绞车以1m/min速度进行放缆或收缆操作；
[5]当接收到异常码为005时，对应操作为：
(1).发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(2).持续监控HB，若HB≥100，跳出子系统；若50≤HB＜100，跳至第(1)步；若HB＜50，跳至第(3)步；
(3).执行stop命令，停止绞车收放缆操作，启动3min计时器；
(4).计时结束后，执行recover命令，启动绞车以1m/min速度进行收缆操作；
[6]当接收到异常码为006时，对应操作为：
(1).执行007异常检查，若无异常，对绞车发送up命令，提升1m/min绞车速度；
(2).启动软件计时器，进行10s倒计时操作；
(3).执行006异常检查，若异常排除，跳出子系统；若异常仍存在，跳转至第(1)步；
[7]当接收到异常码为007时，对应操作为：
(1).发送down命令，降低1m/min绞车速度；
(2).持续监控SM，若SM大于2，跳至(1)；否则跳出子系统。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：出缆长度L单位为m、出缆速度SM单位为m/s、等效缆绳张力FM单位为kg；状态运行参数获取方式为UDP协议网络传输。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：经度lo与纬度la的单位为度分秒；水深HW与离海底深度HB的单位为m；流速VF的单位为m/s；流向DF与船首向DS单位为度；经度lo、纬度la与离海底深度HB的获取方式为RS232+TCP/IP协议网络传输；水深HW、流速VF、流向DF的获取方式为TCP/IP协议网络传输；船首向DS的获取方式为RS232+UDP协议网络传输。
6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：缆绳倾角α与顺逆流判别角β的单位为度；船速VS的单位为节；等效张力差值ΔFM的单位为kg。
7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：决策参数数据获取方法为：
[1].船舶信息收集组件、海洋调查设备数据获取组件、海洋地质绞车数据获取组件完成相应数据收集；
[2].数据服务器端开展数据解析，提取各原始数据中供控制决策用的关键字段；
[3].将关键字段按照既定的决策源数据格式进行封装，并将封装后的决策源数据存入发送队列；
[4].依照时间戳顺序，参照发送队列“先入先出”原则将决策源数据通过UDP协议进行组播。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：具体实现过程中采取以下方法：
[1].针对海洋地质绞车数据单元数据，采取固定周期采集方法，即选取固定的时间周期对绞车数据传送串口进行数据获取，读取多个固定监测时间节点数据，以此为样本形成绞车数据集，供后续使用；
[2].针对船舶信息系统数据，采取连续观测方法，即实时监控方法，即对通用标准格式数据包括GPS数据、罗经数据、风速数据等多种数据进行连续观测，保证该部分数据的全部有效性；
[3].针对多普勒声学剖面仪数据即测深仪数据，采取实时监控方法，对其数据接口的数据进行实时监听，保证在异常爆发时可以通过及时获取流速流向数据及速度数据；
[4].数据预处理，在数据获取成功后利用同步方式进行数据处理，针对不同格式数据特征，摘取其关键参数并重组信息，最终形成决策源数据进行传送。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：决策信息获取方法的实现为：
[1].解析决策源数据数据头，判定数据来源和设备类型，并将实际数据信息存入缓存矩阵；
[2].根据决策信息所需参数，从矩阵中摘取相应数据信息进行运算；
[3].将获取的决策信息参数以数组形式进行封装，形成决策信息通过网络通信协议进行发送。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：控制命令生成方法为：采取阈值范围触发方法触发控制命令生成，结合决策信息参数值和设定的阈值范围进行比对，若在阈值范围内，则不产生任何绞车控制命令，绞车端仍旧延续前一状态继续运转；若某参数值超出阈值范围，则触发相应的状况判别函数，对当前绞车运行状况进行判别，形成相应控制命令。
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