CN105216972B - 系泊系统多船联合作业的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系泊系统多船联合作业的控制方法，该方法包括：在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；在存在满足预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足预设条件的锚腿组合；在不存在满足预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。本发明还公开了一种系泊系统多船联合作业的控制装置。本发明通过对多船联合作业预先进行安全评估，从而可有效地提高多船联合作业的安全性及可靠性。

Description

系泊系统多船联合作业的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及海洋石油工程领域，尤其涉及系泊系统多船联合作业的控制方法及装置。

背景技术

目前，内转塔式单点系泊系统(STP，Submerged Turret Production)是一种广泛应用于浮式生产储卸油轮(FPSO，Floating Production Storage and Offloading)的单点系泊系统。油田设施投入使用后，经过多年的运行，系泊系统的锚腿因长期处于反复收缩和拉伸的状态，损坏的几率很大。上锚缆断丝和松股，以及配重链上配重块的脱落是常见的损坏情况，当损坏达到一定程度时，锚腿所能承受的最大安全载荷值将低于单点系泊系统设计时所要求的安全载荷值。若此时遭遇强台风或热带风暴袭击，锚腿有可能会发生断裂，给油田生产设施带来极大安全隐患。因此，在达到系泊系统寿命后，为了确保系泊系统的安全运行，一旦系泊锚腿出现严重损伤情况时，需进行系泊系统安全评估，并会决定更换系泊的锚腿，以保障单点系泊系统及其他油田设施的安全运行。

在浮式生产储卸油轮正常生产时，以APL(American President Lines，美国总统轮船)公司的单点系泊系统的锚腿为例，其更换的方式是：在完成一条锚腿的全部更换流程后，再进行下一条锚腿的更换。该方法效率低、工期长。为了压缩工期，可采用多船联合作业的方法进行锚腿的更换，然而，当同时存在多条船作业时，可能会存在各工程船因失控而相互碰撞，或者各工程船因失控与FPSO碰撞的风险，因此，提供一种安全的多船联合作业方法成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种系泊系统多船联合作业的控制方法及装置，以提高多船联合作业的安全性。

为实现上述目的，本发明提供的一种系泊系统多船联合作业的控制方法，所述系泊系统多船联合作业的控制方法包括以下步骤：

在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；其中，所述锚腿组合为满足组合条件的两所述锚腿，所述预设条件包括：第一工程船和第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第一工程船的失控移动距离小于所述第一工程船的工作距离，且所述第二工程船的第一失控移动距离也小于所述第二工程船的第一工作距离；

在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合；

在不存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。

优选地，所述预设条件还包括：所述第一工程船和所述第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离。

优选地，所述在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合的步骤包括：

在所述系泊锚系的所有所述锚腿中，查找所有满足所述组合条件的两所述锚腿作为所述锚腿组合；其中，所述组合条件为两所述锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两所述锚腿分别位于不同的簇；

逐一判断各所述锚腿组合是否满足所述预设条件，记录判定为满足所述预设条件的所有所述锚腿组合。

优选地，所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船在铺设锚头链及下锚缆时，与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；所述第二工程船的第一工作距离及第二工作距离分别为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离、所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离为下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，当S为所述第一工程船的失控移动距离时，S1为所述第一工程船在所述铺设锚头链及下锚缆时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第一工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第一工程船失控瞬间的初始移动速度，T为从第一工程船失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第一失控移动距离时，S1为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在张紧作业时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在张紧作业时从失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第二失控移动距离时，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

优选地，所述在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合的步骤之后包括：

根据用户选择的浮式生产储卸油轮的艏向及作业海域的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种系泊系统多船联合作业的控制装置，所述系泊系统多船联合作业的控制装置包括：

查找模块，用于在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；其中，所述锚腿组合为满足组合条件的两所述锚腿，所述预设条件包括：第一工程船和第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第一工程船的失控移动距离小于所述第一工程船的工作距离，且所述第二工程船的第一失控移动距离也小于所述第二工程船的第一工作距离；

第一提示模块，用于在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合；

第二提示模块，用于在不存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。

优选地，所述预设条件还包括：所述第一工程船和所述第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离。

优选地，所述查找模块包括：

查找单元，用于在所述系泊锚系的所有所述锚腿中，查找所有满足所述组合条件的两所述锚腿作为所述锚腿组合；其中，所述组合条件为两所述锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两所述锚腿分别位于不同的簇；

记录单元，用于逐一判断各所述锚腿组合是否满足所述预设条件，记录判定为满足所述预设条件的所有所述锚腿组合。

优选地，所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船在铺设锚头链及下锚缆时，与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；所述第二工程船的第一工作距离及第二工作距离分别为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离、所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离为下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，当S为所述第一工程船的失控移动距离时，S1为所述第一工程船在所述铺设锚头链及下锚缆时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第一工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第一工程船失控瞬间的初始移动速度，T为从第一工程船失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第一失控移动距离时，S1为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在张紧作业时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在张紧作业时从失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第二失控移动距离时，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

优选地，所述系泊系统多船联合作业的控制装置包括：

艏向控制模块，用于根据用户选择的浮式生产储卸油轮的艏向及作业海域的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力。

本发明在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；其中，所述锚腿组合为满足组合条件的两所述锚腿，所述预设条件包括：第一工程船和第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第一工程船的失控移动距离小于所述第一工程船的工作距离，且所述第二工程船的第一失控移动距离也小于所述第二工程船的第一工作距离；在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合；在不存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。本发明通过对多船联合作业预先进行安全评估，从而可有效地提高多船联合作业的安全性及可靠性。

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为本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第三实施例的流程示意图；

图3为第二工程船在制动过程中速度与时间函数曲线图；

图4为本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第五实施例的流程示意图；

图5为第一工程船和第二工程船分别在L4-L6号锚腿及L1-L3号锚腿上作业的示意图；

图6为第一工程船和第二工程船分别在L7-L9号锚腿及L4-L6号锚腿上作业的示意图；

图7为第一工程船和第二工程船分别在L7-L9号锚腿及L1-L3号锚腿上作业的示意图；

图8为本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第一实施例的功能模块示意图；

图9为图8中查找模块的细化功能模块示意图；

图10为本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第五实施例的功能模块示意图。

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。

本领域技术人员可以理解的，本发明系泊系统多船联合作业的控制方法的实施主体可以是计算机、手机、平板电脑等终端，也可以是其他任何可实现本发明系泊系统多船联合作业的控制方法的装置或设备，在下述实施例中，将计算机作为本发明系泊系统多船联合作业的控制方法的实施主体，仅作为示例，并不对本发明系泊系统多船联合作业的控制方法的实施主体进行限定。

本发明系泊系统多船联合作业的控制方法及装置的下述实施例中，至少采用三种工程船实施锚腿的更换作业；其中，第一工程船主要负责安装锚点(如吸力锚)及铺设锚头链、下锚缆，第二工程船主要负责对锚腿进行张紧作业及铺设调整链、配重链，第三工程船主要负责切割旧锚腿及更换新上锚缆。由于第三工程船在作业时通常停靠在FPSO旁边，因此暂不考虑第三工程船的安全风险。

本发明提供一种系泊系统多船联合作业的控制方法。

请参照图1，图1为本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第一实施例的流程示意图。

本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第一实施例中，该系泊系统多船联合作业的控制方法包括：

步骤S10，在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；

其中，上述锚腿组合为满足组合条件的两所述锚腿，通过设置组合条件有利于降低在多船联合作业时，第一工程船与第二工程船之间因失控而发生碰撞的风险。对于不同的锚系，其锚腿的分布情况也可能不同，如在一些锚系中，将锚腿分为若干簇，每簇中均匀分布若干条锚腿，而在另一些锚系中，锚腿之间的间隔角度相同，锚腿均匀的分布。因此，用户可根据不同的锚系，及当前施工的环境等因素，相应的设置组合条件。

上述预设条件包括：第一工程船和第二工程船分别在锚腿组合中对应的锚腿上作业时，第一工程船的失控移动距离小于第一工程船的工作距离，且第二工程船的第一失控移动距离也小于第二工程船的第一工作距离。其中，失控移动距离为第一工程船从失控到静止所需移动的距离，第一工程船的工作距离为第一工程船失控时，距离FPSO的距离，每条锚腿对应的第一工程船的失控移动距离、工作距离可能均不相同；第一失控移动距离为第二工程船从失控到静止所需移动的距离，第二工程船的第一工作距离为第二工程船失控时，距离FPSO的距离，每条锚腿对应的第二工程船的第一失控移动距离、第一工作距离可能均不相同。第一工程船和第二工程船的失控是指第一工程船或第二工程船在施工过程中因锚点的拔出、锚腿的断裂、船员疏于控制等原因而失去控制。

上述预设条件的设置有利于降低第一工程船及第二工程船因失控而与FPSO发生碰撞的风险，预设条件的内容可根据用户的需求进行设置，用户还可在上述预设条件中增添新的条件以进一步提高多船联合作业的安全性。

步骤S20，在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合；

计算机通过查找并记录满足预设条件的锚腿组合，若查找和记录的结果显示存在满足预设条件的锚腿组合，则表示第一工程船和第二工程船同时在满足预设条件的锚腿组合中对应的锚腿上作业时，满足安全评估的条件，则提示用户实施多船联合作业，并输出满足预设条件的锚腿组合，计算机可通过视频、图像、音频等方式提醒用户可以实施多船联合作业，同样，计算机也可通过视频、图像、音频等方式向用户展示满足预设条件的锚腿组合，供用户选择施工的锚腿组合，方便用户进行施工安排。

步骤S30，在不存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。

若查找和记录的结果显示不存在满足预设条件的锚腿组合，则表示第一工程船和第二工程船同时在满足预设条件的锚腿组合中对应的锚腿上作业时，可能存在安全风险，计算机可通过视频、图像、音频等方式提示用户不实施多船联合作业，此时，用户可考虑使用第一工程船或第二工程船单独作业，以保障施工的安全性。

本实施例通过对多船联合作业预先进行安全评估，从而可有效地提高多船联合作业的安全性及可靠性。

本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第二实施例中，本实施例在第一实施例的基础上，所述预设条件还包括：所述第一工程船和所述第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离。

由于第二工程船负责的施工范围包括：对锚腿进行张紧作业及铺设调整链、配重链，因此，可将第二工程船的施工路径分为锚腿张紧作业的第一施工路径及铺设调整链、配重链的第二施工路径，第二工程船分别处于第一施工路径和第二施工路径时，距离FPSO的距离范围不同，且第二工程船的马力、速度也不同，因此，造成第二工程船存在第一失控移动距离、第二失控移动距离、第一工作距离及第二工作距离。

本实施例在第一实施例的基础上，在预设条件中添加进一步地条件，即将第一实施例的预设条件设置为：第一工程船和第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第一工程船的失控移动距离小于所述第一工程船的工作距离，同时，所述第二工程船的第一失控移动距离也小于所述第二工程船的第一工作距离，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离。本实施例考虑到第二工程船在施工时存在两个施工内容及施工路径，因此，对第二工程船在分别实施锚腿张紧作业及铺设调整链、配重链时的安全性纳入评估标准，从而进一步提高第二工程船的施工安全性，也进一步提高多船联合作业的安全性。

请参照图2，图2为本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第三实施例的流程示意图。

本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第三实施例中，本实施例在第一实施例、第二实施例的基础上，所述步骤S10包括：

步骤S11，在所述系泊锚系的所有所述锚腿中，查找所有满足所述组合条件的两所述锚腿作为所述锚腿组合；

计算机先将锚系中的锚腿进行配对组合，即以组合条件为依据，将锚腿进行两两组合。其中，上述组合条件为两锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两锚腿分别位于不同的簇；该组合条件可根据用户的需要进行设置，对于锚腿均匀分布的锚系，则仅适用于将两锚腿间的夹角在预设夹角范围作为组合条件，而对于分为若干簇的锚系，则可将两锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两锚腿分别位于不同的簇作为预设条件。当然，用户还可将锚腿的长度、位置等作为组合条件，本实施例对此不作限制。

在提供用户选择组合条件时，计算机还可将锚系的锚腿分布图展示在显示屏幕上，并提供选择界面。

步骤S12，逐一判断各所述锚腿组合是否满足所述预设条件，记录判定为满足所述预设条件的所有所述锚腿组合。

计算机在查找到的锚腿组合中，按照顺序或随机选取一锚腿组合判断各锚腿组合是否满足预设条件，若是，则记录该锚腿组合，若否，则判断下一个锚腿组合，直至所有查找到的锚腿组合均被轮询到。

在本实施例中，还可以由另一种方式实施步骤S10，示例一：

在系泊锚系的所有锚腿中，查找所有满足第一工程船的失控移动距离小于第一工程船的工作距离的锚腿，作为第一工程船的待施工锚腿；查找所有满足第二工程船的第一失控移动距离小于第二工程船的第一工作距离，且第二工程船的第二失控移动距离小于第二工程船的第二工作距离的锚腿，作为第二工程船的待施工锚腿；

将第一工程船的待施工锚腿与第二工程船的待施工锚腿进行配对组合，查找所有满足组合条件的配对组合作为所述锚腿组合。

示例一的方法是先将满足预设条件的锚腿选取出来，再将满足预设条件的锚腿进行配对组合，得到满足预设条件的锚腿组合。

示例一是在第二实施例基础上进行的，考虑到了第二工程船的第二失控移动距离及第二工作距离。

若不考虑第二工程船的第二失控移动距离及第二工作距离，则可参照示例二：

在系泊锚系的所有锚腿中，查找所有满足第一工程船的失控移动距离小于第一工程船的工作距离的锚腿，作为第一工程船的待施工锚腿；查找所有满足第二工程船的第一失控移动距离小于第二工程船的第一工作距离，作为第二工程船的待施工锚腿；

将第一工程船的待施工锚腿与第二工程船的待施工锚腿进行配对组合，查找所有满足组合条件的配对组合作为所述锚腿组合。

本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第四实施例中，本实施例在第一实施例、第二实施例、第三实施例的基础上，所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船在铺设锚头链及下锚缆时，与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；所述第二工程船的第一工作距离及第二工作距离分别为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离、所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离为下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，当S为所述第一工程船的失控移动距离时，S1为所述第一工程船在所述铺设锚头链及下锚缆时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第一工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第一工程船失控瞬间的初始移动速度，T为从第一工程船失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第一失控移动距离时，S1为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在张紧作业时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在张紧作业时从失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第二失控移动距离时，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

为了帮助理解，下面举一示例说明如何计算第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离，以及如何确定第一工程船的工作距离、第二工程船的第一工作距离、第二工作距离。

根据已知的第二工程船在张紧作业时的马力，可得出第二工程船在张紧作业时失控瞬间的初始移动速度V0为7.6663m/s，根据下面已知的第二工程船的制动性能参数，得到如图3所示的速度与时间函数曲线：

通过该时间与速度函数曲线，得出第二工程船从开始制动到静止的制动距离S2为89.29m，假设T为5s，V为2Kn，则第二工程船在对锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离S1＝(7.6663+1.0289)×5＝43.48m，第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离S＝89.29+43.48＝132.77m。

根据同样的方法，可以计算第一工程船的失控移动距离及第二工程船的第二失控移动距离。第二工程船在铺设调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度V0通常较小(小于2Kn)，这是因为第二工程船此时为动力定位模式。

对于第二工程船的第一工作距离，可以计算锚点到单点的距离与锚点到调整链末端的距离之间的差值，将该差值作为第一工作距离；同样，可以计算锚点到单点的距离与锚点到配重链末端的距离之间的差值，将该差值作为第二工作距离；可以计算锚点到单点的距离与锚点到下锚缆末端的距离之间的差值，将该差值作为第一工程船的工作距离。当然，这是比较保守的算法，用户可根据需要来确定第一工程船的工作距离、第二工程船的第一工作距离及第二工作距离，本实施例不作限定。

在上述示例中，对于制动性能参数的选择，选取全速前进到停车的制动距离相较于选取全速前进到全速倒车的制动距离更为保守，因为，全速前进到停车的制动距离较全速前进到全速倒车的制动距离更长。V0＝7.6663m/s是根据第二工程船的系柱拖力271吨得到的，相较于根据第二工程船的张紧拖力180吨得到的V0更为保守。而V＝+2Kn也为较为保守的数据，不仅始终假设海水为顺流，且比海水的实际流速1Kn数值更大。用户可以根据安全系数的要求，设定相应的上述参数，并不局限于上述的示例数值大小。

需要注意的是，上述示例仅供参考，并不用于限制本发明的保护范围。

请参照图4，图4为本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第五实施例的流程示意图。

本发明系泊系统多船联合作业的控制方法第五实施例中，本实施例在第一实施例、第二实施例、第三实施例及第四实施例的基础上，所述步骤S20之后包括：

步骤S40，根据用户选择的浮式生产储卸油轮的艏向及作业海域的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力。

计算机提供选择界面供用户选择FPSO的艏向，该艏向的选择需考虑第一工程船与第二工程船作业的锚腿位置。当第一工程船和/或第二工程船的作业区域与FPSO的转动区域存在重叠时，则需将FPSO的艏向选择在合适的位置，以避免与第一工程船和/或第二工程船发生碰撞。

通过选择的FPSO的艏向，及该位置的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力以使得FPSO转动的角度在额定角度范围内，且限位拖轮的马力在额定马力范围内。其中，风、浪、流数据可采用该海域历年的平均风、浪、流数据值。

请参照图5至图7，图5为第一工程船和第二工程船分别在L4-L6号锚腿及L1-L3号锚腿上作业的示意图；图6为第一工程船和第二工程船分别在L7-L9号锚腿及L4-L6号锚腿上作业的示意图；图7为第一工程船和第二工程船分别在L7-L9号锚腿及L1-L3号锚腿上作业的示意图。

图中A代表FPSO，B代表第二工程船，C代表第一工程船。第二工程船在L7-L9号锚腿上作业时，不符合预设条件，因此，第二工程船不可在L7-L9号锚腿上作业，第二工程船在L1-L6号锚腿上施工时，其作业区域均与FPSO的转动区域存在重叠；而第一工程船在L1-L6号锚腿上施工时，与FPSO的最近距离为385m，在FPSO的转动半径之外，第一工程船在L7-L9号锚腿施工时，与FPSO的最近距离为202m，在FPSO的转动半径235m之外。因此，当第一工程船和第二工程船分别在L1-L3号锚腿、L4-L6号锚腿上作业或者分别在L4-L6号锚腿、L1-L3号锚腿上作业时，仅需要根据第二工程船作业的锚腿位置确定FPSO的艏向；当第一工程船和第二工程船分别在L7-L9号锚腿、L1-L6号锚腿上作业时，需要根据第一工程船和第二工程船作业的锚腿位置确定FPSO的艏向。

在多船联合作业的过程中，还需实时监测FPSO的转动角度是否超过额定角度范围，且限位拖轮的马力是否超过额定马力范围，若是，则认为FPSO失控，则发出警报。

本发明还提供一种系泊系统多船联合作业的控制装置。

请参照图8，图8为本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第一实施例的功能模块示意图。

本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第一实施例中，该系泊系统多船联合作业的控制装置包括：

查找模块10，用于在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；

第一提示模块20，用于在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合；

第二提示模块30，用于在不存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。

其中，上述锚腿组合为满足组合条件的两所述锚腿，通过设置组合条件有利于降低在多船联合作业时，第一工程船与第二工程船之间因失控而发生碰撞的风险。对于不同的锚系，其锚腿的分布情况也可能不同，如在一些锚系中，将锚腿分为若干簇，每簇中均匀分布若干条锚腿，而在另一些锚系中，锚腿之间的间隔角度相同，锚腿均匀的分布。因此，用户可根据不同的锚系，及当前施工的环境等因素，相应的设置组合条件。

上述预设条件包括：第一工程船和第二工程船分别在锚腿组合中对应的锚腿上作业时，第一工程船的失控移动距离小于第一工程船的工作距离，且第二工程船的第一失控移动距离也小于第二工程船的第一工作距离。其中，失控移动距离为第一工程船从失控到静止所需移动的距离，第一工程船的工作距离为第一工程船失控时，距离FPSO的距离，每条锚腿对应的第一工程船的失控移动距离、工作距离可能均不相同；第一失控移动距离为第二工程船从失控到静止所需移动的距离，第二工程船的第一工作距离为第二工程船失控时，距离FPSO的距离，每条锚腿对应的第二工程船的第一失控移动距离、第一工作距离可能均不相同。第一工程船和第二工程船的失控是指第一工程船或第二工程船在施工过程中因锚点的拔出、锚腿的断裂、船员疏于控制等原因而失去控制。

上述预设条件的设置有利于降低第一工程船及第二工程船因失控而与FPSO发生碰撞的风险，预设条件的内容可根据用户的需求进行设置，用户还可在上述预设条件中增添新的条件以进一步提高多船联合作业的安全性。

查找模块10通过查找并记录满足预设条件的锚腿组合，若查找和记录的结果显示存在满足预设条件的锚腿组合，则表示第一工程船和第二工程船同时在满足预设条件的锚腿组合中对应的锚腿上作业时，满足安全评估的条件，则第一提示模块20提示用户实施多船联合作业，并输出满足预设条件的锚腿组合，第一提示模块20可通过视频、图像、音频等方式提醒用户可以实施多船联合作业，同样，第一提示模块20也可通过视频、图像、音频等方式向用户展示满足预设条件的锚腿组合，供用户选择施工的锚腿组合，方便用户进行施工安排。

若查找模块10查找和记录的结果显示不存在满足预设条件的锚腿组合，则表示第一工程船和第二工程船同时在满足预设条件的锚腿组合中对应的锚腿上作业时，可能存在安全风险，第二提示模块30可通过视频、图像、音频等方式提示用户不实施多船联合作业，此时，用户可考虑使用第一工程船或第二工程船单独作业，以保障施工的安全性。

本实施例通过对多船联合作业预先进行安全评估，从而可有效地提高多船联合作业的安全性及可靠性。

本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第二实施例中，本实施例在第一实施例的基础上，所述预设条件还包括：所述第一工程船和所述第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离。

由于第二工程船负责的施工范围包括：对锚腿进行张紧作业及铺设调整链、配重链，因此，可将第二工程船的施工路径分为锚腿张紧作业的第一施工路径及铺设调整链、配重链的第二施工路径，第二工程船分别处于第一施工路径和第二施工路径时，距离FPSO的距离范围不同，且第二工程船的马力、速度也不同，因此，造成第二工程船存在第一失控移动距离、第二失控移动距离、第一工作距离及第二工作距离。

本实施例在第一实施例的基础上，在预设条件中添加进一步地条件，即将第一实施例的预设条件设置为：第一工程船和第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第一工程船的失控移动距离小于所述第一工程船的工作距离，同时，所述第二工程船的第一失控移动距离也小于所述第二工程船的第一工作距离，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离。本实施例考虑到第二工程船在施工时存在两个施工内容及施工路径，因此，对第二工程船在分别实施锚腿张紧作业及铺设调整链、配重链时的安全性纳入评估标准，从而进一步提高第二工程船的施工安全性，也进一步提高多船联合作业的安全性。

请参照图9，图9为图8中查找模块10的细化功能模块示意图。

本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第三实施例中，本实施例在第一实施例、第二实施例的基础上，所述查找模块10包括：

查找单元11，用于在所述系泊锚系的所有所述锚腿中，查找所有满足所述组合条件的两所述锚腿作为所述锚腿组合；

记录单元12，用于逐一判断各所述锚腿组合是否满足所述预设条件，记录判定为满足所述预设条件的所有所述锚腿组合。

查找单元11先将锚系中的锚腿进行配对组合，即以组合条件为依据，将锚腿进行两两组合。其中，上述组合条件为两锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两锚腿分别位于不同的簇；该组合条件可根据用户的需要进行设置，对于锚腿均匀分布的锚系，则仅适用于将两锚腿间的夹角在预设夹角范围作为组合条件，而对于分为若干簇的锚系，则可将两锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两锚腿分别位于不同的簇作为预设条件。当然，用户还可将锚腿的长度、位置等作为组合条件，本实施例对此不作限制。

在提供用户选择组合条件时，查找单元11还可将锚系的锚腿分布图展示在显示屏幕上，并提供选择界面。

记录单元12在查找到的锚腿组合中，按照顺序或随机选取一锚腿组合判断各锚腿组合是否满足预设条件，若是，则记录该锚腿组合，若否，则判断下一个锚腿组合，直至所有查找到的锚腿组合均被轮询到。

在本实施例中，查找模块10还可以由另一种方式实施步骤S10，示例一：

在系泊锚系的所有锚腿中，查找所有满足第一工程船的失控移动距离小于第一工程船的工作距离的锚腿，作为第一工程船的待施工锚腿；查找所有满足第二工程船的第一失控移动距离小于第二工程船的第一工作距离，且第二工程船的第二失控移动距离小于第二工程船的第二工作距离的锚腿，作为第二工程船的待施工锚腿；

将第一工程船的待施工锚腿与第二工程船的待施工锚腿进行配对组合，查找所有满足组合条件的配对组合作为所述锚腿组合。

示例一的方法是先将满足预设条件的锚腿选取出来，再将满足预设条件的锚腿进行配对组合，得到满足预设条件的锚腿组合。

示例一是在第二实施例基础上进行的，考虑到了第二工程船的第二失控移动距离及第二工作距离。

若不考虑第二工程船的第二失控移动距离及第二工作距离，则可参照示例二：

在系泊锚系的所有锚腿中，查找所有满足第一工程船的失控移动距离小于第一工程船的工作距离的锚腿，作为第一工程船的待施工锚腿；查找所有满足第二工程船的第一失控移动距离小于第二工程船的第一工作距离，作为第二工程船的待施工锚腿；

将第一工程船的待施工锚腿与第二工程船的待施工锚腿进行配对组合，查找所有满足组合条件的配对组合作为所述锚腿组合。

本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第四实施例中，本实施例在第一实施例、第二实施例、第三实施例的基础上，所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船在铺设锚头链及下锚缆时，与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；所述第二工程船的第一工作距离及第二工作距离分别为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离、所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离为下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，当S为所述第一工程船的失控移动距离时，S1为所述第一工程船在所述铺设锚头链及下锚缆时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第一工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第一工程船失控瞬间的初始移动速度，T为从第一工程船失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第一失控移动距离时，S1为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在张紧作业时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在张紧作业时从失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第二失控移动距离时，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

为了帮助理解，下面举一示例说明如何计算第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离，以及如何确定第一工程船的工作距离、第二工程船的第一工作距离、第二工作距离。

请参照图10，图10为本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第五实施例的功能模块示意图。

本发明系泊系统多船联合作业的控制装置第五实施例中，本实施例在第一实施例、第二实施例、第三实施例及第四实施例的基础上，所述系泊系统多船联合作业的控制装置还包括：

艏向控制模块40，用于根据用户选择的浮式生产储卸油轮的艏向及作业海域的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力。

艏向控制模块40提供选择界面供用户选择FPSO的艏向，该艏向的选择需考虑第一工程船与第二工程船作业的锚腿位置。当第一工程船和/或第二工程船的作业区域与FPSO的转动区域存在重叠时，则需将FPSO的艏向选择在合适的位置，以避免与第一工程船和/或第二工程船发生碰撞。

通过选择的FPSO的艏向，及该位置的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力以使得FPSO转动的角度在额定角度范围内，且限位拖轮的马力在额定马力范围内。其中，风、浪、流数据可采用该海域历年的平均风、浪、流数据值。

在多船联合作业的过程中，还需实时监测FPSO的转动角度是否超过额定角度范围，且限位拖轮的马力是否超过额定马力范围，若是，则认为FPSO失控，则发出警报。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种系泊系统多船联合作业的控制方法，其特征在于，所述系泊系统多船联合作业的控制方法包括以下步骤：

在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；其中，所述锚腿组合为满足组合条件的两所述锚腿，所述预设条件包括：第一工程船和第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第一工程船的失控移动距离小于所述第一工程船的工作距离，且所述第二工程船的第一失控移动距离也小于所述第二工程船的第一工作距离；

所述失控移动距离为所述第一工程船从失控到静止所需移动的距离；所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船失控时距离浮式生产储卸油轮的距离；所述第一失控移动距离为所述第二工程船从失控到静止所需移动的距离；所述第一工作距离为所述第二工程船失控时距离所述浮式生产储卸油轮的距离；

在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合；

在不存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。

2.根据权利要求1所述的系泊系统多船联合作业的控制方法，其特征在于，所述预设条件还包括：所述第一工程船和所述第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离；

所述第二工程船的第二工作距离为所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第二失控移动距离通过下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

3.根据权利要求1或2所述的系泊系统多船联合作业的控制方法，其特征在于，所 述在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合的步骤包括：

在所述系泊锚系的所有所述锚腿中，查找所有满足所述组合条件的两所述锚腿作为所述锚腿组合；其中，所述组合条件为两所述锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两所述锚腿分别位于不同的簇；

逐一判断各所述锚腿组合是否满足所述预设条件，记录判定为满足所述预设条件的所有所述锚腿组合。

4.根据权利要求1所述的系泊系统多船联合作业的控制方法，其特征在于，所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船在铺设锚头链及下锚缆时，与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；所述第二工程船的第一工作距离及第二工作距离分别为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离、所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离为下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，当S为所述第一工程船的失控移动距离时，S1为所述第一工程船在所述铺设锚头链及下锚缆时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第一工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第一工程船失控瞬间的初始移动速度，T为从第一工程船失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第一失控移动距离时，S1为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在张紧作业时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在张紧作业时从失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第二失控移动距离时，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

5.根据权利要求1或2所述的系泊系统多船联合作业的控制方法，其特征在于，所述在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合的步骤之后包括：

根据用户选择的浮式生产储卸油轮的艏向及作业海域的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力。

6.一种系泊系统多船联合作业的控制装置，其特征在于，所述系泊系统多船联合作业的控制装置包括：

查找模块，用于在系泊锚系的锚腿中，查找并记录满足预设条件的锚腿组合；其中，所述锚腿组合为满足组合条件的两所述锚腿，所述预设条件包括：第一工程船和第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第一工程船的失控移动距离小于所述第一工程船的工作距离，且所述第二工程船的第一失控移动距离也小于所述第二工程船的第一工作距离；

所述失控移动距离为所述第一工程船从失控到静止所需移动的距离；所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船失控时距离浮式生产储卸油轮的距离；所述第一失控移动距离为所述第二工程船从失控到静止所需移动的距离；所述第一工作距离为所述第二工程船失控时距离所述浮式生产储卸油轮的距离；

第一提示模块，用于在存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户实施多船联合作业，并输出满足所述预设条件的锚腿组合；

第二提示模块，用于在不存在满足所述预设条件的锚腿组合时，提示用户不实施多船联合作业。

7.根据权利要求6所述的系泊系统多船联合作业的控制装置，其特征在于，所述预设条件还包括：所述第一工程船和所述第二工程船分别在所述锚腿组合中对应的所述锚腿上作业时，所述第二工程船的第二失控移动距离小于所述第二工程船的第二工作距离；

所述第二工程船的第二工作距离为所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第二失控移动距离通过下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

8.根据权利要求6或7所述的系泊系统多船联合作业的控制装置，其特征在于，所述查找模块包括：

查找单元，用于在所述系泊锚系的所有所述锚腿中，查找所有满足所述组合条件的两所述锚腿作为所述锚腿组合；其中，所述组合条件为两所述锚腿间的夹角在预设夹角范围内，和/或，两所述锚腿分别位于不同的簇；

记录单元，用于逐一判断各所述锚腿组合是否满足所述预设条件，记录判定为满足所述预设条件的所有所述锚腿组合。

9.根据权利要求6所述的系泊系统多船联合作业的控制装置，其特征在于，所述第一工程船的工作距离为所述第一工程船在铺设锚头链及下锚缆时，与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；所述第二工程船的第一工作距离及第二工作距离分别为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离、所述第二工程船在铺设调整链及配重链时与所述浮式生产储卸油轮的最短距离；

所述第一工程船的失控移动距离、第二工程船的第一失控移动距离及第二失控移动距离为下面公式计算得到：

S＝S1+S2

S1＝(V0±V)×T

其中，当S为所述第一工程船的失控移动距离时，S1为所述第一工程船在所述铺设锚头链及下锚缆时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第一工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第一工程船失控瞬间的初始移动速度，T为从第一工程船失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第一失控移动距离时，S1为所述第二工程船在对所述锚腿进行张紧作业时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在张紧作业时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在张紧作业时从失控到开始制动所消耗的时长；当S为所述第二工程船的第二失控移动距离时，S1为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时，从失控到开始制动之前所移动的距离，S2为所述第二工程船从开始制动到静止的制动距离，V0为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时失控瞬间的初始移动速度，T为所述第二工程船在铺设所述调整链及配重链时从失控到开始制动所消耗的时长；V为海水的流速，当顺流时，取值为+V，当逆流时，取值为-V。

10.根据权利要求6或7所述的系泊系统多船联合作业的控制装置，其特征在于，所述系泊系统多船联合作业的控制装置包括：

艏向控制模块，用于根据用户选择的浮式生产储卸油轮的艏向及作业海域的风、浪、流数据，确定限位拖轮的数量及马力。