CN110769041B - 一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统及其应用方法，包括若干工程船舶单元，每个工程船舶单元包括无线通讯模块、施工模块以及根据无线联锁信号控制施工模块运转的控制模块。联锁信号发生中断时，控制模块的诊断子模块对中断联锁信号类型进行判断，施工控制子模块根据诊断子模块的判断结果向施工模块发出相应的终止、降速、继续施工的指令。本发明通过无线通讯模块间的控制信号联锁在相邻工序的工程船舶之间建立了施工工序的联锁，与现有技术相比，这种方式提高了作业信息传递的实时性，降低了安全隐患；控制模块间的施工工序信息通过联锁信号进行传输，从而保证了联锁信息的准确性；此外，还降低了船员的劳动强度，节省了人力资源。
Description
技术领域
本发明涉及工程船舶施工系统领域，尤其涉及一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统及其应用方法。
背景技术
随着我国海上超级工程的不断发展，工程难度不断加大，工程船舶种类日益繁多，工程船舶之间的协同作业成为工程实现及工程质量的必要条件。
海上施工不确定因素多，风浪流对船的干扰明显。传统施工作业时，船舶之间的协作靠双方船员利用对讲机通报作业状态，再根据当前施工情况控制各自船舶施工系统。该作业方式下不仅船员的劳动强度较大，而且作业信息传递的实时性差，信息的传递依赖语言从而导致信息准确性较低，施工上游船舶无法及时、准确的收到下游船舶的施工状态，如遇紧急状况，无法保证立即停止作业，存在较大安全隐患。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统及其应用方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统，包括若干工程船舶单元，每个工程船舶单元包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行无线联锁的无线通讯模块、用于施工的施工模块以及根据无线联锁信号控制施工模块运转的控制模块，控制模块分别与无线通讯模块和施工模块相连，控制模块包括用于控制施工模块中设备运行的施工控制子模块和用于联锁信号中断时判断信号类型的诊断子模块。
进一步的，无线通讯模块采用无线通讯基站，无线通讯基站包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行通讯的无线信号收发器和若干用于与控制模块进行数据传输的I/O模块。
进一步的，控制模块采用PLC，PLC包括通讯协议模块和用于与无线通讯模块和施工模块进行数据传输的I/O模块。
进一步的，无线通讯基站和PLC的I/O模块均包括数字量I/O子模块和模拟量I/O子模块。
进一步的，无线通讯基站和PLC的I/O模块间通过硬线连接。
一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统的应用方法，正常运转时，相邻工序的两个工程船舶单元的控制模块通过各自的无线通讯模块与对方进行无线联锁，两个工程船舶单元的控制模块控制施工模块的各个设备进行协同施工；
联锁信号发生中断时，控制模块的诊断子模块对中断联锁信号类型进行判断，施工控制子模块根据诊断子模块的判断结果向施工模块发出相应的终止、降速、继续施工的指令。
进一步的，联锁信号发生中断时，诊断子模块的具体判断方法以及施工控制子模块的具体动作如下：
若中断联锁信号为急停类信号，则施工控制子模块向施工模块发出终止施工指令，待确认无故障后再进行本地施工作业；
若中断联锁信号为作业速度类信号，则施工控制子模块将该作业速度类信号调整为预设给定范围的最低值，保持施工模块继续运行，同时施工控制子模块由联锁控制模式切换为本地控制模式；
若中断联锁信号为状态显示类信号，则忽略该信号，施工模块按照正常运转的参数继续施工。
本发明的有益效果是：本发明通过无线通讯模块间的控制信号联锁在相邻工序的工程船舶之间建立了施工工序的联锁，与现有技术相比，这种方式提高了作业信息传递的实时性，降低了安全隐患；控制模块间的施工工序信息通过联锁信号进行传输，从而保证了联锁信息的准确性；此外，还降低了船员的劳动强度，节省了人力资源。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为工程船舶单元的控制框图；
图3为施工模式与连锁信号的逻辑关系图；
图中：1-无线通讯模块；2-施工模块；3-控制模块；31-施工控制子模块；32-诊断子模块；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统，包括若干工程船舶单元，每个工程船舶单元包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行无线联锁的无线通讯模块1、用于施工的施工模块2以及根据无线联锁信号控制施工模块2运转的控制模块3，控制模块3分别与无线通讯模块1和施工模块2相连，控制模块3包括用于控制施工模块2中设备运行的施工控制子模块31和用于联锁信号中断时判断信号类型的诊断子模块32。
进一步的，无线通讯模块1采用无线通讯基站，无线通讯基站包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行通讯的无线信号收发器和若干用于与控制模块3进行数据传输的I/O模块。
进一步的，控制模块3采用PLC，PLC包括通讯协议模块和用于与无线通讯模块1和施工模块2进行数据传输的I/O模块。
进一步的，无线通讯基站和PLC的I/O模块均包括数字量I/O子模块和模拟量I/O子模块。
进一步的，无线通讯基站和PLC的I/O模块间通过硬线连接。
一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统的应用方法，正常运转时，相邻工序的两个工程船舶单元的控制模块3通过各自的无线通讯模块1与对方进行无线联锁，两个工程船舶单元的控制模块3控制施工模块2的各个设备进行协同施工；
联锁信号发生中断时，控制模块3的诊断子模块32对中断联锁信号类型进行判断，施工控制子模块31根据诊断子模块32的判断结果向施工模块2发出相应的终止、降速、继续施工的指令。
进一步的，联锁信号发生中断时，诊断子模块32的具体判断方法以及施工控制子模块31的具体动作如下：
若中断联锁信号为急停类信号，则施工控制子模块31向施工模块2发出终止施工指令，待确认无故障后再进行本地施工作业；
若中断联锁信号为作业速度类信号，则施工控制子模块31将该作业速度类信号调整为预设给定范围的最低值，保持施工模块2继续运行，同时施工控制子模块31由联锁控制模式切换为本地控制模式；
若中断联锁信号为状态显示类信号，则忽略该信号，施工模块2按照正常运转的参数继续施工。
本发明通过无线通讯模块间的控制信号联锁在相邻工序的工程船舶之间建立了施工工序的联锁，与现有技术相比，这种方式提高了作业信息传递的实时性，降低了安全隐患；控制模块间的施工工序信息通过联锁信号进行传输，从而保证了联锁信息的准确性；此外，还降低了船员的劳动强度，节省了人力资源。
实施例一
一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统，包括若干工程船舶单元，每个工程船舶单元包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行无线联锁的无线通讯模块1、用于施工的施工模块2以及根据无线联锁信号控制施工模块2运转的控制模块3，控制模块3分别与无线通讯模块1和施工模块2相连，控制模块3包括用于控制施工模块2中设备运行的施工控制子模块31和用于联锁信号中断时判断信号类型的诊断子模块32。
进一步的，无线通讯模块1采用无线通讯基站，无线通讯基站采用万可无线以太网网关，无线通讯基站间通过蓝牙无线网进行数据交换。
进一步的，控制模块3采用AB 1769-L33ER系列PLC。
上游工程船舶单元A与下游工程船舶单元B进行两船无线联锁，联锁后正常运转4小时23分，运转至4小时24分时，下游工程船舶单元B与上游工程船舶单元A的启动/停止信号中断，上游工程船舶单元A和下游工程船舶单元B经各自的诊断子模块32诊断均得出该信号为急停类信号的结论，则两船的施工控制子模块31向各自的施工模块2发出终止施工指令，两船的施工模块2均停止施工，经两船船员通过对讲机确认并检查，该信号中断是由于上游工程船舶单元A的无线通讯模块1的部分电源故障引起的，抢修后，确认两船无其他故障后再次进行联锁施工，直到两部分工序全部完成，及时停机避免了一船停机而另一船继续施工，从而造成工程事故的情况。
实施例二
一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统，包括若干工程船舶单元，每个工程船舶单元包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行无线联锁的无线通讯模块1、用于施工的施工模块2以及根据无线联锁信号控制施工模块2运转的控制模块3，控制模块3分别与无线通讯模块1和施工模块2相连，控制模块3包括用于控制施工模块2中设备运行的施工控制子模块31和用于联锁信号中断时判断信号类型的诊断子模块32。
进一步的，无线通讯模块1采用无线通讯基站，无线通讯基站采用万可无线以太网网关，无线通讯基站间通过无线以太网进行数据交换。
进一步的，控制模块3采用西门子S7-400系列PLC。
上游工程船舶单元A与下游工程船舶单元B进行两船无线联锁，联锁后正常运转6小时8分，运转至6小时9分时，上游工程船舶单元A对下游工程船舶单元B混凝土出料速度进行采集的信号中断，上游工程船舶单元A和下游工程船舶单元B经各自的诊断子模块32诊断均得出该信号为作业速度类信号的结论，则两船的施工控制子模块31将各自的该信号调整为预设给定范围的最低值，保持两船的施工模块2继续运行，同时施工控制子模块31由联锁控制模式切换为本地控制模式，经两船船员通过对讲机确认并检查，该信号中断是由于下游工程船舶单元B的出料端的流速传感器故障引起的，抢修后，确认两船无其他故障后再次进行联锁施工，直到两部分工序全部完成，这种方式及时的降低施工速度，给船员充足的时间进行检修，而且弥补了一定的施工进度。
实施例三
一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统，包括若干工程船舶单元，每个工程船舶单元包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行无线联锁的无线通讯模块1、用于施工的施工模块2以及根据无线联锁信号控制施工模块2运转的控制模块3，控制模块3分别与无线通讯模块1和施工模块2相连，控制模块3包括用于控制施工模块2中设备运行的施工控制子模块31和用于联锁信号中断时判断信号类型的诊断子模块32。
进一步的，无线通讯模块1采用无线通讯基站，无线通讯基站采用万可无线以太网网关，无线通讯基站间通过蓝牙无线网进行数据交换。
进一步的，控制模块3采用西门子S7-400系列PLC。
上游工程船舶单元A与下游工程船舶单元B进行两船无线联锁，联锁后正常运转2小时56分，运转至2小时57分时，下游工程船舶单元B与上游工程船舶单元A的工作状态信号中断，上游工程船舶单元A和下游工程船舶单元B经各自的诊断子模块32诊断均得出该信号为状态显示类信号的结论，则两船的施工控制子模块31向各自的施工模块2发出正常施工指令，经两船船员通过对讲机确认并检查，该信号中断是由于下游工程船舶单元B的无线通讯模块1的部分电源短路故障引起的，抢修后，将该信号再次进行联锁，直到两部分工序全部完成未再次发生此类故障，避免了不重要的信号影响施工进度。
上面结合具体实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于工程船舶间的无线联锁施工系统，包括若干工程船舶单元，其特征在于，每个工程船舶单元包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行无线联锁的无线通讯模块(1)、用于施工的施工模块(2)以及根据无线联锁信号控制施工模块(2)运转的控制模块(3)，控制模块(3)分别与无线通讯模块(1)和施工模块(2)相连，控制模块(3)包括用于控制施工模块(2)中设备运行的施工控制子模块(31)和用于联锁信号中断时判断信号类型的诊断子模块(32)；
所述相邻工序的两个工程船舶单元的控制模块(3)在正常运转时，通过各自的无线通讯模块(1)与对方进行无线联锁，两个工程船舶单元的控制模块(3)控制施工模块(2)的各个设备进行协同施工；
所述相邻工序的两个工程船舶单元的控制模块(3)在联锁信号发生中断时，控制模块(3)的诊断子模块(32)对中断联锁信号类型进行判断，施工控制子模块(31)根据诊断子模块(32)的判断结果向施工模块(2)发出相应的终止、降速、继续施工的指令；
联锁信号发生中断时，施工控制子模块(31)的具体动作如下：
若中断联锁信号为急停类信号，则施工控制子模块(31)向施工模块(2)发出终止施工指令，待确认无故障后再进行本地施工作业；
若中断联锁信号为作业速度类信号，则施工控制子模块(31)将该作业速度类信号调整为预设给定范围的最低值，保持施工模块(2)继续运行，同时施工控制子模块(31)由联锁控制模式切换为本地控制模式；
若中断联锁信号为状态显示类信号，则忽略该信号，施工模块(2)按照正常运转的参数继续施工。
2.根据权利要求1所述的用于工程船舶间的无线联锁施工系统，其特征在于，无线通讯模块(1)采用无线通讯基站，无线通讯基站包括用于与相邻工序的工程船舶单元进行通讯的无线信号收发器和若干用于与控制模块(3)进行数据传输的I/O模块。
3.根据权利要求2所述的用于工程船舶间的无线联锁施工系统，其特征在于，控制模块(3)采用PLC，PLC包括通讯协议模块和用于与无线通讯模块(1)和施工模块(2)进行数据传输的I/O模块。
4.根据权利要求3所述的用于工程船舶间的无线联锁施工系统，其特征在于，无线通讯基站和PLC的I/O模块均包括数字量I/O子模块和模拟量I/O子模块。
5.根据权利要求4所述的用于工程船舶间的无线联锁施工系统，其特征在于，无线通讯基站和PLC的I/O模块间通过硬线连接。
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