CN104881056A - 一种半潜式平台锚泊自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半潜式平台锚泊自动控制系统，所述系统包括：第一监测模块、控制模块、及执行模块；所述第一监测模块用于监测风浪流的参数、锚链张力大小、隔水管挠性接头转角大小、及锚机状态信息；所述控制模块用于判断所述锚泊系统是否满足正常作业，并在满足正常作业的情况下，发出控制指令给所述执行模块，驱动所述执行模块完成锚链参数的自动精确调整。本发明的半潜式平台锚泊自动控制系统，可为不同海况下采取合理的锚链张力调整措施提供技术支持，大大简化操作流程提高工作效率，同时提高锚泊系统的安全性。

Description

一种半潜式平台锚泊自动控制系统

技术领域

本发明涉及锚泊领域，尤其涉及一种半潜式平台锚泊自动控制系统。

背景技术

随着海洋石油、及天然气的钻探与开采的发展，相关的钻井和生产平台的工作水域日趋加深；传统的固定式平台已经无法满足需求，移动式平台凭借着其独有的特点逐步成为现今海洋石油工业的主要工具。锚泊定位系统是移动式平台的重要组成部分，在为移动平台提供固定与抗风浪等方面有着极其重要的作用。

由于南海海域环境复杂，台风、内波流等极限载荷频发，近年来海洋结构物锚泊系统失效事故时有发生，这些事故使得油气开发蒙受巨大的经济损失，这对海洋环境是一种灾难。因此，对通过锚泊系统的张力调节控制平台偏移就显得尤为重要。

目前锚链张力的调整基本上凭经验由人工操作，其程序复杂，而且反应速度慢。为保证钻井平台的安全作业，保证锚泊系统的完整性，通过开发一套锚泊自动控制系统，实时监测平台漂移量、锚链张力、风浪流、内波等的危险状态，并在其超过阈值时，立即开启自动控制模式进行锚链张力调整。可为不同海况下采取合理的锚链张力调整措施提供技术支持，大大简化操作流程提高工作效率，同时提高锚泊系统的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中人工操作程序复杂，反应速度慢的缺陷，提供一种实用、安全、迅速、高效的半潜式平台锚泊自动控制系统，实现锚链参数的自动精确调整。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述半潜式平台锚泊自动控制系统包括：第一监测模块、数据处理模块、及执行模块；

所述第一监测模块与所述数据处理模块连接，用于监测所述锚泊的状态和风浪流的参数，并将监测到的所述锚泊的状态和所述风浪流的参数上传至所述数据处理模块；

所述数据处理模块与所述执行模块连接，用于根据所述锚泊的状态和所述风浪流的参数判断锚泊系统的作业状态，并在需要调整所述作业状态且所述锚泊系统满足自动控制的情况下，发出控制指令至所述执行模块；所述执行模块根据所述控制指令完成锚链参数的自动精确调整。

进一步地，所述锚泊的状态包括所述平台的位置、锚链张力大小、隔水管挠性接头转角大小、及锚机状态信息；

所述第一监测模块包括GPS定位模块、环境参数监测模块、锚链张力监测模块、隔水管挠性接头转角监测模块、及锚机状态监测模块；

所述GPS定位模块用于监测所述平台的位置；所述环境参数监测模块用于监测风浪流的参数；所述锚链张力监测模块用于监测锚链张力大小；所述隔水管挠性接头转角监测模块用于监测隔水管挠性接头转角大小；所述锚机状态监测模块用于监测锚机状态信息。

进一步地，所述半潜式平台锚泊自动控制系统还包括第二监测模块及报警模块；所述第二监测模块用于监测所述数据处理模块的运行状态，并在所述数据处理模块出现异常时，发送危险报警信号给所述报警模块；所述报警模块用于向工作人员发出告警提示，通知工作人员进行人工调整。

进一步地，所述半潜式平台锚泊自动控制系统还包括人工输入端口；所述人工输入端口与所述数据处理模块连接，用于在所述第一监测模块出现异常或极端天气状况下，人工输入控制信息给所述数据处理模块。

进一步地，所述数据处理模块包括计算模块、综合分析模块、及锚机状态判断模块。

进一步地，所述计算模块预存储有所述半潜式平台锚泊自动控制系统执行的判断条件：判断阈值；所述判断阈值包括锚泊系统的正常作业阈值和所述半潜式平台锚泊自动控制系统的自动控制阈值范围。

进一步地，所述综合分析模块与所述计算模块连接，并对所述风浪流的参数、所述锚链张力大小、所述隔水管挠性接头转角大小进行综合分析，并将分析结果发送至所述计算模块；

所述锚机状态判断模块与所述计算模块连接，并对所述锚机的状态信息进行判断，并将判断结果发送至所述计算模块；

所述计算模块将所述分析结果和所述判断结果与预存的所述正常作业阈值和所述自动控制阈值范围作比较，并根据比较结果判断出所述锚泊系统超出所述正常作业阈值并满足所述自动控制阈值范围时，计算出最优控制方案，并发送控制指令给所述执行模块。

进一步地，所述计算模块根据所述比较结果判断出所述锚泊系统不满足所述正常作业阈值并超出所述自动控制阈值范围时，发出报警信息，通知工 作人员进行人工调整。

进一步地，所述执行模块包括锚机控制驱动器和电动锚机；所述锚机控制驱动器执行所述控制指令进行状态调整，从而驱动所述电动锚机收放锚链的操作。

进一步地，所述半潜式平台锚泊自动控制系统还包括显示模块和存储模块；所述显示模块和所述存储模块分别与所述数据处理模块连接；

所述显示模块用于显示所述数据处理模块发出的控制命令的主要控制要素；

所述存储模块用于存储所述数据处理模块发出的控制命令的主要控制要素。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的锚泊自动控制系统的整体示意图；

图2是本发明的锚泊自动控制系统的第一监测模块示意图；

图3是本发明的锚泊自动控制系统的数据处理模块示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示为本发明的锚泊自动控制系统的整体示意图。由图1可知，本发明的锚泊自动控制系统包括：第一监测模块2、数据处理模块3、执行模块4、第二监测模块5、报警模块6、人工输入模块7、显示模块8、及存储模 块9。其中，图2为第一监测模块2的示意图，由图2可知，第一监测模块2具体包括：环境参数监测模块21、锚链张力监测模块23、隔水管挠性接头转角监测模块25、锚机状态监测模块27、及GPS定位模块29。

其中，环境参数监测模块21用于监测风浪流的参数；锚链张力监测模块23用于监测锚链张力大小；隔水管挠性接头转角监测模块25用于监测隔水管挠性接头转角大小；锚机状态监测模块27用于监测锚机状态信息；GPS定位装置29用于监测锚机的平台位置。

且第一监测模块2与数据处理模块3连接。第一监测模块2将监测到的风浪流的参数、锚链张力大小、隔水管挠性接头转角大小、锚机状态信息、锚机的平台位置上传至数据处理模块3。

数据处理模块3的具体示意图如图3所示，由图3可知，数据处理模块3包括计算模块31、综合分析模块33、及锚机状态判断模块35。

其中，计算模块31预存有锚泊自动控制系统执行的判断条件：判断阈值；判断阈值包括锚泊的正常作业阈值和锚泊自动控制系统的自动控制阈值范围。

综合分析模块33与计算模块31连接，对第一监测模块2上传的风浪流的参数、锚链张力大小、隔水管挠性接头转角大小进行综合分析，并将分析结果发送给计算模块31。

锚机状态判断模块35与计算模块31连接，对第一监测模块2上传的锚机的状态信息进行判断，并将判断结果发送给计算模块31。

计算模块31将分析结果和判断结果与预存的正常作业阈值和自动控制阈值范围做比较，并根据比较结果判断出锚泊系统超出正常作业阈值并满足自动控制阈值范围时，启动计算机运算程序运算出最优控制方案，并发送控 制指令给执行模块4。

执行模块4包括锚机控制驱动器和电动锚机；锚机控制驱动器执行控制指令进行状态调整，从而驱动电动锚机收放锚链的操作。

数据处理模块3还与第二监测模块5、报警模块6、人工输入模块7、显示模块8、及存储模块9连接。

第二监测模块5用于监测数据处理模块3的运行状态，若监测到数据处理模块3出现异常时，发送危险报警信号给报警模块6，通知工作人员进行人工调整。

可以理解地，工作人员在收到危险报警信息后，通过人工输入模块7输入常规动态调整的相关信息，数据处理模块3接收人工输入的常规动态调整信息，处理后发出锚泊系统的常规动态调整的控制命令。

需要说明的是，数据处理模块3在发出控制命令的同时，将控制命令发送给显示模块8、及存储模块9。

显示模块8将控制命令的要素信息进行显示，存储模块9存储控制命令的要素信息。

可以理解地，数据处理模块3在分析结果和判断结果不满足正常作业阈值并超出自动控制阈值范围时，通过报警模块6发出报警信息，通知工作人员进行人工调整。

可以理解地，在某些极端天气下，第一监测模块2要做到实时的监测和反应容易出现异常，特殊环境参数不易获得。例如，南海作为台风频发海域，台风来临以前，必须根据所获得的气象参数，对平台的锚泊系统进行调整，此时可以利用气象预报数据作为输入参数，通过人工输入端口部分输入数据，把人工输入端口部分输入的数据，作为系统输入参数，既可在极端工况下起 到预险作用，又可以增加在作业工况下控制系统的稳定性。

第二监测模块5的设置，也增加了系统的安全性和稳定性，第二监测模块5通过实时监测数据处理模块3的运行状态，并在监测到数据处理模块3发生故障时，启动报警模块6，告知工作人员存在风险。

可以理解地，本发明的锚泊自动控制系统，在报警模块6发出报警信息的同时，会立即切入人工输入状态，只有通过人工操作才能完成操作，更一步提高了安全性。

可以理解地，为实现系统的循环控制，本发明的锚泊自动控制系统设计成一个闭环控制系统，无论是执行操作的过程中还是完成后，第一监测模块2仍然会实时监测控制系统的状态，并通过数据处理模块3再次判断目前状态是否满足作业要求和是否满足自动控制要求，若不满足作业要求且满足自动控制要求，则给出自动控制的命令，执行新一轮的循环，逐次循环直到满足作业要求，但是鉴于每次锚链张力调整过程复杂，建议循环次数不超过3次。

可以理解地，本发明的锚泊自动控制系统既可以实现通过监测模块监测数据做出被动反应的被动控制，又可以通过人工输入预测数据达到主动控制，调节能力强，适用范围广。

实施本发明的锚泊自动控制系统，通过监测数据，并通过计算机进行控制判断，反应快速；减少了人工参与，从而提高了操作效率和安全性，并减少了劳动强度；在出现危险状态前，人工输入预测数据，可提前调整好锚链参数，具有主动避险的优势；且有效的利用平台原有设备，无需另外安装测量仪器，节约成本；内置人工操作部分，稳定性强，方便实用。本发明的锚泊自动控制系统对不同平台具有较大的适应性，降低了设计成本，还具有易推广的潜在优势，具有广泛的市场前景，对提高锚泊系统控制的自动化程度 和安全性具有重要意义。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述半潜式平台锚泊自动控制系统包括：第一监测模块、数据处理模块、及执行模块； 

所述第一监测模块与所述数据处理模块连接，用于监测所述锚泊的状态和风浪流的参数，并将监测到的所述锚泊的状态和所述风浪流的参数上传至所述数据处理模块；

所述数据处理模块与所述执行模块连接，用于根据所述锚泊的状态和所述风浪流的参数判断锚泊系统的作业状态，并在需要调整所述作业状态且所述锚泊系统满足自动控制的情况下，发出控制指令至所述执行模块；

所述执行模块根据所述控制指令完成锚链参数的自动精确调整。

2.根据权利要求1所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述锚泊的状态包括所述平台的位置、锚链张力大小、隔水管挠性接头转角大小、及锚机状态信息；

所述第一监测模块包括GPS定位模块、环境参数监测模块、锚链张力监测模块、隔水管挠性接头转角监测模块、及锚机状态监测模块；

所述GPS定位模块用于监测所述平台的位置；所述环境参数监测模块用于监测风浪流的参数；所述锚链张力监测模块用于监测锚链张力大小；所述隔水管挠性接头转角监测模块用于监测隔水管挠性接头转角大小；所述锚机状态监测模块用于监测锚机状态信息。

3.根据权利要求1所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述半潜式平台锚泊自动控制系统还包括第二监测模块及报警模块；所述第二监测模块用于监测所述数据处理模块的运行状态，并在所述数据处理模块出现异常时，发送危险报警信号给所述报警模块；所述报警模块用于向工作人员发出告警提示，通知工作人员进行人工调整。

4.根据权利要求1所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述半潜式平台锚泊自动控制系统还包括人工输入端口；所述人工输入端口与所述数据处理模块连接，用于在所述第一监测模块出现异常或极端天气状况下，人工输入控制信息给所述数据处理模块。

5.根据权利要求1所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述数据处理模块包括计算模块、综合分析模块、及锚机状态判断模块。

6.根据权利要求5所述的半潜式平台锚泊自动控制系统计算模块，其特征在于，所述计算模块预先存储有所述半潜式平台锚泊自动控制系统执行的判断条件：判断阈值；所述判断阈值包括锚泊系统的正常作业阈值和所述半潜式平台锚泊自动控制系统的自动控制阈值范围。

7.根据权利要求5所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述综合分析模块与所述计算模块连接，并对所述风浪流的参数、所述锚链张力大小、所述隔水管挠性接头转角大小进行综合分析，并将分析结果发送至所述计算模块；

所述锚机状态判断模块与所述计算模块连接，并对所述锚机的状态信息进行判断，并将判断结果发送至所述计算模块；

所述计算模块将所述分析结果和所述判断结果与预存的所述正常作业阈值和所述自动控制阈值范围作比较，并根据比较结果判断出所述锚泊系统超出所述正常作业阈值并满足所述自动控制阈值范围时，计算出最优控制方案，并发送控制指令给所述执行模块。

8.根据权利要求7所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述计算模块根据所述比较结果判断出所述锚泊系统不满足所述正常作业阈值并超出所述自动控制阈值范围时，发出报警信息，通知工作人员进行人工调整。

9.根据权利要求1所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述执行模块包括锚机控制驱动器和电动锚机；所述锚机控制驱动器执行所述控制指令进行状态调整，从而驱动所述电动锚机收放锚链的操作。

10.根据权利要求1所述的半潜式平台锚泊自动控制系统，其特征在于，所述半潜式平台锚泊自动控制系统还包括显示模块和存储模块；所述显示模块和所述存储模块分别与所述数据处理模块连接；

所述显示模块用于显示所述数据处理模块发出的控制命令的主要控制要素；

所述存储模块用于存储所述数据处理模块发出的控制命令的主要控制要素。