CN112162562B - 一种多平台基桩rov协同作业系统及方法 - Google Patents

一种多平台基桩rov协同作业系统及方法 Download PDF

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CN112162562B CN202011127322.4A CN202011127322A CN112162562B CN 112162562 B CN112162562 B CN 112162562B CN 202011127322 A CN202011127322 A CN 202011127322A CN 112162562 B CN112162562 B CN 112162562B
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Abstract

本发明涉及一种多平台基桩ROV协同作业系统及方法。包括调度路径优选系统、风浪流监测系统、ROV脐带缆控制系统和ROV智能控制系统;调度路径优选系统用于基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置,基于最优化原理,优选出一条最优的拖轮航线;风浪流监测系统用于求取关于海洋环境的相关参数;ROV脐带缆控制系统用于自动控制脐带缆的下放速度;通过本发明提出的拖轮、ROV和平台三位一体、四个系统和协同作业方法确保ROV的安全、高效工作。

Description

一种多平台基桩ROV协同作业系统及方法
技术领域
本发明涉及海洋油气开发工程技术领域,具体地,涉及一种多平台基桩ROV协同作业系统及方法。
背景技术
进入21世纪以来,随着人口不断增长以及工业对油气资源的需求不断扩大,但传统地区,如陆地和浅海的大多油气田进入开发中后期,产能衰竭严重,难以满足逐渐扩大的能源需求,因此新世纪油气勘探开发的脚步逐渐向深水超深水进军。目前,南海深水是我国主要的油气资源接替区域,但由于其恶劣的海洋环境,面临风浪流的巨大威胁,给钻井和油气生产带来巨大的困难。加之,南海深水钻井成本异常高昂,其作业平台的日租金在300万人民币左右,因此高效、经济的进行深水油气开发已是趋势所向。
ROV(Remotely Operated Vehicle)在深水和超深水钻井过程中是不可或缺的,其不仅能够搭载超清摄像头,用于实时观察套管下入、井口压力和泥浆返出等情况;同时还能搭载各种水下工具,进行井口清理、水下BOP阀门开关控制和放置定位信标等工作。因此ROV在深水钻井过程中发挥着至关重要的作用。然而一般一个平台只配备一个ROV,当平台自身携带的ROV出现技术故障、遇到突发情况时或为提高工作效率降低作业成本,往往需要多个ROV进行协同工作。这种情况下,则需要向邻近平台调用ROV,并通过拖轮、ROV和平台之间进行协同工作。
虽然目前深水钻进过程中的ROV应用技术已经较为成熟,中国专利文献CN103941685A基于控制理论提出了一种深海作业型ROV控制系统及其控制方法。CN110412583A公开了一种基于多ROV协同的水下不明运动目标侦测系统,但这些专利不能用于指导多平台的ROV协同作用。
目前,对于拖轮、ROV和平台之间高效率的协同作业方法也还未见报道。因此,发明一种多平台基桩ROV协同作业方法来减小ROV协调时间,提高深水钻井作业效率,降低钻井成本,对于深水油气的高效开发具有十分重要的意义。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷,本发明提供一种多平台基桩ROV协同作业系统及方法。通过本发明提出的拖轮、ROV和平台三位一体、四个系统和协同作业方法确保ROV的安全、高效工作。
本发明采用如下技术方案:
一种多平台基桩ROV协同作业系统,包括调度路径优选系统、风浪流监测系统、ROV脐带缆控制系统和ROV智能控制系统;
所述调度路径优选系统用于:基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置,基于最优化原理,优选出一条最优的拖轮航线;
所述风浪流监测系统用于:求取关于海洋环境的相关参数;
所述ROV脐带缆控制系统用于:自动控制脐带缆的下放和回收速度;
所述ROV智能控制系统用于:智能控制ROV寻找水下目标和ROV水下作业。
根据本发明优选的,所述ROV脐带缆控制系统包括ROV力学监测模块、ROV速度分析模块和ROV脐带缆控制模块;
所述ROV力学监测模块用于监测ROV在上行和下放过程中的受力情况,防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地,ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力;所述ROV速度分析模块用于监测ROV的下放和回收速度;以便为脐带缆的下放速度提供依据。所述ROV脐带缆控制模块用于基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果,控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
一种多平台基桩ROV协同作业方法,基于所述多平台基桩ROV协同作业系统,包括步骤如下:
(1)优选邻近平台ROV;
(2)拖轮调度ROV;
(3)拖轮靠平台;
(4)释放ROV;
(5)ROV寻找水下目标;
(6)ROV水下作业;
(7)回收ROV。
根据本发明优选的,步骤(1)中,优选邻近平台ROV,包括步骤如下:
A、启动所述调度路径优选系统,全局初始化所述调度路径优选系统的参数;
B、在所述调度路径优选系统中输入需求平台的位置、拖轮的当前位置以及有可用ROV的平台的位置,以及所需ROV的个数;
C、读取通过所述风浪流监测系统获取的关于海洋环境的相关参数,关于海洋环境的相关参数包括平均风速、风向、浪平均波长、平均周期、平均波速、平均波高、流向和流速,计算出受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数;
受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数是衡量因变量(路径长度)与自变量(海洋环境的相关参数)之间的因果关系,反应出海洋环境中的风浪流相关参数对路径的直接或间接影响关系。其基本原理是建立一个基于大数据的模型,并通过历史统计数据对模型进行训练,不断提高模型的预测精度。并对新的路径系数进行预测。
D、通过所述调度路径优选系统规划出能够实现该调度的所有路径选择,并计算出所有路径的总值,依据最优化原理,优选出路径最短的最优方案。
根据本发明优选的,步骤D中,依据最优化原理,优选出路径最短的最优方案,最优化方法如式(Ⅰ)所示:
Figure BDA0002734041800000031
式(Ⅰ)中,LAB为拖轮与需求平台的路径距离,m;N为所需ROV的个数;α1、α2、α3......为受海洋环境影响下的综合路径系数,其值一般都大于1,但是如果风速和流向合适的话,即顺风顺流,其值也是小于1的;Li,1、Li,2、Li,3......为单个路径的距离,m;Li,1、Li,2、Li,3......中的下标1,2,3……分别指规划出的方案号。
根据本发明优选的,步骤(2)中,拖轮调度ROV,是指:拖轮按照步骤(1)获取的路径最短的最优方案,前往目标平台,并运载ROV前往所需平台。目标平台指现在有闲置ROV的平台,先去目标平台取ROV,取完ROV之后就把ROV送到需要的那个平台去,即所需平台。
步骤(3)中,拖轮靠平台,是指:结合平台上的风浪流监测系统,一般地,基于中国南海历史的内波流记录,其来向均为右前方来流,需确保拖轮在下流方向靠船;为防止在风浪流作业下,拖轮自然移动撞到平台,发生施工事故,因此需结合平台上的风浪流监测系统,让拖轮在平台的下流方向靠船,杜绝意外事故的发生。另外,在作业过程中也需实时注意风向和流向,做好提示和预警。
根据本发明优选的,步骤(4)中,释放ROV,是指:操作人员尽快将ROV放入水中并尽快释放让ROV自由,整个释放过程始终确保脐带缆足够松弛,释放过程通过所述ROV脐带缆控制系统自动控制脐带缆的下放速度。一方面如果下方过慢会再次造成脐带缆的绷紧造成损坏,如果下落过快则可能会导致脐带缆与ROV缠绕,影响ROV的正常工作。
根据本发明优选的,通过所述ROV脐带缆控制系统自动控制脐带缆的下放和回收速度,包括步骤如下:
E、所述ROV力学监测模块监测ROV在上行和下放过程中的受力情况,防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地,ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力;
F、所述ROV速度分析模块监测ROV的下放和回收速度;以便为脐带缆的下放速度提供依据。
G、所述ROV脐带缆控制模块基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果,控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
ROV下放过程中,应使ROV在水下自然下沉,并确保整个释放过程中电缆足够松弛,因此通过实时监测的ROV速度,进行推算出脐带缆的下放速度,使脐带缆与ROV之间保持0.5-1.0m之间的松弛长度。ROV回收过程中,应严格控制回收速度,在保证效率的同时,确保不会因为回收速度过大,引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力。
根据本发明优选的,ROV在上行过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000041
如式(Ⅱ)所示:
Figure BDA0002734041800000042
ROV在下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000043
如式(Ⅲ)所示:
Figure BDA0002734041800000044
式(Ⅱ)及式(Ⅲ)中,F′L指上行过程中脐带缆施加给ROV的拉力,N;F″指下放过程中脐带缆施加给ROV的拉力,N;ρl,ρR分别指海水和ROV的密度,kg/m3;AR指ROV的截面积,m2;VR指ROV的体积,m3;v′R指上行过程中ROV在海水中的运行速度,m/s;v″R指下放过程中ROV在海水中的运行速度,m/s;CD指ROV在海水中的拖曳力系数;其主要受ROV形状、结构以及风浪流等海洋环境的共同影响。
根据本发明优选的,所述ROV速度分析模块通过速度监测模块实时监测ROV的下放和回收速度,或者,在紧急情况下,也会出现信号的传输失效,难以获取有效速度数据,通过所述ROV力学监测模块的力学分析结果,进行ROV的下放和回收速度的预测。
进一步优选的,ROV的下放和回收速度的预测分别如式(IV)、式(Ⅴ)所示:
Figure BDA0002734041800000045
Figure BDA0002734041800000051
式(IV)、式(Ⅴ)中,
Figure BDA0002734041800000052
是指t+△t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure BDA0002734041800000053
是指t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure BDA0002734041800000054
是指t+△t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure BDA0002734041800000055
是指t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度。
根据本发明优选的,步骤(5)中,ROV寻找水下目标,是指:ROV采用声纳扫描作业区域,提前发现未知物体位置,并采用声纳对目标区域或者水下设施进行扫描,避免ROV与水下设施发生碰撞,并通过高清摄像头前往目标区域。
步骤(6)中,ROV水下作业,是指:通过所述风浪流监测系统监测水流变化趋势,并辅助ROV进行水下作业。
步骤(7)中,回收ROV,是指:通过所述ROV脐带缆控制系统对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。在保证效率的同时,确保不会因为回收速度过大,引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力,造成拉伸破坏。
本发明的有益效果为:
1、本发明中调度路径优选系统能够优选出一条最优的拖轮航线,节约航行时间约10%,且实现了拖轮“零事故”航行。
2、本发明中ROV脐带缆控制系统,从受力、防缠绕和提高效率等方面控制整个ROV下放和回收过程中的脐带缆速度,在确保ROV的安全施工的同时,提高了ROV下放和回收效率10%以上。
3、本发明一种多平台基桩ROV协同作业方法来减小ROV协调时间,提高深水ROV作业效率25%以上。
附图说明
图1是本发明多平台基桩ROV协同作业系统的结构框图;
图2是本发明实施例中多平台基桩ROV协同作业方法的示意图;
图3是本发明ROV脐带缆控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定,但不限于此。
实施例1
一种多平台基桩ROV协同作业系统,如图1所示,包括调度路径优选系统、风浪流监测系统、ROV脐带缆控制系统和ROV智能控制系统;
调度路径优选系统用于:基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置,基于最优化原理,优选出一条最优的拖轮航线;风浪流监测系统用于:求取关于海洋环境的相关参数;ROV脐带缆控制系统用于:自动控制脐带缆的下放和回收速度;ROV智能控制系统用于:智能控制ROV寻找水下目标和ROV水下作业。
如图3所示,ROV脐带缆控制系统包括ROV力学监测模块、ROV速度分析模块和ROV脐带缆控制模块;ROV力学监测模块用于监测ROV在上行和下放过程中的受力情况,防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地,ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力;ROV速度分析模块用于监测ROV的下放和回收速度;以便为脐带缆的下放速度提供依据。ROV脐带缆控制模块用于基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果,控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
实施例2
一种多平台基桩ROV协同作业方法,基于实施例1所述多平台基桩ROV协同作业系统,如图2所示,针对当前平台本身携带的ROV出现技术故障或当遇到突发情况时或为提高工作效率,往往需要多个ROV进行协同工作,此时则需要向邻近平台调用ROV。具体地,为完成ROV的协同施工,需要平台、拖轮和ROV三者协同工作,包括步骤如下:
(1)优选邻近平台ROV;基于拖轮的当前位置A,需求平台B的位置以及有可用ROV的平台位置,通过调度路径优选系统,基于最优化原理,优选出一条最优的拖轮航线;
(2)拖轮调度ROV;
(3)拖轮靠平台;结合平台上的风浪流监测系统,一般地,基于中国南海历史的内波流记录,其来向均为右前方来流,确保拖轮在平台的下流方向靠船,防止拖轮与平台相撞的事故发生。
(4)释放ROV;操作人员尽快将ROV放入水中并尽快释放让ROV自由,整个释放过程始终确保脐带缆足够松弛,一般借助ROV脐带缆控制系统自动控制脐带缆的下放速度,一方面如果下方过慢会再次造成脐带缆的绷紧造成损坏,如果下落过快则可能会导致脐带缆与ROV缠绕,影响ROV的正常工作,通常使脐带缆与ROV之间保持0.5-1.0m之间的松弛长度;
(5)ROV寻找水下目标;ROV用声纳扫描作业区域,提前发现未知物体位置,也要加强用声纳对目标或者水下设施的扫描,避免ROV与水下设施发生碰撞,并通过高清摄像头前往目标区域。
(6)ROV水下作业;通过风浪流监测系统监测水流变化趋势,并辅助ROV进行水下作业。
(7)回收ROV。通过ROV脐带缆控制系统结合风浪流监测系统,对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。该多平台基桩ROV协同作业方法,创造性的将海洋平台上的ROV实现了调动,并通过调度路径优选系统、风浪流监测系统、ROV脐带缆控制系统和ROV智能控制系统的协同工作,实现了深水ROV的安全、高效的水下作业。
实施例3
根据实施例2所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其区别在于:
步骤(1)中,优选邻近平台ROV,包括步骤如下:
A、启动调度路径优选系统,全局初始化调度路径优选系统的参数;
B、在调度路径优选系统中输入需求平台的位置、拖轮的当前位置以及有可用ROV的平台的位置,以及所需ROV的个数;
C、读取通过风浪流监测系统获取的关于海洋环境的相关参数,关于海洋环境的相关参数包括平均风速、风向、浪平均波长、平均周期、平均波速、平均波高、流向和流速,计算出受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数;
受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数是衡量因变量(路径长度)与自变量(海洋环境的相关参数)之间的因果关系,反应出海洋环境中的风浪流相关参数对路径的直接或间接影响关系。其基本原理是建立一个基于大数据的模型,并通过历史统计数据对模型进行训练,不断提高模型的预测精度。并对新的路径系数进行预测。
D、通过调度路径优选系统规划出能够实现该调度的所有路径选择,并计算出所有路径的总值,依据最优化原理,优选出路径最短的最优方案。
步骤D中,依据最优化原理,优选出路径最短的最优方案,最优化方法如式(Ⅰ)所示:
Figure BDA0002734041800000071
式(Ⅰ)中,LAB为拖轮与需求平台的路径距离,m;N为所需ROV的个数;α1、α2、α3......为受海洋环境影响下的综合路径系数,其值一般都大于1,但是如果风速和流向合适的话,即顺风顺流,其值也是小于1的;Li,1、Li,2、Li,3......为单个路径的距离,m;Li,1、Li,2、Li,3......中的下标1,2,3……分别指规划出的方案号。
步骤(2)中,拖轮调度ROV,是指:拖轮按照步骤(1)获取的路径最短的最优方案,前往目标平台,并运载ROV前往所需平台。目标平台指现在有闲置ROV的平台,先去目标平台取ROV,取完ROV之后就把ROV送到需要的那个平台去,即所需平台。
步骤(3)中,拖轮靠平台,是指:结合平台上的风浪流监测系统,一般地,基于中国南海历史的内波流记录,其来向均为右前方来流,需确保拖轮在下流方向靠船;为防止在风浪流作业下,拖轮自然移动撞到平台,发生施工事故,因此需结合平台上的风浪流监测系统,让拖轮在平台的下流方向靠船,杜绝意外事故的发生。另外,在作业过程中也需实时注意风向和流向,做好提示和预警。
步骤(4)中,释放ROV,是指:操作人员尽快将ROV放入水中并尽快释放让ROV自由,整个释放过程始终确保脐带缆足够松弛,释放过程通过所述ROV脐带缆控制系统自动控制脐带缆的下放速度。一方面如果下方过慢会再次造成脐带缆的绷紧造成损坏,如果下落过快则可能会导致脐带缆与ROV缠绕,影响ROV的正常工作。
通过ROV脐带缆控制系统自动控制脐带缆的下放和回收速度,包括步骤如下:
E、ROV力学监测模块监测ROV在上行和下放过程中的受力情况,防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地,ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力;
F、ROV速度分析模块监测ROV的下放和回收速度;以便为脐带缆的下放速度提供依据。
G、ROV脐带缆控制模块基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果,控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
ROV下放过程中,应使ROV在水下自然下沉,并确保整个释放过程中电缆足够松弛,因此通过实时监测的ROV速度,进行推算出脐带缆的下放速度,使脐带缆与ROV之间保持0.5-1.0m之间的松弛长度。ROV回收过程中,应严格控制回收速度,在保证效率的同时,确保不会因为回收速度过大,引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力。
ROV在上行过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000081
如式(Ⅱ)所示:
Figure BDA0002734041800000082
ROV在下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000083
如式(Ⅲ)所示:
Figure BDA0002734041800000084
式(Ⅱ)及式(Ⅲ)中,F′L指上行过程中脐带缆施加给ROV的拉力,N;F″指下放过程中脐带缆施加给ROV的拉力,N;ρl,ρR分别指海水和ROV的密度,kg/m3;AR指ROV的截面积,m2;VR指ROV的体积,m3;v′R指上行过程中ROV在海水中的运行速度,m/s;v″R指下放过程中ROV在海水中的运行速度,m/s;CD指ROV在海水中的拖曳力系数;其主要受ROV形状、结构以及风浪流等海洋环境的共同影响。
ROV速度分析模块通过速度监测模块实时监测ROV的下放和回收速度,或者,在紧急情况下,也会出现信号的传输失效,难以获取有效速度数据,通过ROV力学监测模块的力学分析结果,进行ROV的下放和回收速度的预测。
ROV的下放和回收速度的预测分别如式(IV)、式(Ⅴ)所示:
Figure BDA0002734041800000091
Figure BDA0002734041800000092
式(IV)、式(Ⅴ)中,
Figure BDA0002734041800000093
是指t+△t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure BDA0002734041800000094
是指t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure BDA0002734041800000095
是指t+△t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure BDA0002734041800000096
是指t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度。
步骤(5)中,ROV寻找水下目标,是指:ROV采用声纳扫描作业区域,提前发现未知物体位置,并采用声纳对目标区域或者水下设施进行扫描,避免ROV与水下设施发生碰撞,并通过高清摄像头前往目标区域。
步骤(6)中,ROV水下作业,是指:通过所述风浪流监测系统监测水流变化趋势,并辅助ROV进行水下作业。
步骤(7)中,回收ROV,是指:通过所述ROV脐带缆控制系统对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。在保证效率的同时,确保不会因为回收速度过大,引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力,造成拉伸破坏。

Claims (9)

1.一种多平台基桩ROV协同作业方法,基于多平台基桩ROV协同作业系统,多平台基桩ROV协同作业系统包括调度路径优选系统、风浪流监测系统、ROV脐带缆控制系统和ROV智能控制系统;所述调度路径优选系统用于:基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置,基于最优化原理,优选出一条最优的拖轮航线;所述风浪流监测系统用于:求取关于海洋环境的相关参数;所述ROV脐带缆控制系统用于:自动控制脐带缆的下放和回收速度;所述ROV智能控制系统用于:智能控制ROV寻找水下目标和ROV水下作业;其特征在于,包括步骤如下:
(1)优选邻近平台ROV;
(2)拖轮调度ROV;
(3)拖轮靠平台;
(4)释放ROV;
(5)ROV寻找水下目标;
(6)ROV水下作业;
(7)回收ROV;
步骤(1)中,优选邻近平台ROV,包括步骤如下:
A、启动所述调度路径优选系统,全局初始化所述调度路径优选系统的参数;
B、在所述调度路径优选系统中输入需求平台的位置、拖轮的当前位置以及有可用ROV的平台的位置,以及所需ROV的个数;
C、读取通过所述风浪流监测系统获取的关于海洋环境的相关参数,关于海洋环境的相关参数包括平均风速、风向、浪平均波长、平均周期、平均波速、平均波高、流向和流速,计算出受风浪流海洋环境影响下的综合路径系数;
D、通过所述调度路径优选系统规划出能够实现该调度的所有路径选择,并计算出所有路径的总值,依据最优化原理,优选出路径最短的最优方案;
步骤D中,依据最优化原理,优选出路径最短的最优方案,最优化方法如式(I)所示:
Figure FDA0003051842380000011
式(I)中,LAB为拖轮与需求平台的路径距离,m;N为所需ROV的个数;α1、α2、α3......为受海洋环境影响下的综合路径系数,Li,1、Li,2、Li,3......为单个路径的距离,m;Li,1、Li,2、Li,3......中的下标1,2,3……分别指规划出的方案号。
2.根据权利要求1所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,所述ROV脐带缆控制系统包括ROV力学监测模块、ROV速度分析模块和ROV脐带缆控制模块;
所述ROV力学监测模块用于监测ROV在上行和下放过程中的受力情况,ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力;所述ROV速度分析模块用于监测ROV的下放和回收速度;所述ROV脐带缆控制模块用于基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果,控制ROV下放和回收过程中脐带缆的速度。
3.根据权利要求1所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,步骤(2)中,拖轮调度ROV,是指:拖轮按照步骤(1)获取的路径最短的最优方案,前往目标平台,并运载ROV前往所需平台。
4.根据权利要求1所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,步骤(4)中,释放ROV,是指:将ROV放入水中并释放让ROV自由,释放过程通过所述ROV脐带缆控制系统自动控制脐带缆的下放速度。
5.根据权利要求2所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,通过所述ROV脐带缆控制系统自动控制脐带缆的下放和回收速度,包括步骤如下:
E、所述ROV力学监测模块监测ROV在上行和下放过程中的受力情况,ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力;
F、所述ROV速度分析模块监测ROV的下放和回收速度;
G、所述ROV脐带缆控制模块基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果,控制ROV下放和回收过程中脐带缆的速度。
6.根据权利要求5所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,ROV在上行过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure FDA0003051842380000021
如式(Ⅱ)所示:
Figure FDA0003051842380000022
ROV在下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure FDA0003051842380000023
如式(Ⅲ)所示:
Figure FDA0003051842380000024
式(Ⅱ)及式(Ⅲ)中,F′L指上行过程中脐带缆施加给ROV的拉力,N;F″L 指下放过程中脐带缆施加给ROV的拉力,N;ρl,ρR分别指海水和ROV的密度,kg/m3;AR指ROV的截面积,m2;VR指ROV的体积,m3;v′R指上行过程中ROV在海水中的运行速度,m/s;v″R指下放过程中ROV在海水中的运行速度,m/s;CD指ROV在海水中的拖曳力系数。
7.根据权利要求6所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,所述ROV速度分析模块通过速度监测模块实时监测ROV的下放和回收速度,或者,通过所述ROV力学监测模块的力学分析结果,进行ROV的下放和回收速度的预测。
8.根据权利要求7所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,ROV的下放和回收速度的预测分别如式(Ⅳ)、式(Ⅴ)所示:
Figure FDA0003051842380000031
Figure FDA0003051842380000032
式(Ⅳ)、式(Ⅴ)中,
Figure FDA0003051842380000033
是指t+Δt时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure FDA0003051842380000034
是指t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure FDA0003051842380000035
是指t+Δt时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度,
Figure FDA0003051842380000036
是指t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度。
9.根据权利要求5-8任一所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法,其特征在于,步骤(5)中,ROV寻找水下目标,是指:ROV采用声纳扫描作业区域,提前发现未知物体位置,并采用声纳对目标区域或者水下设施进行扫描,前往目标区域;
步骤(6)中,ROV水下作业,是指:通过所述风浪流监测系统监测水流变化趋势,并辅助ROV进行水下作业;
步骤(7)中,回收ROV,是指:通过所述ROV脐带缆控制系统对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。
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