CN117459517A - 一种海洋工程钻机船设备远程监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海洋工程钻机船设备远程监控系统及其方法，属于钻机船设备远程监控技术领域，包括发电机组数据采集模块、空压机数据采集模块、电机数据采集模块、数据处理单元、红外图像故障检测模块、若干个海洋数据预测装置、音频设备故障检测模块、视频数据采集模块、无线通信模块和远程服务器。本发明通过设置海洋数据预测装置进行实时预先检测海浪的数据，然后再根据海洋数据预测装置检测到数据与比例数据转为钻机船的实际数据，由于海浪的速度比无线的速度慢，因此在获取数据时，可以提前避免采集的时间，一面采集的数据出现误差，根据提前预判来进行对采集的数据校正，实现采集的数据进准话，同时通过自动化监控的设备对钻机船设备实时监控，实现数据的实时采集和数据自动化采集。

Description

一种海洋工程钻机船设备远程监控系统及其方法

技术领域

本发明涉及钻机船设备远程监控技术领域，尤其涉及一种海洋工程钻机船设备远程监控系统及其方法。

背景技术

目前各船组的柴油机(发电机组)、空压机、电机的运行记录是由人工用纸质登记的，记录时间间隔为2小时/次，换班后再加工成excel表格导入OA固定模板上传至设备管理软件，供管理部门及相关人员查阅。这种运行记录方式存在的优缺点：需要人员巡检，劳动强度较大，特别是风浪较大船舶摇晃记录数据真实性不可靠，可人为造假修改。记录时间间隔为2小时/次，间隔长，数据间断不具有连续性，对于设备故障事后分析参考价值不大。不可借助计算机辅助软件进行分析，管理部门不可远程同步监控设备运行，与历史数据比较性差。纸质资料容易损毁、丢失、短暂保存等。因此，需要设计一种更加自动化，更加智能的监控系统，为海洋工程钻机船设备提供精准历史数据，为后续故障检测和远程监管提供有效的数据支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋工程钻机船设备远程监控系统及其方法，解决现有海洋工程钻机船设备通过人工记录时风浪较大船舶摇晃记录数据真实性不可靠，可人为造假修改，数据容易损毁、丢失、短暂保存的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，包括发电机组数据采集模块、空压机数据采集模块、电机数据采集模块、数据处理单元、红外图像故障检测模块、若干个海洋数据预测装置、音频设备故障检测模块、视频数据采集模块、无线通信模块和远程服务器，发电机组数据采集模块、空压机数据采集模块、电机数据采集模块、红外图像故障检测模块、若干个海洋数据预测装置、音频设备故障检测模块和视频数据采集模块均与数据处理单元连接，若干个海洋数据预测装置和远程服务器经无线通信模块与数据处理单元连接；

发电机组数据采集模块用于接入发电机组的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，空压机数据采集模块接入空压机的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，电机数据采集模块用于接入电机的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，若干个海洋数据预测装置设置在海洋工程钻机船的四周，并设定固定距离，海洋数据预测装置用于检测海洋工程钻机船各个方向的海浪的参数数据，并将采集的数据传给数据处理单元，然后把海洋数据预测装置传入的数据作为钻机船设备采集参数的过滤与校准条件，音频设备故障检测模块用于采集钻机船设备声音，根据海洋数据预测装置采集的海浪数据进行校准后，根据校准后的声音变化进行判定设备的故障位置和出现什么故障；红外图像故障检测模块用于采集设备的红外图像，然后进行海浪数据进行校准，根据校准后的红外图像进行判定即将出现故障的设备或者已经出现故障的设备具体位置，视频数据采集模块用于采集钻机船设备的视频数据传给数据处理单元，数据处理单元获取的钻机船设备数据后进行数据过滤和数据校准，然后无线通信模块经传给远程服务器。

进一步地，海洋数据预测装置安装在一个数据预测船上，数据预测船安装在离钻机船固定位置，海洋数据预测装置根据海浪拍打在小船上的采集数据，得到海浪的具体速度、高度和风向，然后传给数据处理单元，并预测相应的海浪到达钻机船所需要的时间，并告知数据处理单元。

进一步地，海洋数据预测装置包括角度倾斜传感器模块、若干个冲力传感器模块、方向传感器模块、速度传感器模块和无线发送模块，角度倾斜传感器模块、速度传感器模块和方向传感器模块安装在数据预测船的内部，角度倾斜传感器模块用于采集数据预测船在海浪的吹打下倾斜的角度，若干个冲力传感器模块安装在数据预测船的外部，冲力传感器模块用于采集海浪冲击数据预测船的冲力，方向传感器模块用于检测海浪的方向，速度传感器模块用于检测海浪冲击船体后得到的初始加速度，然后根据初始加速度判断海浪的强度，无线发送模块将角度倾斜传感器模块、若干个冲力传感器模块、方向传感器模块和速度传感器模块采集的数据和时间传给数据处理单元。

进一步地，数据处理单元接收到海洋数据预测装置传入的每个方向的海浪参数数据，然后根据每个海洋数据预测装置与海洋数据预测装置的距离，计算出海浪拍打钻机船的时间点和钻机船晃动的幅度大小，然后将数据传给音频设备故障检测模块和红外图像故障检测模块。

进一步地，音频设备故障检测模块用于识别设备运行时的每个动作对应的音频数据，然后实时采集设备再工作过程出现异响的数据，当异响的数据时间点与海浪打钻机船的时间重合时，将异响的数据作为可疑数据，然后传给数据处理单元，数据处理单元根据时间对比发电机组采集数据、空压机采集数据、电机采集数据和红外图像故障检测进行对比，当其中一个数据有益阳时，则把可疑数据转为故障数据，然后再进行持续音频检测，当检测二次异响的数据，同时音频方向与原来相同时，则判定相应方向的设备出现故障或者准备出现故障，在故障位置判断时，当两者时间点与海浪打钻机船的时间重合时，需要根据钻机船的摆动幅度进行校正故障的位置，校正时，往相反的方向加上钻机船摆动幅度转化为距离数据。

进一步地，红外图像故障检测模块用于采集设备的红外图像数据，然后把采集的设备红外数据实时的与相应阶段的设备温度数据对比，当出现温度异常时，发出警报通知管理人员和将采集的数据进行传给数据处理单元，数据处理单元根据故障的前端数据的变化进行判断设备具体出现的故障或者准备出现的故障，并将故障的位置进行标注，当采集的位置数据时与海浪拍打钻机船的时间相对应时，需要对故障的位置进行微调，微调时，往相反的方向加上钻机船摆动幅度转化为距离数据。

进一步地，数据处理单元包括数据收集汇总模块、数据过滤模块、数据校对模块和有效数据汇总输出模块，数据收集汇总模块用于收集汇总发电机组、空压机和电机的数据，并将采集的数据进行采集时间标注，把时间标注的数据传给数据过滤模块，数据过滤模块判断采集时间是否在海浪拍打钻机船的时间范围内，当采集时间在在海浪拍打钻机船的时间范围内时，将采集的数据丢弃，否则留下采集的数据，实现数据过滤，海浪对数据校对模块拍打后还会有晃动余量，晃动余量会使得采集的设备的数据也不准确，此时需要数据校对模块根据传入的海浪参数对船体的拍打余量数据，然后把过滤后的数据进行减去拍打余量数据，得到准确的采集数据，把准确的采集数据和故障数据通过无线通信模块传给远程服务器。

一种海洋工程钻机船设备远程监控系统的方法，首先安装后各个方向和固定距离的海浪数据预测船，然后使用试验设备或者对应的海浪数据预测船传入的海浪数据对钻机船拍打影响数据，得到海浪数据预测船与钻机船之间的海浪拍打比例数据，得到比例数据后，开始正式采集海浪数据预测船的数据，钻机船设备开始工作，然后根据海浪数据预测船实际采集的数据预先根据比例数据换成钻机船的晃动实际数据，得到海浪到达的时间和钻机船晃动幅度，再把海浪到达的时间和钻机船晃动幅度传给数据过滤模块、数据校对模块、音频设备故障检测模块和红外图像故障检测模块进行对获取的数据校正，得到准确的监控数据，将准确的监控数据传给服务器供用户查看。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明通过设置海洋数据预测装置进行实时预先检测海浪的数据，然后再根据海洋数据预测装置检测到数据与比例数据转为钻机船的实际数据，由于海浪的速度比无线的速度慢，因此在获取数据时，可以提前避免采集的时间，一面采集的数据出现误差，根据提前预判来进行对采集的数据校正，实现采集的数据进准话，同时通过自动化监控的设备对钻机船设备实时监控，实现数据的实时采集和数据自动化采集。

附图说明

图1是本发明系统模块框图；

图2是本发明数据处理单元模块框图；

图3是本发明海洋数据预测装置模块框图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1所示，一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，包括发电机组数据采集模块、空压机数据采集模块、电机数据采集模块、数据处理单元、红外图像故障检测模块、若干个海洋数据预测装置、音频设备故障检测模块、视频数据采集模块、无线通信模块和远程服务器，发电机组数据采集模块、空压机数据采集模块、电机数据采集模块、红外图像故障检测模块、若干个海洋数据预测装置、音频设备故障检测模块和视频数据采集模块均与数据处理单元连接，若干个海洋数据预测装置和远程服务器经无线通信模块与数据处理单元连接。数据处理单元设置为外部数据存储的硬盘，用户可以直接拷贝数据，也可以连接电脑及虚拟性查看。数据处理单元上设置有显示屏，将校准后的数据传到显示屏上进行显示。

其中，系统还包括海浪补偿装置，海浪补偿装置主要是对船体进行海浪补充，提前做出对冲的补偿方案，使得海浪对船体的冲击更小，此时校正时，需要减去对冲补偿的数据后再进行校正，实现两个路线的校正。

发电机组数据采集模块用于接入发电机组的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，空压机数据采集模块接入空压机的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，电机数据采集模块用于接入电机的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，若干个海洋数据预测装置设置在海洋工程钻机船的四周，并设定固定距离，海洋数据预测装置用于检测海洋工程钻机船各个方向的海浪的参数数据，并将采集的数据传给数据处理单元，然后把海洋数据预测装置传入的数据作为钻机船设备采集参数的过滤与校准条件，音频设备故障检测模块用于采集钻机船设备声音，根据海洋数据预测装置采集的海浪数据进行校准后，根据校准后的声音变化进行判定设备的故障位置和出现什么故障；红外图像故障检测模块用于采集设备的红外图像，然后进行海浪数据进行校准，根据校准后的红外图像进行判定即将出现故障的设备或者已经出现故障的设备具体位置，视频数据采集模块用于采集钻机船设备的视频数据传给数据处理单元，数据处理单元获取的钻机船设备数据后进行数据过滤和数据校准，然后无线通信模块经传给远程服务器。

本发明实施例中，海洋数据预测装置安装在一个数据预测船上，数据预测船安装在离钻机船固定位置，海洋数据预测装置根据海浪拍打在小船上的采集数据，得到海浪的具体速度、高度和风向，然后传给数据处理单元，并预测相应的海浪到达钻机船所需要的时间，并告知数据处理单元。设置的数据预测船上的个数为8个，四个方向每个方向一个，四个角，每个角一个，具体与钻机船的方向和具体在初始的摆放的时候就进行计算和测量好的。数据预测船上的位置时固定不变的。

本发明实施例中，如图3所示，海洋数据预测装置包括角度倾斜传感器模块、若干个冲力传感器模块、方向传感器模块、速度传感器模块和无线发送模块，角度倾斜传感器模块、速度传感器模块和方向传感器模块安装在数据预测船的内部，角度倾斜传感器模块用于采集数据预测船在海浪的吹打下倾斜的角度，若干个冲力传感器模块安装在数据预测船的外部，冲力传感器模块用于采集海浪冲击数据预测船的冲力，方向传感器模块用于检测海浪的方向，速度传感器模块用于检测海浪冲击船体后得到的初始加速度，然后根据初始加速度判断海浪的强度，无线发送模块将角度倾斜传感器模块、若干个冲力传感器模块、方向传感器模块和速度传感器模块采集的数据和时间传给数据处理单元。通过提前预制海浪的时间和参数，为校准数据提供数据支持，同时提前预制，可以为数据采集提供时间空缺，避免采集的数据刚好在浪拍打的瞬间，提高采集的精度。

本发明实施例中，如图2所示，数据处理单元接收到海洋数据预测装置传入的每个方向的海浪参数数据，然后根据每个海洋数据预测装置与海洋数据预测装置的距离，计算出海浪拍打钻机船的时间点和钻机船晃动的幅度大小，然后将数据传给音频设备故障检测模块和红外图像故障检测模块。数据处理单元包括数据收集汇总模块、数据过滤模块、数据校对模块和有效数据汇总输出模块，数据收集汇总模块用于收集汇总发电机组、空压机和电机的数据，并将采集的数据进行采集时间标注，把时间标注的数据传给数据过滤模块，数据过滤模块判断采集时间是否在海浪拍打钻机船的时间范围内，当采集时间在在海浪拍打钻机船的时间范围内时，将采集的数据丢弃，否则留下采集的数据，实现数据过滤，海浪对数据校对模块拍打后还会有晃动余量，晃动余量会使得采集的设备的数据也不准确，此时需要数据校对模块根据传入的海浪参数对船体的拍打余量数据，然后把过滤后的数据进行减去拍打余量数据，得到准确的采集数据，把准确的采集数据和故障数据通过无线通信模块传给远程服务器。数据过滤模块主要是过滤，在检测到数据有异样时，进行对数据连续采集，优先级比浪花拍打的时间优先级要高，因此在数据过滤时，需要对这个数据进行过滤和对旁边的数据校正。

本发明实施例中，音频设备故障检测模块用于识别设备运行时的每个动作对应的音频数据，然后实时采集设备再工作过程出现异响的数据，当异响的数据时间点与海浪打钻机船的时间重合时，将异响的数据作为可疑数据，然后传给数据处理单元，数据处理单元根据时间对比发电机组采集数据、空压机采集数据、电机采集数据和红外图像故障检测进行对比，当其中一个数据有益阳时，则把可疑数据转为故障数据，然后再进行持续音频检测，当检测二次异响的数据，同时音频方向与原来相同时，则判定相应方向的设备出现故障或者准备出现故障，在故障位置判断时，当两者时间点与海浪打钻机船的时间重合时，需要根据钻机船的摆动幅度进行校正故障的位置，校正时，往相反的方向加上钻机船摆动幅度转化为距离数据。通过数据校正，可以很好的判断故障音频的位置，同时避免海浪的声音的影响。

本发明实施例中，红外图像故障检测模块用于采集设备的红外图像数据，然后把采集的设备红外数据实时的与相应阶段的设备温度数据对比，当出现温度异常时，发出警报通知管理人员和将采集的数据进行传给数据处理单元，数据处理单元根据故障的前端数据的变化进行判断设备具体出现的故障或者准备出现的故障，并将故障的位置进行标注，当采集的位置数据时与海浪拍打钻机船的时间相对应时，需要对故障的位置进行微调，微调时，往相反的方向加上钻机船摆动幅度转化为距离数据。红外图像故障检测模块主要是通过温度监测设备是否出现故障，或者即将出现故障，然后根据校正实现具体位置的定位。

一种海洋工程钻机船设备远程监控系统的方法，首先安装后各个方向和固定距离的海浪数据预测船，然后使用试验设备或者对应的海浪数据预测船传入的海浪数据对钻机船拍打影响数据，得到海浪数据预测船与钻机船之间的海浪拍打比例数据，得到比例数据后，开始正式采集海浪数据预测船的数据，钻机船设备开始工作，然后根据海浪数据预测船实际采集的数据预先根据比例数据换成钻机船的晃动实际数据，得到海浪到达的时间和钻机船晃动幅度，再把海浪到达的时间和钻机船晃动幅度传给数据过滤模块、数据校对模块、音频设备故障检测模块和红外图像故障检测模块进行对获取的数据校正，得到准确的监控数据，将准确的监控数据传给服务器供用户查看。数据传输主要是使用5G模块或者4G模块，实现对数据无线传输，传到云端服务器后供用户进行查看。可实现相关设备运行数据如温度、油压、转速等参数的自动化无纸化记录，通过网络进行离场和远程即时监控。全部数据存储于总部服务器，可电脑、手机APP即时查询，历史数据查询，方便相关人员调取、分析、研究。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，其特征在于：包括发电机组数据采集模块、空压机数据采集模块、电机数据采集模块、数据处理单元、红外图像故障检测模块、若干个海洋数据预测装置、音频设备故障检测模块、视频数据采集模块、无线通信模块和远程服务器，发电机组数据采集模块、空压机数据采集模块、电机数据采集模块、红外图像故障检测模块、若干个海洋数据预测装置、音频设备故障检测模块和视频数据采集模块均与数据处理单元连接，若干个海洋数据预测装置和远程服务器经无线通信模块与数据处理单元连接；

发电机组数据采集模块用于接入发电机组的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，空压机数据采集模块接入空压机的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，电机数据采集模块用于接入电机的仪表箱内进行数据采集并传给数据处理单元，若干个海洋数据预测装置设置在海洋工程钻机船的四周，并设定固定距离，海洋数据预测装置用于检测海洋工程钻机船各个方向的海浪的参数数据，并将采集的数据传给数据处理单元，然后把海洋数据预测装置传入的数据作为钻机船设备采集参数的过滤与校准条件，音频设备故障检测模块用于采集钻机船设备声音，根据海洋数据预测装置采集的海浪数据进行校准后，根据校准后的声音变化进行判定设备的故障位置和出现什么故障；红外图像故障检测模块用于采集设备的红外图像，然后进行海浪数据进行校准，根据校准后的红外图像进行判定即将出现故障的设备或者已经出现故障的设备具体位置，视频数据采集模块用于采集钻机船设备的视频数据传给数据处理单元，数据处理单元获取的钻机船设备数据后进行数据过滤和数据校准，然后无线通信模块经传给远程服务器。

2.根据权利要求1所述的一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，其特征在于：海洋数据预测装置安装在一个数据预测船上，数据预测船安装在离钻机船固定位置，海洋数据预测装置根据海浪拍打在小船上的采集数据，得到海浪的具体速度、高度和风向，然后传给数据处理单元，并预测相应的海浪到达钻机船所需要的时间，并告知数据处理单元。

3.根据权利要求2所述的一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，其特征在于：海洋数据预测装置包括角度倾斜传感器模块、若干个冲力传感器模块、方向传感器模块、速度传感器模块和无线发送模块，角度倾斜传感器模块、速度传感器模块和方向传感器模块安装在数据预测船的内部，角度倾斜传感器模块用于采集数据预测船在海浪的吹打下倾斜的角度，若干个冲力传感器模块安装在数据预测船的外部，冲力传感器模块用于采集海浪冲击数据预测船的冲力，方向传感器模块用于检测海浪的方向，速度传感器模块用于检测海浪冲击船体后得到的初始加速度，然后根据初始加速度判断海浪的强度，无线发送模块将角度倾斜传感器模块、若干个冲力传感器模块、方向传感器模块和速度传感器模块采集的数据和时间传给数据处理单元。

4.根据权利要求3所述的一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，其特征在于：数据处理单元接收到海洋数据预测装置传入的每个方向的海浪参数数据，然后根据每个海洋数据预测装置与海洋数据预测装置的距离，计算出海浪拍打钻机船的时间点和钻机船晃动的幅度大小，然后将数据传给音频设备故障检测模块和红外图像故障检测模块。

5.根据权利要求4所述的一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，其特征在于：音频设备故障检测模块用于识别设备运行时的每个动作对应的音频数据，然后实时采集设备再工作过程出现异响的数据，当异响的数据时间点与海浪打钻机船的时间重合时，将异响的数据作为可疑数据，然后传给数据处理单元，数据处理单元根据时间对比发电机组采集数据、空压机采集数据、电机采集数据和红外图像故障检测进行对比，当其中一个数据有益阳时，则把可疑数据转为故障数据，然后再进行持续音频检测，当检测二次异响的数据，同时音频方向与原来相同时，则判定相应方向的设备出现故障或者准备出现故障，在故障位置判断时，当两者时间点与海浪打钻机船的时间重合时，需要根据钻机船的摆动幅度进行校正故障的位置，校正时，往相反的方向加上钻机船摆动幅度转化为距离数据。

6.根据权利要求5所述的一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，其特征在于：红外图像故障检测模块用于采集设备的红外图像数据，然后把采集的设备红外数据实时的与相应阶段的设备温度数据对比，当出现温度异常时，发出警报通知管理人员和将采集的数据进行传给数据处理单元，数据处理单元根据故障的前端数据的变化进行判断设备具体出现的故障或者准备出现的故障，并将故障的位置进行标注，当采集的位置数据时与海浪拍打钻机船的时间相对应时，需要对故障的位置进行微调，微调时，往相反的方向加上钻机船摆动幅度转化为距离数据。

7.根据权利要求6所述的一种海洋工程钻机船设备远程监控系统，其特征在于：数据处理单元包括数据收集汇总模块、数据过滤模块、数据校对模块和有效数据汇总输出模块，数据收集汇总模块用于收集汇总发电机组、空压机和电机的数据，并将采集的数据进行采集时间标注，把时间标注的数据传给数据过滤模块，数据过滤模块判断采集时间是否在海浪拍打钻机船的时间范围内，当采集时间在在海浪拍打钻机船的时间范围内时，将采集的数据丢弃，否则留下采集的数据，实现数据过滤，海浪对数据校对模块拍打后还会有晃动余量，晃动余量会使得采集的设备的数据也不准确，此时需要数据校对模块根据传入的海浪参数对船体的拍打余量数据，然后把过滤后的数据进行减去拍打余量数据，得到准确的采集数据，把准确的采集数据和故障数据通过无线通信模块传给远程服务器。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种海洋工程钻机船设备远程监控系统的方法，其特征在于：首先安装好各个方向和固定距离的海浪数据预测船，然后使用试验设备或者对应的海浪数据预测船传入的海浪数据对钻机船拍打影响数据，得到海浪数据预测船与钻机船之间的海浪拍打比例数据，得到比例数据后，开始正式采集海浪数据预测船的数据，钻机船设备开始工作，然后根据海浪数据预测船实际采集的数据预先根据比例数据换成钻机船的晃动实际数据，得到海浪到达的时间和钻机船晃动幅度，再把海浪到达的时间和钻机船晃动幅度传给数据过滤模块、数据校对模块、音频设备故障检测模块和红外图像故障检测模块进行对获取的数据校正，得到准确的监控数据，将准确的监控数据传给服务器供用户查看。