CN112783037B - 水上浮具泊缆缠绕物监控系统 - Google Patents

水上浮具泊缆缠绕物监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，其包括有数个力传感器、采集模块、智能控制器、比对模块、报警模块等，通过一系列传感器对泊缆的受力情况进行智能监控，再辅以控制器的控制分析，通过原始状态及缠绕物存在状态下的泊缆受力情况进行分析，并充分考虑环境变化影响，进而确定泊缆缠绕物的缠绕量，来确定缠绕物是否需要清理，进而通知维护人员进行清理或者自身进行自动化清理等维护。

Description

水上浮具泊缆缠绕物监控系统
技术领域
本发明涉及一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，具体来说是类似航标船、浮标等水上浮具的泊缆缠绕物监控系统。
背景技术
每年汛期，保证水上浮具处于正常的工作态度的一个重要工作内容便是清除浮具(水上船艇、趸船、浮标、浮筒等)泊缆的缠绕物，如果不能及时清除浮具泊缆缠绕物，则可能造成浮具的漂移、翻沉或流失，造成非常大的经济损失，进而带来较大的安全隐患。
以航标船为例，航标船由船体、锚缆、锚碇三部分组成，在汛期或台风过后，江面上种类繁多的漂浮物会缠绕在锚缆上，缠绕物达到一定量后会造成船体倾斜失稳，甚至移位、流失或翻沉。每次汛期涨水或台风过后，航道部门需“挨家挨户”巡河的方式乘坐工作船巡查每一艘航标船的缠绕物情况，并对需要清理的航标船进行缠绕物清理。据调查，每一次巡查并不是每一艘航标船都需要清理，这种传统“巡河”式作业方式效率低下，作业人员长时间暴露在水上安全也得不到保障，存在安全隐患。
研究如何快速识别哪些航标船等水上浮具需要进行泊缆缠绕物清理，以保证水上浮具的正常使用，并降低日常维护成本，被当下各维护部门所忽略，有必要提上日程进行研发。专利授权公告号CN206954455U专利名称一种航道浮标及其缆绳缠绕物监控报警装置，采用在缆绳上设置摄像头，摄像端正对缆绳水面位置部分，通过摄像头对缆绳水面位置部分进行实时监控，并将监控数据回传控制中心进行警报，以提醒维护人员及时进行缠绕物清理。然而该方式主要是维护人员根据摄像头传回控制中心的水面部分漂浮物沉积量目测进行进行判断，来确定是否需清理缠绕物。但是针对泊缆水下是否有因悬浮物形成的缠绕或者水下漂浮物是否有大量缠绕物积聚均无法准确得知，进而使得监控不全面或不准确，同样也会影响水上浮具的正常使用。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，通过一系列传感器对泊缆的受力情况进行智能监控，再辅以控制器的控制分析，以确定缠绕物是否需要清理，进而通知维护人员进行清理或者自身进行自动化清理等维护。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，其包括有，
数个力传感器，沿水上浮具缆桩至缆碇之间的泊缆上均匀设置，用于实时监测所在位置的泊缆受力F1；
采集模块，用于实时采集各力传感器所在位置监测的泊缆受力F1，并传至
智能控制器，用于实时将各力传感器监测的泊缆受力F1分别绘制泊缆的实时受力曲线X(F1)，并将原始状态下泊缆的该数个力传感器位置的泊缆受力F0绘制成基准受力曲线X(F0)，其中，原始状态是指水上浮具达到指定位置经调整后可正常作业时；
比对模块，通过各时刻绘制的实时受力曲线X(F1)与基准受力曲线X(F0)进行比对，先以X(F1)中除两端点外的折变峰点作为缠绕物所在位置的泊缆受力F1缠，该位置在基准受力曲线X(F0)中的泊缆受力F0缠，再分析出缠绕物因数K＝F1缠-F0缠*F1端/F0端，其中，F1端/F0端为环境影响因子，F1端、F0端为泊缆在缆桩、缆碇的泊缆受力；
报警模块，用于警示所述水上浮具的泊缆上缠绕物是否需要清理，其中，
当K＜Kmin时，缠绕物较少完全不影响水上浮具正常作业，报警模块处于绿灯模式；
当Kmin≤K＜Kmax时，缠绕物较多，对水上浮具正常作业有一定影响，但水上浮具仍可作业，报警模块处于黄灯模式；
当K≥Kmax时，缠绕物已严重影响水上浮具的正常作业，报警模块处于红灯模式，需立即进行清理作业，这里，Kmin为缠绕物即将影响水上浮具正常作业时的临界缠绕物因数，Kmax为缠绕物即将严重影响水上浮具正常作业时的临界缠绕物因数。
进一步的，所述力传感器数量≥5且为整数，其中，缆桩位置、缆碇位置、初始状态下泊缆水面位置均设置有该力传感器，缆碇至水面位置的泊缆上至少具有一该力传感器。
进一步的，所述泊缆受力F1、F0均为水平力。
本发明的有益效果：通过一系列传感器对泊缆的受力情况进行智能监控，再辅以控制器的控制分析，通过原始状态及缠绕物存在状态下的泊缆受力情况进行分析，并充分考虑环境变化影响，进而确定泊缆缠绕物的缠绕量，来确定缠绕物是否需要清理，进而通知维护人员进行清理或者自身进行自动化清理等维护。
附图说明
图1是本发明中的受力曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。
一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，其包括有，
数个力传感器，沿水上浮具缆桩至缆碇之间的泊缆上均匀设置，用于实时监测所在位置的泊缆受力F1；
采集模块，用于实时采集各力传感器所在位置监测的泊缆受力F1，并传至
智能控制器，用于实时将各力传感器监测的泊缆受力F1分别绘制泊缆的实时受力曲线X(F1)，并将原始状态下泊缆的该数个力传感器位置的泊缆受力F0绘制成基准受力曲线X(F0)，其中，原始状态是指水上浮具达到指定位置经调整后可正常作业时；
比对模块，通过各时刻绘制的实时受力曲线X(F1)与基准受力曲线X(F0)进行比对，先以X(F1)中除两端点外的折变峰点作为缠绕物所在位置的泊缆受力F1缠，该位置在基准受力曲线X(F0)中的泊缆受力F0缠，再分析出缠绕物因数K＝F1缠-F0缠*F1端/F0端，其中，F1端/F0端为环境影响因子，F1端、F0端为泊缆在缆桩、缆碇的泊缆受力；
报警模块，用于警示水上浮具的泊缆上缠绕物是否需要清理，其中，
当K＜Kmin时，缠绕物较少完全不影响水上浮具正常作业，报警模块处于绿灯模式；
当Kmin≤K＜Kmax时，缠绕物较多，对水上浮具正常作业有一定影响，但水上浮具仍可作业，报警模块处于黄灯模式；
当K≥Kmax时，缠绕物已严重影响水上浮具的正常作业，报警模块处于红灯模式，需立即进行清理作业，这里，Kmin为缠绕物即将影响水上浮具正常作业时的临界缠绕物因数，Kmax为缠绕物即将严重影响水上浮具正常作业时的临界缠绕物因数。
具体地，泊缆由水上浮具比如航标船、筒标等的缆桩连接至缆碇上，对于力传感器的数量越多，其采集的数据所形成的受力曲线越准确，最少情况是力传感器数量≥5且为整数，其中，缆桩位置、缆碇位置、初始状态下泊缆水面位置均设置有该力传感器，缆碇至水面位置的泊缆上至少具有一该力传感器。当然在应用中采用三个或四个力传感器也可以勉强实现，比如根据维护人员的经验可以将其中一力传感器定位在易缠绕缠绕物的泊缆位置上，在进行数据采集时，可以第一时间采集到准确数据，然而弊端是泊缆上有可能多处缠绕有缠绕物，并形成缠绕物聚集的话，少量的力传感器无法兼顾，采集数据不完全，进而会出现监控不准确的情形。
通过泊缆受到各种外力或自身重力、浮力等因素分析，影响整个监控系统最大的力即是顺延水上浮具工况下的水流方向力，因此本案优选以水平力作为各类数据采集重点，当然实际情况下因缠绕物的存在该位置泊缆受力并非水平，本案取其水平分力进行监控，后期仅需设定Kmin、Kmax的值即可。
将本系统与航运部门中控室连接，将相应的报警模块连接至中控室，还可利用中控室显示模块将航道内各水上浮具的状态进行显示，本案除了作缠绕物监控外，还可通过各力传感器收集第一手工况数据，以作他用。
对于整个监控系统来说：
设置力传感器除考虑准确性外，还需考虑对力传感器的使用寿命，因此使用时整个传感器可置放于防水装置内，仅需将传感部位裸露于外即可，这在现有的制造水平来说非常容易，力传感器的正常使用及密封属于现有技术范畴，在此不进行多余赘述。
通过力传感器对泊缆各位置进行实时监控，得出每时刻泊缆上各位置的泊缆受力，进而绘制受力曲线，如图1所示，这里特别注意的是，将F1端/F0端作为环境影响因子，而F1端、F0端为泊缆在缆桩、缆碇的泊缆受力，从整体受力情况看，水上浮具、泊缆最终在水中会形成一力平衡，经试验证明，由缠绕物在泊缆上产生的受力会从缠绕物位置沿泊缆向两边逐渐消散，逐渐分解至泊缆的拉力，当至缆桩、缆碇位置时，尤其是缆桩位置时主要是外界环境影响所产生的力，比如风力、水流力、泊缆拉力、浮力等，因此将缆桩、缆碇两端的力F1端/F0端平均后作为环境影响因子非常合适。
报警模块中，可以采用声光报警，也可以采用其它报警模式，尤其是Kmin≤K＜Kmax、K≥Kmax两状态时，采用在中控室不同颜色区分后，除了通过报警模块的警示外，维护人员也可以视情况进行早期维护，及时清除泊缆上缠绕的缠绕物，保障水上浮具的工作安全性。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，其特征在于：包括有，
数个力传感器，沿水上浮具缆桩至缆碇之间的泊缆上均匀设置，用于实时监测所在位置的泊缆受力F1；
采集模块，用于实时采集各力传感器所在位置监测的泊缆受力F1，并传至
智能控制器，用于实时将各力传感器监测的泊缆受力F1分别绘制泊缆的实时受力曲线X(F1)，并将原始状态下泊缆的该数个力传感器位置的泊缆受力F0绘制成基准受力曲线X(F0)，其中，原始状态是指水上浮具达到指定位置经调整后可正常作业时；
比对模块，通过各时刻绘制的实时受力曲线X(F1)与基准受力曲线X(F0)进行比对，先以X(F1)中除两端点外的折变峰点作为缠绕物所在位置的泊缆受力F1缠，该位置在基准受力曲线X(F0)中的泊缆受力F0缠，再分析出缠绕物因数K＝F1缠-F0缠*F1端/F0端，其中，F1端/F0端为环境影响因子，F1端、F0端为泊缆在缆桩、缆碇的泊缆受力；
报警模块，用于警示所述水上浮具的泊缆上缠绕物是否需要清理，其中，
当K＜Kmin时，缠绕物较少完全不影响水上浮具正常作业，报警模块处于绿灯模式；
当Kmin≤K＜Kmax时，缠绕物较多，对水上浮具正常作业有一定影响，但水上浮具仍可作业，报警模块处于黄灯模式；
当K≥Kmax时，缠绕物已严重影响水上浮具的正常作业，报警模块处于红灯模式，需立即进行清理作业，这里，Kmin为缠绕物即将影响水上浮具正常作业时的临界缠绕物因数，Kmax为缠绕物即将严重影响水上浮具正常作业时的临界缠绕物因数。
2.根据权利要求1所述一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，其特征在于：所述力传感器数量≥5且为整数，其中，缆桩位置、缆碇位置、初始状态下泊缆水面位置均设置有该力传感器，缆碇至水面位置的泊缆上至少具有一该力传感器。
3.根据权利要求1所述一种水上浮具泊缆缠绕物监控系统，其特征在于：所述泊缆受力F1、F0均为水平力。
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