CN111674505A - 一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统及控制方法，具体涉及海洋工程领域，包括浮筒本体和防护筒，所述浮筒本体与防护筒固定连接，所述浮筒本体纵向贯穿防护筒，所述浮筒本体底端固定设有破水导向板。本发明通过浮筒本体、防护筒和破水导向板的配合使用，与连接环连接的锚链因意外发生断裂时，坐标定位芯片监测浮筒本体实时坐标位置，由信息对比模块将其与初始的原坐标进行对比，并将比对结构传输至处理器，坐标差异值则由无线通讯模块将信号传输至管理者终端，进行安全预警，同时处理器控制对应方位的水泵工作，产生一个反向的推力，带动浮筒本体运动回初始地点，方便使用者对位置偏离的浮筒本体的查找。

Description

一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统及控制方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统及控制方法。

背景技术

单点系泊源于英文"Single Point Mooring"，是指海洋工程船舶通过单点形式系泊在另一个固定式或浮式结构物上，船舶围绕该结构物可以随风浪流作360°回转，由于风标效应，被系泊船舶将会停泊在环境力最小的方位上。对海洋油气开采来说，它同时必须具有流体输转功能。与固定码头相比，它的最大特点即系泊方式是"点"，也就是大型油轮或超大型油轮可以系泊于近海海面上的一个深水"点"，然后进行装卸货操作。单点系泊码头通常由一个能够漂浮在海面上的浮筒和铺设在海底与陆地贮藏系统连接的管道组成。浮筒漂浮在海面上，油轮上的原油通过漂浮软管进入浮筒后，从水下软管进入海底管线，输到岸上的原油储罐。为防止浮筒随海浪远距离漂移，用数根巨大的锚链将其与海床相连，这样浮筒既可在一定范围内随风浪流漂浮移动，增加缓冲作用，减少与巨轮间发生碰撞的危险，又不至于被海浪漂走。

单点系泊浮体装置主要由浮筒、锚链构件、系泊缆构件、漂浮软管构件和水下软管构件构成。浮筒保证装置整体漂浮在洋面之上，并通过多根呈辐射状布置的锚链连接于海底的锚或者桩上，浮筒与海底管汇之间用水下软管构件连接；船舶通过系泊缆构件系泊在浮筒上。但目前的单点系统浮体装置中，浮筒在长时间时候后，受到洋流或海洋生物、部分渔船的意外冲击，会出现单点系泊浮体装置定位锚链松动、断裂的可能性，这样一方面会随洋流造成单点系泊浮体的丢失，另一方面可能会造成小型渔船意外碰撞发生危险的可能性，从而带来了极大的使用不便和安全性能的缺乏。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统及控制方法，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有单点系泊浮体固定锁链意外掉落造成位移的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，包括浮筒本体和防护筒，所述浮筒本体与防护筒固定连接，所述浮筒本体纵向贯穿防护筒，所述浮筒本体底端固定设有破水导向板，所述浮筒本体底部外壁固定设有连接环，所述浮筒本体底端中部开设有进水口，所述防护筒内部均匀分布四个水泵，所述水泵输入端与进水口相连，所述水泵输出端设置于防护筒外壁；

所述浮筒本体内部设有处理器、无线通讯模块、信息对比模块、信息存储器和坐标定位芯片；

所述处理器对信息对比模块处理信息进行处理，所述无线通讯模块和水泵的输入端均设置为处理器；

所述无线通讯模块用于与外界进行无线信号传输；

所述信息存储器用于存储设定原始坐标；

所述信息对比模块将信息存储器内原始坐标与坐标定位芯片检测坐标进行对比。

在一个优选地实施方式中，所述防护筒外径大于浮筒本体外径，所述防护筒截面形状倾斜设置，浮筒本体受到洋流的冲击时，可由外径较大防护筒率先接触海洋垃圾等异物，对浮筒本体起到有效的保护效果。

在一个优选地实施方式中，所述破水导向板的数量设置为四个，四个所述破水导向板排列成正方形，可与正方形的各角方向移动时形成破流效果，降低水阻。

在一个优选地实施方式中，相邻所述破水导向板形成的夹角与水泵位置对应设置，可保证向由破水导向板形成夹角方向进行位置移动，保证移动方向的准确性。

在一个优选地实施方式中，所述处理器设置为M68HC16型传感器，所述单片机的输入端设有A/D转换器，所述单片机的输出端设有D/A转换器，所述信息对比模块、信息存储器和坐标定位芯片均与A/D转换器电性连接，所述无线通讯模块和水泵均与D/A转换器电性连接。

在一个优选地实施方式中，所述浮筒本体内部还设有蓄电池，所述处理器、无线通讯模块、信息对比模块、信息存储器、坐标定位芯片和水泵均匀蓄电池电性连接。

本发明还包括用于海洋工程的单点系泊浮体系统的控制方法，其具体步骤如下：

S1、初始定位：测定需安装漂浮体的海域坐标，并将测定的坐标值输入至信息存储器作为原始坐标信息的设定，随后将浮筒本体运输至该海域坐标进行位置固定；

S2、实时坐标监测：由安装于浮筒本体内部的坐标定位芯片进行实时地标数据的采集，并将采集的实时坐标位置传输至信息对比模块，经处理器控制信息对比模块将其与信息存储器内步骤S1设定的原始坐标进行对比；

S3、信号处理；

S3.1：若两坐标值未发生实质性变化，则判定浮筒本体位置未发生变化，可由处理器将坐标定位芯片监测到的实时坐标信息由无线通讯模块进行无线传输至管理者终端；

S3.2：若两坐标值发生变化量，则处理器可将坐标定位芯片监测到的变化后的坐标位置由无线通讯模块传输至管理者终端，同时处理器控制对应方位的水泵工作，经进水口抽入海水，经水泵输出端排离，从而产生反向推动力，将浮筒本体推回初始坐标位置。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S3.1和步骤S3.2中的管理者终端设置为智能手机或PC端。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过浮筒本体、防护筒和破水导向板的配合使用，与连接环连接的锚链因意外发生断裂时，坐标定位芯片监测浮筒本体实时坐标位置，由信息对比模块将其与初始的原坐标进行对比，并将比对结构传输至处理器，坐标差异值则由无线通讯模块将信号传输至管理者终端，进行安全预警，同时处理器控制对应方位的水泵工作，产生一个反向的推力，带动浮筒本体运动回初始地点，防止浮筒本体跟随洋流漂至过远位置增加管理者的寻找难度，方便使用者对位置偏离的浮筒本体的查找。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的底视图。

图3为本发明的模块结构示意图。

图4为本发明的使用流程图。

附图标记为：1浮筒本体、11处理器、12无线通讯模块、13信息对比模块、14信息存储器、15坐标定位芯片、2防护筒、3破水导向板、4连接环、5进水口、6水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，包括浮筒本体1和防护筒2，所述浮筒本体1与防护筒2固定连接，所述浮筒本体1纵向贯穿防护筒2，所述浮筒本体1底端固定设有破水导向板3，所述浮筒本体1底部外壁固定设有连接环4，所述浮筒本体1底端中部开设有进水口5，所述防护筒2内部均匀分布四个水泵6，所述水泵6输入端与进水口5相连，所述水泵6输出端设置于防护筒2外壁；

所述浮筒本体1内部设有处理器11、无线通讯模块12、信息对比模块13、信息存储器14和坐标定位芯片15；

所述处理器11对信息对比模块13处理信息进行处理，所述无线通讯模块12和水泵6的输入端均设置为处理器11；

所述无线通讯模块12用于与外界进行无线信号传输；

所述信息存储器14用于存储设定原始坐标；

所述信息对比模块13将信息存储器14内原始坐标与坐标定位芯片15检测坐标进行对比。

所述防护筒2外径大于浮筒本体1外径，所述防护筒2截面形状倾斜设置，所述破水导向板3的数量设置为四个，四个所述破水导向板3排列成正方形，相邻所述破水导向板3形成的夹角与水泵6位置对应设置，所述处理器11设置为M68HC16型传感器，所述单片机的输入端设有A/D转换器，所述单片机的输出端设有D/A转换器，所述信息对比模块13、信息存储器14和坐标定位芯片15均与A/D转换器电性连接，所述无线通讯模块12和水泵6均与D/A转换器电性连接，所述浮筒本体1内部还设有蓄电池，所述处理器11、无线通讯模块12、信息对比模块13、信息存储器14、坐标定位芯片15和水泵6均匀蓄电池电性连接。

本发明还包括用于海洋工程的单点系泊浮体系统的控制方法，其具体步骤如下：

S1、初始定位：测定需安装漂浮体的海域坐标，并将测定的坐标值输入至信息存储器14作为原始坐标信息的设定，随后将浮筒本体1运输至该海域坐标进行位置固定；

S2、实时坐标监测：由安装于浮筒本体1内部的坐标定位芯片15进行实时地标数据的采集，并将采集的实时坐标位置传输至信息对比模块13，经处理器11控制信息对比模块13将其与信息存储器14内步骤S1设定的原始坐标进行对比；

S3、信号处理；

S3.1：若两坐标值未发生实质性变化，则判定浮筒本体1位置未发生变化，可由处理器11将坐标定位芯片15监测到的实时坐标信息由无线通讯模块12进行无线传输至管理者终端(智能手机或PC端)；

S3.2：若两坐标值发生变化量，则处理器11可将坐标定位芯片15监测到的变化后的坐标位置由无线通讯模块12传输至管理者终端(智能手机或PC端)，同时处理器11控制对应方位的水泵6工作，经进水口5抽入海水，经水泵6输出端排离，从而产生反向推动力，将浮筒本体1推回初始坐标位置。

如图1-4所示的，实施方式具体为：将浮筒本体1运输至指定地点后，经连接环4与海底的多根呈辐射状布置的锚链进行连接，进行位置固定，且防护筒2的设置也可增大浮筒本体1与水面的接触面积，保证浮筒本体1的漂浮效果，在与连接环4连接的锚链因意外发生断裂时，浮筒本体1受到洋流冲击偏离原始位置，坐标定位芯片15(型号设置为GP10D GPS北斗定位芯片)监测浮筒本体1实时坐标位置，由信息对比模块13将其与初始的原坐标进行对比，并将比对结构传输至处理器11，若无差异值则由无线通讯模块12将信号传输至管理者终端，可作为浮筒本体1的安全日志进行记录，若有差异值则由无线通讯模块12将信号传输至管理者终端，进行安全预警，通知使用者浮筒本体1的固定系统遭到损坏，需及时进行维修，而同时处理器11控制对应方位的水泵6工作(若浮筒本体1经线方向向左移动了，则左侧水泵6工作，其他方向同理)，经进水口5抽入海水，并经该水泵6的输出端排出，产生一个反向的推力，由破水导向板3组成的拐角与水泵6产生反向推力方向，产生一个破流效果(类似于船的尖端)，带动浮筒本体1运动回初始地点，防止浮筒本体1跟随洋流漂至过远位置增加管理者的寻找难度，方便使用者对位置偏离的浮筒本体1的查找。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，其特征在于：包括浮筒本体(1)和防护筒(2)，所述浮筒本体(1)与防护筒(2)固定连接，所述浮筒本体(1)纵向贯穿防护筒(2)，所述浮筒本体(1)底端固定设有破水导向板(3)，所述浮筒本体(1)底部外壁固定设有连接环(4)，所述浮筒本体(1)底端中部开设有进水口(5)，所述防护筒(2)内部均匀分布四个水泵(6)，所述水泵(6)输入端与进水口(5)相连，所述水泵(6)输出端设置于防护筒(2)外壁；

所述浮筒本体(1)内部设有处理器(11)、无线通讯模块(12)、信息对比模块(13)、信息存储器(14)和坐标定位芯片(15)；

所述处理器(11)对信息对比模块(13)处理信息进行处理，所述无线通讯模块(12)和水泵(6)的输入端均设置为处理器(11)；

所述无线通讯模块(12)用于与外界进行无线信号传输；

所述信息存储器(14)用于存储设定原始坐标；

所述信息对比模块(13)将信息存储器(14)内原始坐标与坐标定位芯片(15)检测坐标进行对比。

2.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，其特征在于：所述防护筒(2)外径大于浮筒本体(1)外径，所述防护筒(2)截面形状倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，其特征在于：所述破水导向板(3)的数量设置为四个，四个所述破水导向板(3)排列成正方形。

4.根据权利要求3所述的一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，其特征在于：相邻所述破水导向板(3)形成的夹角与水泵(6)位置对应设置。

5.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，其特征在于：所述处理器(11)设置为M68HC16型传感器，所述单片机的输入端设有A/D转换器，所述单片机的输出端设有D/A转换器，所述信息对比模块(13)、信息存储器(14)和坐标定位芯片(15)均与A/D转换器电性连接，所述无线通讯模块(12)和水泵(6)均与D/A转换器电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，其特征在于：所述浮筒本体(1)内部还设有蓄电池，所述处理器(11)、无线通讯模块(12)、信息对比模块(13)、信息存储器(14)、坐标定位芯片(15)和水泵(6)均匀蓄电池电性连接。

7.根据权利要求1-6所述的一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统，其特征在于：还包括用于海洋工程的单点系泊浮体系统的控制方法，其具体步骤如下：

S1、初始定位：测定需安装漂浮体的海域坐标，并将测定的坐标值输入至信息存储器(14)作为原始坐标信息的设定，随后将浮筒本体(1)运输至该海域坐标进行位置固定；

S2、实时坐标监测：由安装于浮筒本体(1)内部的坐标定位芯片(15)进行实时地标数据的采集，并将采集的实时坐标位置传输至信息对比模块(13)，经处理器(11)控制信息对比模块(13)将其与信息存储器(14)内步骤S(1)设定的原始坐标进行对比；

S3、信号处理；

S3.1：若两坐标值未发生实质性变化，则判定浮筒本体(1)位置未发生变化，可由处理器(11)将坐标定位芯片(15)监测到的实时坐标信息由无线通讯模块(12)进行无线传输至管理者终端；

S3.2：若两坐标值发生变化量，则处理器(11)可将坐标定位芯片(15)监测到的变化后的坐标位置由无线通讯模块(12)传输至管理者终端，同时处理器(11)控制对应方位的水泵(6)工作，经进水口(5)抽入海水，经水泵(6)输出端排离，从而产生反向推动力，将浮筒本体(1)推回初始坐标位置。

8.根据权利要求7所述的一种用于海洋工程的单点系泊浮体系统的控制方法，其特征在于：所述步骤S3.1和步骤S3.2中的管理者终端设置为智能手机或PC端。

Images