CN111559463B - 一种智能船舶锚设备的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能船舶锚设备的控制方法及系统，该方法包括：获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动；如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器；如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令；如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回。本发明通过对锚设备的运行状态进行监控，能够在锚机故障、止链器故障时及时发出报警信号，由机构针对锚机启动指令为抛锚指令和起锚指令的不同进行相应的决策，减少人为控制下因人为因素导致的风险，保证船舶锚设备的安全。

Description

一种智能船舶锚设备的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及智能船舶技术领域，尤其涉及一种智能船舶锚设备的控制方法及系统。

背景技术

锚设备是指锚、锚链、锚机及其附属设备的总称，是甲板设备之一，为船舶的主要设备之一。在船舶航行过程中经常要用到锚设备，其主要作用为：(1)系泊用，即船舶在避风、候潮、等泊、人员上下或锚地装卸货时，可抛锚使船停泊于锚地。(2)操纵用，即在狭水道或港内航行时，可抛锚协助船舶掉头或转向，抛单锚或双锚可起减小船速的作用；在靠离码头或浮筒时，抛锚有利于控制船身。(3)应急用，即在船舶搁浅时可用锚固定船身以防止进一步搁浅，并用锚可以协助脱浅；船舶在大风浪中失控时，可用锚或锚链控制船首方向，以防止船身正横受浪和剧烈横摇。

由此可见，锚设备的使用对智能船舶的航行安全以及锚泊时的安全至关重要，而目前锚设备的使用及控制多采用人工控制的方法。但是，锚设备在人工控制过程中可能出现脱锚等情况，威胁锚设备操作人员的安全。更有甚者，因操作不当或操作人员站立区域不当出现的危险事件也时有发生。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种智能船舶锚设备的控制方法及系统，解决现有技术中船舶的锚设备在人工控制的过程中会因操作等发生危险事件的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，本发明提供一种智能船舶锚设备的控制方法，其包括：

S1：获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动；

S2：如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器；

S3：如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令；

S4：如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S1中判断锚机是否完成备车并正常启动还包括：

S11：如果锚机没有完成备车则进行锚机备车，直到完成备车；

S12：判断锚机启动次数是否大于或等于预设次数，如果大于或等于预设次数，则发出报警指令，如果小于预设次数，则转至步骤S13；

S13：当锚机启动指令为抛锚指令时，锚机启动正转；当锚机启动指令为起锚指令时，锚机启动反转；

S14：判断锚机正转或反转的是否正常启动，如果未正常启动，则继续对启动次数进行判断。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S2包括：

S21：锚机正常启动后，如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据定位信息判断船舶是否到达锚位；

S22：如果没有到达锚位，则对船舶位置进行调整；如果到达锚位，则打开止链器，使锚机与铰链器齿轮啮合；

S23：如果锚机启动指令为起锚指令，则直接打开止链器，使锚机与铰链器齿轮啮合。

在本发明的一种示例性实施例中，所述检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息，步骤S3中根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令包括：

S31：根据锚机转速信息确定抛锚速度；

S32：如果抛锚速度大于预设速度则发出减速指令，如果抛锚速度小于或等于预设速度则转至步骤S33；

S33：保持当前速度继续抛锚；

S34：根据锚链承受拉力信息确定锚是否触底，如果未触底则继续步骤S33，如果触底则转至步骤S35；

S35：锚链长度计量装置启动，得到锚链长度信息；

S36：根据锚链长度信息确定锚链长度是否达到预设长度，如果未达到预设长度则对锚链长度计量装置的计数清零，重新计数，如果已达到预设长度则转至步骤S37；

S37：锚机停车、止链器关闭，将船舶移动预设距离后使锚抓紧海底。

在本发明的一种示例性实施例中，所述检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息，步骤S4中根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回包括：

S41：根据锚链承受拉力信息确定是否到达锚脱离海底的临界点，如果未达到临界点则重复步骤S41，如果到达临界点则转至步骤S42；

S42：根据锚机扭矩信息判断电机是否为正常旋转，如果是正常旋转则继续步骤S43；

S43：根据锚链长度信息判断锚链是否已完全收回，如果未完全收回重复步骤S43，如果已完全收回则转至步骤S44；

S44：将锚机停车，止链器关闭。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S42中根据锚机扭矩信息判断电机是否为正常旋转还包括：

S45：如果不是正常旋转则启动计时器；

S46：判断计时器是否小于或等于预设时间，如果小于或等于预设时间则转至步骤S42，如果大于预设时间则转至步骤S47；

S47：将锚机停车，止链器关闭，计时器清零；

S48：锚机重载启动，并判断锚机是否正常启动。

另一方面，本发明还提供一种智能船舶锚设备的控制系统，其包括：

锚设备，包括锚机、锚链、锚链筒和设置在锚机和锚链筒之间的止链器；

传感设备，与锚设备连接，用于采集锚设备的检测数据；

控制器，与传感设备和锚设备连接，用于获取检测数据；

决策机构，与所述控制器连接，用于获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动；如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器；如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令；如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回。

在本发明的一种示例性实施例中，还包括：

上位机，与控制器连接，用于显示检测数据、报警信息以及获取锚机启动指令并发送给控制器。

在本发明的一种示例性实施例中，所述检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息，所述传感设备包括：

锚机转速传感器，用于针对锚机进行检测获取锚机转速信息；

锚机扭矩传感器，用于针对锚机进行检测获取锚机扭矩信息；

拉力传感器，用于针对锚机进行检测获取锚链承受拉力信息；

光电转速传感器，用于针对止链器进行检测锚的铰链旋转圈数确定锚链长度信息。

在本发明的一种示例性实施例中，还包括：

定位设备，用于获取船舶的定位信息。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的智能船舶锚设备的控制方法及系统，通过对锚设备的运行状态进行监控，能够在锚机故障、止链器故障时及时发出报警信号，由机构针对锚机启动指令为抛锚指令和起锚指令的不同进行相应的决策，减少人为控制下因人为因素导致的风险，保证船舶锚设备的安全。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种智能船舶锚设备的控制方法的流程图；

图2为本发明另一实施例中提供的一种智能船舶锚设备的控制系统的组成示意图；

图3为本发明另一实施例图2中的智能船舶锚设备的控制系统的硬件结构示意图；

图4为本发明一实施例图1中步骤S1的流程图；

图5为本发明一实施例图1中步骤S2的流程图；

图6为本发明一实施例图1中步骤S3的流程图；

图7为本发明一实施例图1中步骤S4的流程图；

图8为本发明另一实施例图2中基于PLC的锚设备自动化控制系统的逻辑图；

图9为本发明一实施例中计算抛锚速度的参考数据。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种智能船舶锚设备的控制方法及系统，解决智能船舶设计领域尚无完全脱离人工控制的智能船舶锚设备自动化控制系统的问题，解决智能船舶在自动控制状态下锚设备的自动启停问题、抛锚长度的自动控制问题，解决锚设备在自动控制状态下因锚机故障可能出现锚机“带病”重复尝试启动的问题，解决锚设备在自动控制状态下识别抛锚控制指令与起锚控制指令的问题，以及解决锚设备故障与异常状态反馈的问题。

图1为本发明一实施例提供的一种智能船舶锚设备的控制方法的流程图，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤S1：获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动；

步骤S2：如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器；

步骤S3：如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令；

步骤S4：如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回。

与上述方法相对应的，图2为本发明另一实施例中提供的一种智能船舶锚设备的控制系统的组成示意图，如图2所示，该系统包括：锚设备210、传感设备220、控制器230和决策机构240。

锚设备210包括锚机、锚链、锚链筒和设置在锚机和锚链筒之间的止链器；传感设备220与锚设备210连接，用于采集锚设备的检测数据；控制器230与传感设备220和锚设备210连接，用于获取检测数据；决策机构240与所述控制器230连接，用于获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动；如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器；如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令；如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回。

在本发明的一种示例性实施例中，该系统中还包括：上位机250和接口转换器260，上位机250与控制器230连接，用于显示检测数据、报警信息以及获取锚机启动指令并发送给控制器。接口转换器260与控制器230、传感设备220连接，用于将传感设备检测到的检测数据由RS485通信方式转换为以太网通信方式。

在本发明的一种示例性实施例中，检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息。

图3为本发明另一实施例图2中的智能船舶锚设备的控制系统的硬件结构示意图，如图3所示，该系统包括：信息集成平台301、PLC 302、锚机303、止链器304、锚机转速传感器305、锚机扭矩传感器306、拉力传感器307、光电转速传感器308、HMI 309和接口转换器310。

决策机构设置在信息集成平台301中，信息集成平台用于显示被控锚机的转速、扭矩、锚链拉力、止链器的启闭状态、锚链出链长度等信息。其内部搭载智能船舶决策算法，可以根据被控锚机、止链器的状态以及各项参数对锚机、止链器进行控制决策，如对锚机的启停、止链器的启闭等进行决策，信息集成平台自身支持多种数据接口(包括以太网数据接口、RS485数据接口等)。与PLC302电气连接，PLC通过自身所带模拟量输出接口与锚机303、止链器304电气连接，实现对锚机和止链器的控制。

控制器通过PLC 302实现，内部搭载PLC控制程序，根据信息集成平台的决策信息，具体控制智能船舶搭载锚机的启停、止链器的启闭等，支持串口、以太网数据接口以及模拟量和数字量的输入输出，信息集成平台301与PLC0302之间采用以太网通讯。

锚设备中包括锚、锚机、锚链、锚链筒、止链器等，其中锚能够噬入水底泥土产生抓力，平衡船舶所受的外力锚机为船上用于收放锚及锚链的机械，能够产生抓驻力，安装在船的首楼甲板上。锚链用于传递锚机产生的抓驻力，锚链筒是锚链进出以及收藏锚干的孔道，直径约为链径的10倍，由甲板链孔、舷边链孔和筒体三部分组成。筒体内还设有冲水装置，用于在起锚时通过冲水装置对锚和锚链进行冲洗。止链器设置在锚机和锚链筒之间，用于固定锚链，防止锚链滑出；将锚和锚链产生的抓力直接传递至船体，以减轻锚机负荷，保护锚机；航行时承受锚的重力和惯性力。

本发明中主要对锚机303和止链器304进行检测和控制，锚机303和止链器304与PLC 302电气连接，PLC通过自身所带模拟量输出接口与锚机303进行连接，实现对锚机303的控制。

传感设备中包括锚机转速传感器305、锚机扭矩传感器306、拉力传感器307和光电转速传感器308。其中锚机转速传感器305用于针对锚机进行检测获取锚机转速信息，为PLC302对锚机的控制以及信息集成平台301的决策提供依据；锚机扭矩传感器306用于针对锚机进行检测获取锚机扭矩信息，为PLC 302对锚机的控制以及信息集成平台301的决策提供依据；拉力传感器307用于针对锚机进行检测获取锚链承受拉力信息，通过对拉力变化的判断可以帮助PLC 302以及信息集成平台301判断锚在海底的状态，从而为PLC 302对锚机303、止链器304的控制以及信息集成平台301的决策提供依据；光电转速传感器308用于针对止链器进行检测锚的铰链旋转圈数确定锚链长度信息，其测量数据是根据锚的铰链旋转的圈数从而计算出锚链放出的长度，用于采集锚的数据信息、松链长度数据信息(即锚链长度信息)，为PLC对锚机、止链器的控制以及信息集成平台的决策提供依据。

如图3所示，系统中还包括定位设备(如GPS)，用于获取船舶的定位信息，然后根据定位信息确定船舶是否已经到达预定泊位，为抛锚决策提供数据信息。

GPS安装在主控室，采集的船舶位置信息，光电传感器308安装在止链304器旁，锚机转速传感器305、锚机扭矩传感器306通过机械/电气连接安装在锚机303旁，拉力传感器307通过机械/电气连接安装在锚链上；锚机转速传感器采集的锚机转速信息，锚机扭矩传感器采集的锚机主轴扭矩，拉力传感器采集的锚链承受拉力信息通过RS485通讯方式经接口转换器转换为以太网通讯方式后传输到信息集成平台以及PLC。

PLC的上位机通过HMI 309实现，支持以太网数据接口，与PLC通过以太网通讯连接。HMI 309支持以太网数据接口，故与PLC之间使用以太网通讯，用于向机旁控制人员直观显示被控对象的相关数据信息以及对被控对象的人工操控，例如，可以用来在智能船舶锚机、止链器出现故障需人工进行维护时向维护人员展示锚机的转速、扭矩、锚链拉力、止链器的启闭状态、锚链出链长度等信息。

锚机转速传感器305、锚机扭矩传感器306、拉力传感器307、光电转速传感器308和GPS 309以RS485通讯方式经接口转换器310为以太网通讯将采集到的数据信息传输给信息集成平台301以及PLC 302。

以下基于图3所示的硬件结构对图1所示方法的步骤进行详细介绍：

如图1所示，在步骤S1中，获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动。

在本发明的一种示例性实施例中，该步骤中可以通过上位机获取锚机启动指令。图4为本发明一实施例图1中步骤S1的流程图，即判断锚机是否完成备车并正常启动还包括：

步骤S11：如果锚机没有完成备车则进行锚机备车，直到完成备车；

步骤S12：判断锚机启动次数是否大于或等于预设次数，如果大于或等于预设次数，则发出报警指令；如果小于预设次数，则转至步骤S13；

步骤S13：当锚机启动指令为抛锚指令时，锚机启动正转；当锚机启动指令为起锚指令时，锚机启动反转；

步骤S14：判断锚机正转或反转的是否正常启动，如果未正常启动，则继续对启动次数进行判断。

如图1所示，在步骤S2中，如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器。

在本发明的一种示例性实施例中，该步骤中针对锚机启动指令无论是抛锚指令还是起锚指令均要进行锚机备车情况和故障情况的检查操作。

图5为本发明一实施例图1中步骤S2的流程图，具体包括以下步骤：

步骤S21：锚机正常启动后，如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据定位信息判断船舶是否到达锚位；

步骤S22：如果没有到达锚位，则对船舶位置进行调整；如果到达锚位，则打开止链器，使锚机与铰链器齿轮啮合；

步骤S23：如果锚机启动指令为起锚指令，则直接打开止链器，使锚机与铰链器齿轮啮合。

如图1所示，在步骤S3中，如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令。

在本发明的一种示例性实施例中，传感设备得到的检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息。该步骤中在检查操作完成后，对于抛锚指令需要进行相应的处理。

图6为本发明一实施例图1中步骤S3的流程图，即根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令包括：

步骤S31：根据锚机转速信息确定抛锚速度；

步骤S32：如果抛锚速度大于预设速度则发出减速指令，如果抛锚速度小于或等于预设速度则转至步骤S33；

步骤S33：保持当前速度继续抛锚；

步骤S34：根据锚链承受拉力信息确定锚是否触底，如果未触底则继续步骤S33，如果触底则转至步骤S35；

步骤S35：锚链长度计量装置启动，得到锚链长度信息；

步骤S36：根据锚链长度信息确定锚链长度是否达到预设长度，如果未达到预设长度则对锚链长度计量装置的计数清零，重新计数，如果已达到预设长度则转至步骤S37；

步骤S37：锚机停车、止链器关闭，将船舶移动预设距离后使锚抓紧海底。

如图1所示，在步骤S4中，如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回。

在本发明的一种示例性实施例中，该步骤中在检查操作完成后，对于起锚指令需要进行相应的处理。

图7为本发明一实施例图1中步骤S4的流程图，即根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回包括：

S41：根据锚链承受拉力信息确定是否到达锚脱离海底的临界点，如果未达到临界点则重复步骤S41，如果到达临界点则转至步骤S42；

S42：根据锚机扭矩信息判断电机是否为正常旋转，如果是正常旋转则继续步骤S43；

S43：根据锚链长度信息判断锚链是否已完全收回，如果未完全收回重复步骤S43，如果已完全收回则转至步骤S44；

S44：将锚机停车，止链器关闭。

S45：如果步骤S42不是正常旋转则启动计时器；

S46：判断计时器是否小于或等于预设时间，如果小于或等于预设时间则转至步骤S42，如果大于预设时间则转至步骤S47；

S47：将锚机停车，止链器关闭，计时器清零；

S48：锚机重载启动，并判断锚机是否正常启动。

根据上述方法，接收到锚机启动指令后分为抛锚指令或起锚指令进行不同的判断和执行。

图8为本发明另一实施例图2中基于PLC的锚设备自动化控制系统的逻辑图，在起锚和抛锚的自动化控制过程中根据检测数据通过PLC内部搭载的算法进行逻辑判断，从而完成锚机启动指令的执行，如图8所示，逻辑判断的过程为：

①当控制锚设备的PLC收到锚机启动指令后，需要判断锚机启动的目的，即用于抛锚操作还是用于起锚操作。

②当判断锚机启动的目的为抛锚操作时：

(a)需要判断锚机备车是否已经完成(锚机备车的主要工作是接通锚机电源即锚机供电，在冬季时要提前温车，即检查锚机室的温度情况。移开锚链桶盖，可以在桶盖处加设限位开关。确定抛锚还是起锚，将档位处于相应的档位上。若一切传感器都处于正常状态则代表备车完毕。备车过程中所用到的传感器有：热电偶传感器、限位开关、离合选择继电器)；若判断锚机备车已经完成，则进一步判断锚机当前启动次数的计数值是否大于等于预设次数(如4次)，若判断锚机启动次数的计数值小于4次，则锚机启动正转；若在判断锚机备车是否完成时判断锚机当前尚未备车完成，则锚机继续进行备车，同时以固定的周期循环判断锚机是否备车完成，直至判断锚机已经备车完成；若在判断锚机启动次数的计数值是否大于或等于4次时的判断结果为当前锚机启动次数已经大于或等于4次，则发出报警指令，即锚机故障报警信息。

(b)当锚机启动正转后，需要对锚机当前状态进行判断，确定锚机是否已经正常启动，若判断结果为锚机已经正常启动((需满足启动次数少于4次、锚机的转速、根据热继电器判断的热量都处于正常范围的条件)，则将锚机启动次数的计数值清零，并进一步判断船舶当前船舶的位置是否已经到达预定锚位，(GPS)若判断当前船舶已经到达预定锚位，则控制止链器打开，使锚链处于可以自由活动的状态；若判断结果为锚机未正常启动，则返回判断当前锚机启动次数是否大于或等于4次，并进行之后的判断；若在判断船舶是否到达预定锚位时的判断结果为船舶尚未到达预定锚位，则继续船舶位置的调整，并以固定的周期循环判断船舶是否到达预定锚位。

(c)在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始抛锚。

(d)在抛锚的过程中需要以固定周期判断当前的抛锚速度是否过快(根据检测数据中锚机转速信息确定抛锚速度)，若判断当前抛锚速度没有超出正常抛锚速度，则保持当前的抛锚速度继续抛锚，图9为本发明一实施例中计算抛锚速度的参考数据；若判断当前的抛锚速度(计算锚每分钟会走多少米)已超出正常抛锚速度，则进行减速制动，并在减速后仍以固定周期循环判断当前抛锚速度是否过快，直至抛锚速度恢复到正常范围。

(e)在抛锚过程中，需要以固定的周期循环根据锚链承受拉力信息判断当前锚是否已经触底(若抛锚成功则锚机上的拉力传感器会发生变化)，若判断当前锚尚未触底，则保持当前的抛锚速度继续抛锚；若判断当前锚已经触底，则启动锚链长度计量装置。

(f)在启动锚链长度计量装置后，需要判断锚链松出长度(即锚链长度信息)是否已经到达预留锚链长度(即预设长度)(该过程可以根据GPS定位判断当前船舶所处于的位置与预期位置的差距，若差距过大则松出长度过长)，若判断尚未到达预留锚链长度，则继续抛锚并以固定周期循环判断当前锚链松出长度是否已经到达预留锚链长度；若判断当前锚链松出长度已经达到预留锚链长度，则将锚链长度计量装置关闭，计数清零，并将止链器关闭，使锚链锁死，锚机停车。

(g)在抛锚操作完成后需要控制船舶移动预设距离，使锚抓紧海底，完成抛锚操作。

③当判断锚机启动目的为起锚操作时

(a)需要判断锚机备车是否已经完成；若判断锚机备车已经完成，则进一步判断锚机当前启动次数的计数值是否大于等于4次，若判断锚机启动次数的计数值小于4次，则锚机启动反转；若在判断锚机备车是否完成时判断锚机当前尚未备车完成，则锚机继续进行备车，同时以固定的周期循环判断锚机是否备车完成，直至判断锚机已经备车完成；若在判断锚机启动次数的计数值是否大于等于四次时的判断结果为当前锚机启动次数已经大于等于4次，则发出锚机故障报警信号。

(b)当锚机启动反转后，需要对锚机当前状态进行判断，确定锚机是否已经正常启动，若判断锚机已经正常启动，则将锚机启动次数的计数值清零，控制止链器打开，使锚链处于可以自由活动的状态；若在判断锚机是否已经正常启动时的判断结果为锚机未正常启动，则返回判断当前锚机启动次数是否大于或等于4次，并进行之后的判断。

(c)在止链器打开后，控制锚机与铰链器齿轮啮合，开始起锚。

(d)在起锚过程中需要判断锚是否已经到达脱离海底临界点，若判断结果为锚已经到达脱离海底临界点，则需要进一步判断锚机驱动电机是否维持正常旋转，若判断电机能够维持正常旋转(该过程中采用变频器控制电动机，给定变频器指定转速，若在变频器最大功率状态下，锚机的铰链盘没有转动则停止转动，进入保护状态)则继续进行起锚操作，并进一步判断锚链是否已经完全收回，若判断锚链已经完全收回，则将止链器关闭，使锚链锁死，并将锚机停车；若判断结果为锚尚未到达脱离海底临界点，则继续起锚操作，并以固定周期循环判断锚是否已经到达脱离海底临界点，直至判断锚已经到达脱离海底临界点；若在判断电机能否维持正常旋转时的判断结果为电机不能维持正常旋转，则启动计时器(需要注意的是，此时计时器不清零，计时器只有在收到清零信号时才清零)，并判断计时器是否小于等于预设时间(如30s)，若判断是，则返回重新判断电机是否正常旋转，若判断计时器计时大于30s则止链器关闭，锁死锚链，锚机停车，同时给出计时器清零信号，锚机以重载启动方式重新启动，返回判断锚机是否正常启动，并继续之后的判断；若在判断锚链是否已经完全收回时的判断结果为锚链尚未完全收回，则继续起锚操作，并以固定周期循环判断锚链是否已经完全收回。

基于图1-图9所示，搭建智能船舶锚设备的控制系统的整体架构，进行硬件设备之间的连接，在PLC内部按照图8的逻辑进行决策，完成智能船舶锚设备(主要是锚机和止链器)的自动化控制过程。

综上所述，采用本发明实施例提供的智能船舶锚设备的控制方法及系统，具有如下效果：

(1)能够对智能船舶所用锚设备的运行状态进行监控，能够在锚机故障、止链器故障时及时发出报警信号，由智能船舶的信息集成平台(决策机构)进行决策，最大程度地保证智能船舶以及智能船舶锚设备的安全。

(2)能够使船舶锚设备在脱离人为控制的状态下实现自主运行，提高船舶自动化的程度，并减少人为控制状态下因人为因素导致的风险，提高智能船舶控制系统整体的稳定性与可靠性。

(3)能够使锚设备在脱离人为控制的状态下自主运行，从而避免人为控制锚设备时可能出现的威胁操作人员人身安全的情况出现。

(4)能够充分考虑因锚机故障无法正常启动的情况，避免锚机在故障状态下的重复启动，从而避免因频繁重复启动对锚机造成的伤害，保护设备。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种智能船舶锚设备的控制方法，其特征在于，其包括：

S1：获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动；

S2：如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器；

S3：如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令；

S4：如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回；

所述检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息，步骤S4中根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回包括：

S41：根据锚链承受拉力信息确定是否到达锚脱离海底的临界点，如果未达到临界点则重复步骤S41，如果到达临界点则转至步骤S42；

S42：根据锚机扭矩信息判断电机是否为正常旋转，如果是正常旋转则继续步骤S43；

S43：根据锚链长度信息判断锚链是否已完全收回，如果未完全收回重复步骤S43，如果已完全收回则转至步骤S44；

S44：将锚机停车，止链器关闭；

步骤S42中根据锚机扭矩信息判断电机是否为正常旋转还包括：

S45：如果不是正常旋转则启动计时器；

S46：判断计时器是否小于或等于预设时间，如果小于或等于预设时间则转至步骤S42，如果大于预设时间则转至步骤S47；

S47：将锚机停车，止链器关闭，计时器清零；

S48：锚机重载启动，并判断锚机是否正常启动。

2.如权利要求1所述的智能船舶锚设备的控制方法，其特征在于，步骤S1中判断锚机是否完成备车并正常启动还包括：

S11：如果锚机没有完成备车则进行锚机备车，直到完成备车；

S12：判断锚机启动次数是否大于或等于预设次数，如果大于或等于预设次数，则发出报警指令，如果小于预设次数，则转至步骤S13；

S13：当锚机启动指令为抛锚指令时，锚机启动正转；当锚机启动指令为起锚指令时，锚机启动反转；

S14：判断锚机正转或反转的是否正常启动，如果未正常启动，则继续对启动次数进行判断。

3.如权利要求1所述的智能船舶锚设备的控制方法，其特征在于，步骤S2包括：

S21：锚机正常启动后，如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据定位信息判断船舶是否到达锚位；

S22：如果没有到达锚位，则对船舶位置进行调整；如果到达锚位，则打开止链器，使锚机与铰链器齿轮啮合；

S23：如果锚机启动指令为起锚指令，则直接打开止链器，使锚机与铰链器齿轮啮合。

4.如权利要求1所述的智能船舶锚设备的控制方法，其特征在于，所述检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息，步骤S3中根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令包括：

S31：根据锚机转速信息确定抛锚速度；

S32：如果抛锚速度大于预设速度则发出减速指令，如果抛锚速度小于或等于预设速度则转至步骤S33；

S33：保持当前速度继续抛锚；

S34：根据锚链承受拉力信息确定锚是否触底，如果未触底则继续步骤S33，如果触底则转至步骤S35；

S35：锚链长度计量装置启动，得到锚链长度信息；

S36：根据锚链长度信息确定锚链长度是否达到预设长度，如果未达到预设长度则对锚链长度计量装置的计数清零，重新计数，如果已达到预设长度则转至步骤S37；

S37：锚机停车、止链器关闭，将船舶移动预设距离后使锚抓紧海底。

5.一种执行上述权利要求1的控制方法的智能船舶锚设备的控制系统，其特征在于，其包括：

锚设备，包括锚机、锚链、锚链筒和设置在锚机和锚链筒之间的止链器；

传感设备，与锚设备连接，用于采集锚设备的检测数据；

控制器，与传感设备和锚设备连接，用于获取检测数据；

决策机构，与所述控制器连接，用于获取锚机启动指令，并判断锚机是否完成备车并正常启动；如果锚机完成备车并正常启动，则打开止链器；如果锚机启动指令为抛锚指令，则根据检测数据对抛锚速度、锚是否触底以及是否锚链长度是否达到预设长度来执行抛锚指令；如果锚机启动指令为起锚指令，则根据检测数据判断是否到达锚脱离海底临界点，如果到达锚脱离海底临界点则按照起锚指令进行锚链的收回。

6.如权利要求5所述的智能船舶锚设备的控制系统，其特征在于，还包括：

上位机，与控制器连接，用于显示检测数据、报警信息以及获取锚机启动指令并发送给控制器。

7.如权利要求5所述的智能船舶锚设备的控制系统，其特征在于，所述检测数据包括锚机转速信息、锚机扭矩信息、锚链承受拉力信息和锚链长度信息，所述传感设备包括：

锚机转速传感器，用于针对锚机进行检测获取锚机转速信息；

锚机扭矩传感器，用于针对锚机进行检测获取锚机扭矩信息；

拉力传感器，用于针对锚机进行检测获取锚链承受拉力信息；

光电转速传感器，用于针对止链器进行检测锚的铰链旋转圈数确定锚链长度信息。

8.如权利要求5所述的智能船舶锚设备的控制系统，其特征在于，还包括：

定位设备，用于获取船舶的定位信息。

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