CN115857425A - 高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统及方法，测量风电运维船甲板与风电维护平台间的距离和绞车放缆长度判断登录时甲板上方的危险区，登录过程中，依靠两个基站稳定通信，控制系统仅利用安装在运维船上姿态传感器的测量数据跟踪运维船升沉运动速度实现补偿，能够有效避免由于测量点偏移到障碍物上、海水中和大雾、大雨等能见度较低气候下测量数据跳动和丢失的问题，从而有效提高恶劣室外环境下主动补偿控制系统的可靠性；通过对单艘运维船上的WIFI基站输入不同的SSID和不同的风电平台WIFI基站桥接，实现单艘运维船对风电场中任意风机的运维登程作业。扩大了风电运维的窗口期，提高了登乘作业的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上运维技术，特别涉及一种高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统及方法。
背景技术
在近岸风电设备的维护过程中，运维人员通常需要从小型运维船甲板上登程到风电平台上，然而在风浪的影响下，运维船将不可避免地发生复杂动荡，这使得运维人员在离开或返回甲板时容易与甲板发生碰撞造成安全事故，尤其是海况较高时。目前部分专利也提出了解决方案。
例如，实用新型CN 210852816 U提出了一种海上风电平台登乘装置，利用可遥控的电动小车和载人吊篮实现人员离开和返回运维船完成平台登乘作业。此方案中，整个登乘过程完全通过运维人员操作遥控器实现，这不仅十分依赖运维人员的操作经验，且在高海况时登乘作业风险大大增加。
实用新型CN 215399203 U提出了一种具备波浪补偿功能的海上平台登乘装置，利用布置在登乘栈桥底部的传感器测量船舶与登乘栈桥的相对距离，控制栈桥垂向滑动和水平回转实现波浪补偿，使人员安全登乘到海上平台。实用新型CN 212292574 U提出了一种用于海上人员转移或物资输送的海上平台主动补偿升降系统，利用激光测距仪测量船舶甲板与平台吊臂间的距离数据通过反馈控制方法控制吊绳收放，使人员与船舶甲板保持安全距离，避免人员因船舶动荡而与甲板发生碰撞。这两种方案均采用非接触测量方法测量船舶的运动，然而高海况的海洋露天环境下往往伴随出现雨/雾/日照强烈/甲板积水等强干扰因素，这将大大降低非接触测量方法的测量精度，甚至使传感器失效，从而导致登程装置无法运行增加登乘作业安全隐患。
发明内容
针对小型运维船登录稳定性和登录窗口期问题，提出了一种高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统及方法，适用于海工、风电、船舶引航等领域的人员换乘作业，能够显著提高运维人员登乘的安全性和登乘作业效率。
本发明的技术方案为：一种高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统，包括风电运维船上的船载WIFI基站、姿态传感器、无线遥控器和海上风电维护平台上加装的电控系统、提升绞车、风电平台WIFI基站、激光位移传感器；
船载WIFI基站与所需登乘的风电平台无线WIFI基站通过SSID桥接，互相通信；所述无线遥控器，用于发送升缆和放缆请求信号至船载WIFI基站；
所述姿态传感器，用于测量风电运维船的实时船姿数据送船载WIFI基站；
所述风电平台WIFI基站与电控系统相连；
所述风电维护平台上的激光位移传感器测量风电运维船甲板与风电维护平台间的距离L，送电控系统；
所述电控系统，用于根据接收信号输出控制驱动信号至提升绞车；
所述提升绞车执行放缆或收缆作业。
优选的，所述电控系统包括伺服驱动器、PLC控制器和电源，电控系统接收无线遥控器、姿态传感器和激光位移传感器信号，输出控制信号至伺服驱动器，伺服驱动器驱动提升绞车执行放缆或收缆作业。
优选的，所述船载WIFI基站根据不同的SSID与对应风电平台WIFI基站进行桥接，风电场中每一个风电平台WIFI基站设置独有的一个SSID，单艘运维船通过输入不同的SSID桥接风电场中所有风电平台的WIFI基站。
优选的，所述提升绞车包括伺服电机、减速机、卷筒和缆绳，PLC控制器输出控制信号至伺服驱动器驱动提升绞车中伺服电机，伺服电机带动减速机及卷筒变速或恒速转动。
优选的，所述激光位移传感器为激光测距仪。
一种高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘方法，搭建人员辅助登乘系统，当风电运维船抵紧靠海上风电维护平台船桩后，船载WIFI基站根据所需登乘风电平台无线WIFI基站的SSID桥接到该风电平台WIFI基站，完成桥接后，风电运维船上的姿态传感器测量数据和无线遥控器控制指令通过两个WIFI基站通信发送到电控系统，同时风电维护平台上的激光测距仪测量风电运维船甲板与风电维护平台间的距离L；
登乘风电维护平台过程中，运维人员通过无线遥控器操作提升绞车放缆，当电控系统根据距离L和绞车放缆长度判断缆绳底部挂钩进入甲板上方的危险区，此时电控系统利用姿态传感器的测量数据实时控制调整放缆速度补偿运维船的升沉运动；放缆到位置后，缆绳与运维人员连接，运维人员通过无线遥控器操作提升绞车提升，在提升过程中电控系统利用姿态传感器测量数据调整收揽速度，通过主动补偿的方式协助人员离开甲板危险区域，当电控系统判断运维人员离开甲板危险区后则关闭主动补偿，继续提升运维人员到攀爬扶梯或平台上。
进一步，所述激光测距仪在WIFI基站桥接完成后，记录1000组运维船甲板与风电平台的距离并取平均值，然后将该平均值设定为运维船甲板与风电平台间的距离L存入PLC控制器中，之后整个登乘作业中激光测距仪将不参与工作。
本发明的有益效果在于：本发明高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统，能够帮助运维人员在较高的海况条件下安全登乘到风电平台上，扩大了风电运维的窗口期，提高了登乘作业的安全性；主动补偿过程中，控制系统仅利用安装在运维船上姿态传感器的测量数据跟踪运维船升沉运动速度实现补偿，相比于利用激光雷达、激光位移传感器等非接触测量传感器的测量数据，这种方式能够有效避免由于测量点偏移到障碍物上、海水中和大雾、大雨等能见度较低气候下测量数据跳动和丢失的问题，从而有效提高恶劣室外环境下主动补偿控制系统的可靠性；通过对单艘运维船上的WIFI基站输入不同的SSID和不同的风电平台WIFI基站桥接，在不增加成本的基础上，实现单艘运维船对风电场中任意风机的运维登程作业，这不仅使该方法在风电场中的应用更加灵活，同时也降低了风电场运维成本。
附图说明
图1为本发明高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统示意图；
图2为本发明辅助登乘系统通信示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
该人员辅助登乘系统用于在规定的作业条件下完成风机运维人员登乘作业。如图1所示人员辅助登乘系统示意图，该系统主要包括风电运维船1上的船载WIFI基站2、姿态传感器3、无线遥控器和海上风电维护平台上加装的电控系统4、提升绞车5、风电平台WIFI基站6、激光位移传感器7。其中电控系统4主要包括伺服驱动器、PLC控制器、模拟量输入输出模块、电源、显示屏、控制箱等，提升绞车5包括伺服电机、减速机、卷筒、缆绳等。姿态传感器3通过网线将测量数据发送到船载WIFI基站2，无线遥控器采用无线通信的方式与船载WIFI基站2通信。风电平台WIFI基站6与电控系统4相连，可以将基站接收到的数据发送到电控系统的PLC控制器。
如图2所示辅助登乘系统通信示意图，当风电运维船1抵紧靠海上风电维护平台船桩后，船载WIFI基站根据所需登乘风电平台无线WIFI基站的SSID桥接到该风电平台WIFI基站，完成桥接后，风电运维船上的姿态传感器测量数据和无线遥控器控制指令可通过两个WIFI基站通信发送到电控系统，同时风电维护平台上的激光测距仪将测量风电运维船甲板与风电维护平台间的距离L。
登乘风电维护平台过程中，运维人员通过无线遥控器操作提升绞车放缆，当电控系统根据L和绞车放缆长度判断缆绳底部挂钩进入甲板上方的危险区，此时电控系统利用姿态传感器的测量数据实时控制调整放缆速度补偿运维船的升沉运动。放缆到合适位置后，将缆绳与运维人员连接，然后操作提升绞车提升，在提升过程中利用姿态传感器测量数据调整收揽速度，通过主动补偿的方式协助人员离开甲板危险区域，当电控系统判断运维人员离开甲板危险区后则关闭主动补偿功能，继续提升运维人员到攀爬扶梯或平台上。
返回运维船过程中，运维人员通过无线遥控器操作提升绞车放缆，当电控系统判断运维人员进入甲板上方危险区后，则开启主动补偿的方式调整运维人员的下落速度，防止运维人员与船舶甲板相撞，实现运维人员在甲板上的“软着陆”。
激光测距仪在WIFI基站桥接完成后，记录1000组运维船甲板与风电平台的距离并取平均值，然后将该值设定为运维船甲板与风电平台间的距离L存入PLC中，之后整个登乘作业中激光测距仪将不再工作，即激光测距仪仅在登乘作业开始前测量L用于判断甲板上方危险区范围而不参与到主动补偿的过程中。这对激光测距仪的测量精度要求大大降低，同时通过取平均值的方法能够进一步减小激光测距仪测量带来的误差。
船载WIFI基站可以根据不同的SSID与对应风电平台WIFI基站进行桥接，只需对风电场中每一个风电平台WIFI基站设置一个SSID，单艘运维船即可通过输入不同的SSID桥接对应风电平台的WIFI基站，从而控制所需登乘风电平台的人员辅助登乘系统。
交流伺服电机可利用尾部的编码器测量电机速度、位移，可用于判断是否进入甲板危险区和完成主动补偿等控制要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统，其特征在于，包括风电运维船上的船载WIFI基站、姿态传感器、无线遥控器和海上风电维护平台上加装的电控系统、提升绞车、风电平台WIFI基站、激光位移传感器；
船载WIFI基站与所需登乘的风电平台无线WIFI基站通过SSID桥接，互相通信；所述无线遥控器，用于发送升缆和放缆请求信号至船载WIFI基站；
所述姿态传感器，用于测量风电运维船的实时船姿数据送船载WIFI基站；
所述风电平台WIFI基站与电控系统相连；
所述风电维护平台上的激光位移传感器测量风电运维船甲板与风电维护平台间的距离L，送电控系统；
所述电控系统，用于根据接收信号输出控制驱动信号至提升绞车；
所述提升绞车执行放缆或收缆作业。
2.根据权利要求1所述高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统，其特征在于，所述电控系统包括伺服驱动器、PLC控制器和电源，电控系统接收无线遥控器、姿态传感器和激光位移传感器信号，输出控制信号至伺服驱动器，伺服驱动器驱动提升绞车执行放缆或收缆作业。
3.根据权利要求2所述高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统，其特征在于，所述船载WIFI基站根据不同的SSID与对应风电平台WIFI基站进行桥接，风电场中每一个风电平台WIFI基站设置独有的一个SSID，单艘运维船通过输入不同的SSID桥接风电场中所有风电平台的WIFI基站。
4.根据权利要求3所述高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统，其特征在于，所述提升绞车包括伺服电机、减速机、卷筒和缆绳，PLC控制器输出控制信号至伺服驱动器驱动提升绞车中伺服电机，伺服电机带动减速机及卷筒变速或恒速转动。
5.根据权利要求4所述高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘系统，其特征在于，所述激光位移传感器为激光测距仪。
6.一种高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘方法，其特征在于，搭建人员辅助登乘系统，当风电运维船抵紧靠海上风电维护平台船桩后，船载WIFI基站根据所需登乘风电平台无线WIFI基站的SSID桥接到该风电平台WIFI基站，完成桥接后，风电运维船上的姿态传感器测量数据和无线遥控器控制指令通过两个WIFI基站通信发送到电控系统，同时风电维护平台上的激光测距仪测量风电运维船甲板与风电维护平台间的距离L；
登乘风电维护平台过程中，运维人员通过无线遥控器操作提升绞车放缆，当电控系统根据距离L和绞车放缆长度判断缆绳底部挂钩进入甲板上方的危险区，此时电控系统利用姿态传感器的测量数据实时控制调整放缆速度补偿运维船的升沉运动；放缆到位置后，缆绳与运维人员连接，运维人员通过无线遥控器操作提升绞车提升，在提升过程中电控系统利用姿态传感器测量数据调整收揽速度，通过主动补偿的方式协助人员离开甲板危险区域，当电控系统判断运维人员离开甲板危险区后则关闭主动补偿，继续提升运维人员到攀爬扶梯或平台上。
7.根据权利要求5所述高海况下的风电平台运维作业的人员辅助登乘方法，其特征在于，所述激光测距仪在WIFI基站桥接完成后，记录1000组运维船甲板与风电平台的距离并取平均值，然后将该平均值设定为运维船甲板与风电平台间的距离L存入PLC控制器中，之后整个登乘作业中激光测距仪将不参与工作。
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| CN116860029A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-10 | 北京千尧新能源科技开发有限公司 | 基于数字孪生的登乘廊桥控制方法及相关设备 |
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| CN116860029B (zh) * | 2023-06-30 | 2023-12-19 | 北京千尧新能源科技开发有限公司 | 基于数字孪生的登乘廊桥控制方法及相关设备 |
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