CN106405598B - 一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统，包括共用一套RTK基准站的起重船运动测量系统、吊臂运动测量系统和吊物运动测量系统；起重船运动测量系统设置在起重船甲板上，吊臂运动测量系统设置在吊臂中部，吊物运动测量系统设置在吊物上；三个系统分别测得实际海况下起重船刚体运动、起重船上吊臂刚体运动、吊物刚体运动，再通过坐标转换获得起重船重心、吊点、吊物重心的运动数据；最后得到吊物重心和吊点之间、吊物重心和起重船重心之间的相对运动数据，用于分析在某一海况下吊装过程中吊物的运动响应特性。本发明系统用于解决吊装安装过程中大尺度、环境多变、长距离传输数据易受干扰、设备刚性固定等问题。

Description

一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统
技术领域
本发明涉及一种船舶与海洋工程技术领域的监测系统，更具体的说，是涉及一种用于海洋平台吊装施工期间吊物运动监测的系统。
背景技术
吊装安装是海上平台组块重要安装方法。吊装作业包括起吊和就位两个阶段。在起吊过程中，由于海洋环境的影响，起重船、平台上部组块、驳船之间的相对运动复杂，可能会发生碰撞，造成安全事故。在就位过程中，由于海洋环境的影响，上部组块与导管架之间的相对运动较复杂，易发生碰撞。因此，实时监测起重船、吊物、吊臂运动以及海洋环境状况是防止发生碰撞的有效措施。
相对于模型试验和数值模拟，海上实际测量具有真实性、可靠性等优点，能真实反映起重船在实际海况下的运动，因此，可广泛用于对模型试验和数值模拟结果的检验。综上，海上实际测量对现场安装和科研工作均具有重要意义。
区别于一般的运动监控系统，海上吊装安装过程中的运动测量，具有大尺度、环境多变、数据传输易受干扰、测量精度要求高、设备刚性固定要求、施工期间不间断测量等特点。这对运动测量方案提出了新的要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于海洋平台吊装施工期间吊物运动监测的系统。该系统用于吊装作业期间起重船、吊臂以及上部组块运动实时同步测量的方案，解决吊装安装过程中大尺度、环境多变、长距离传输数据易受干扰、设备刚性固定、施工期间不间断测量等问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统，包括共用一套RTK基准站的起重船运动测量系统、吊臂运动测量系统和吊物运动测量系统；所述起重船运动测量系统设置在起重船甲板上，所述吊臂运动测量系统设置在吊臂中部，所述吊物运动测量系统设置在吊物上；
所述起重船运动测量系统由第一RTK移动站、第一GPS/INS系统和第一数据实时显示系统组成，所述第一数据实时显示系统将测点运动信息、船舶浮态信息实时显示于电脑屏幕；
所述吊臂运动测量系统由第二RTK移动站、第二GPS/INS系统、第二数据实时显示系统、第一无线模块传输系统和系统集成箱组成；吊臂运动测量系统用于测量起重船上吊臂刚体上测点的运动数据，所述第一无线模块传输系统的发射端设置于吊臂上，用于发射数据信号；所述第一无线模块传输系统的接收端布设置于起重船甲板上，用于接收信号，实现长距离数据传输，所述第二数据实时显示系统将测点运动信息、吊臂倾角信息实时显示于电脑屏幕；
所述吊物运动测量系统由第三RTK移动站、第三GPS/INS系统、第三数据实时显示系统和第二无线模块传输系统构成；所述第二无线模块传输系统的发射端设置于吊物上，所述第二无线模块传输系统的接收端设置于起重船甲板上，用于接收信号，所述第三数据实时显示系统将测点运动信息实时显示于电脑屏幕。
所述起重船运动测量系统、吊臂运动测量系统和吊物运动测量系统通过同步测量和同步采样，分别得到起重船刚体、吊臂刚体、吊物刚体在实际海况下测点位置的实时运动数据，获得的数据实时显示于电脑屏幕；然后对测点位置的运动数据通过坐标转换获得起重船重心、吊点、吊物重心的同步运动数据；最后得到吊物重心与吊点之间、吊物重心与起重船重心之间的相对运动数据，用于分析吊装过程中吊物的运动响应特性。
所述系统集成箱用于将第二GPS/INS系统和第一无线模块传输系统集成并固定，所述系统集成箱刚性固定在吊臂上。
所述RTK基准站设在距离小于15海里的固定式海洋平台上或导管架上。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明系统用于吊装作业期间起重船、吊臂以及上部组块实际运动的实时同步测量，该系统针对海上环境设计完善，稳定可靠，数据传输稳定，测量精度高，可做到连续监测。区别于普通的GPS定位系统，本发明所述RTK测量系统通过基准站与移动站之间的实时差分获得更高精度的位置信息，能获得厘米级定位精度以及0.05°的姿态精度。
附图说明
图1是本发明的实施例的吊装作业实际运动测量系统的构成示意图；
图2是本发明中各系统布置位置示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本发明保护一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统，包括起重船运动测量系统、吊臂运动测量系统和吊物运动测量系统，三套系统共用一个RTK基准站；所述起重船运动测量系统设置在起重船甲板上，所述吊臂运动测量系统设置在吊臂中部，所述吊物运动测量系统设置在吊物上。
其中，起重船运动测量系统包括：第一RTK移动站、第一GPS/INS系统(全球定位系统/惯性导航系统)和第一数据实时显示系统；吊臂运动测量系统包括：第二RTK移动站、第二GPS/INS系统、第二数据实时显示系统、第一无线模块传输系统和系统集成箱；吊物测量系统包括：第三RTK移动站、第三GPS/INS系统、第三数据实时显示系统和第二无线模块传输系统。RTK基准站设在距离小于15海里的固定式海洋平台上或导管架上。
起重船运动测量系统布置在起重船甲板上，吊臂运动测量系统布置在吊臂中部，吊物运动测量系统布置在吊物上。起重船运动测量系统、吊臂运动测量系统和吊物运动测量系统三个系统分别测得波浪中起重船刚体、起重船上吊臂刚体、吊物刚体的测点位置的同步运动数据并实时显示；再通过坐标转换获得起重船重心、吊点、吊物重心的运动数据，最后可以得到吊物重心与吊点之间、吊物重心与起重船重心之间的相对运动数据，用于船舶运动响应、吊物运动响应研究。
无线模块传输系统有两套，每一套包括发射端和接收端，吊臂运动测量系统内的发射端布置于吊臂中部，接收端布置于起重船甲板上；吊物运动测量系统内的发射端布置于上部组块上，接收端布置于起重船甲板上。用于数据长距离传输。
系统集成箱集成了吊臂运动测量的第二GPS/INS系统、第一无线模块传输系统和接收电台，该集成箱能保证在大倾角条件下刚性固定于吊臂上，并不受恶劣天气的影响，施工期间不间断测量。
以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统，其特征在于，包括共用一套RTK基准站的起重船运动测量系统、吊臂运动测量系统和吊物运动测量系统；所述起重船运动测量系统设置在起重船甲板上，所述吊臂运动测量系统设置在吊臂中部，所述吊物运动测量系统设置在吊物上；
所述起重船运动测量系统由第一RTK移动站、第一GPS/INS系统和第一数据实时显示系统组成，所述第一数据实时显示系统将测点运动信息、船舶浮态信息实时显示于电脑屏幕；
所述吊臂运动测量系统由第二RTK移动站、第二GPS/INS系统、第二数据实时显示系统、第一无线模块传输系统和系统集成箱组成；吊臂运动测量系统用于测量起重船上吊臂刚体上测点的运动数据，所述第一无线模块传输系统的发射端设置于吊臂上，用于发射数据信号；所述第一无线模块传输系统的接收端布设置于起重船甲板上，用于接收信号，实现长距离数据传输，所述第二数据实时显示系统将测点运动信息、吊臂倾角信息实时显示于电脑屏幕；
所述吊物运动测量系统由第三RTK移动站、第三GPS/INS系统、第三数据实时显示系统和第二无线模块传输系统构成；所述第二无线模块传输系统的发射端设置于吊物上，所述第二无线模块传输系统的接收端设置于起重船甲板上，用于接收信号，所述第三数据实时显示系统将测点运动信息实时显示于电脑屏幕；
所述起重船运动测量系统、吊臂运动测量系统和吊物运动测量系统通过同步测量和同步采样，分别得到起重船刚体、吊臂刚体、吊物刚体在实际海况下测点位置的实时运动数据，获得的数据实时显示于电脑屏幕；然后对测点位置的运动数据通过坐标转换获得起重船重心、吊点、吊物重心的同步运动数据；最后得到吊物重心与吊点之间、吊物重心与起重船重心之间的相对运动数据，用于分析吊装过程中吊物的运动响应特性。
2.根据权利要求1所述一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统，其特征在于，所述系统集成箱用于将第二GPS/INS系统和第一无线模块传输系统集成并固定，所述系统集成箱刚性固定在吊臂上。
3.根据权利要求1所述一种用于海洋平台吊装施工期间吊物实时运动的监测系统，其特征在于，所述RTK基准站设在距离小于15海里的固定式海洋平台上或导管架上。
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