TWI745709B - 離岸船員轉移方法及用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統 - Google Patents

Abstract

一種離岸船員轉移方法，用於當人員從船員轉移船舶轉移到結構體或從結構體轉移到船員轉移船舶時，其中，預測系統，用於因應由該所使用的波浪偵測裝置所偵測到的海洋波浪來預測船舶船首運動；指示器，適於根據該預測系統指示出預測，此預測指出在第一預定時間週期內船舶船首運動低於第一船首運動閾值。人員的轉移僅在指示出該船舶船首運動在第一預定時間週期內低於第一船舶船首運動閾值時發生。

Description

離岸船員轉移方法及用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動 的系統

本發明是有關一種用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統，以及一種用於當人員在船員轉移船舶與結構體之間轉移時的離岸船員轉移方法。

本發明起始於離岸風場的操作及服務，但可應用在範圍廣泛的其他離岸操作上。此等操作可能需要服務船員藉由船隻行駛到離岸位置，以下稱為船員轉移船舶。在離岸位置，部分或組成服務船員的人員需要從船員轉移船舶轉移到結構體以執行此服務。並且，設備或貨物可能也需要被轉移。結構體通常為固定結構體，諸如風力渦輪機或在固定基座上的平臺，但也可為被固定或未被固定的浮動結構體。同樣地，人員也需要從結構體轉移回到船員轉移船舶。

由於海洋波浪，無論是當地的風驅使的波浪或是來自遠方的海洋湧浪，船員轉移船舶將處於運動中並且通常相對於將要進行轉移的結構體移動。這樣的相對運動對人員的安全轉移造成風險。

通常的對策為使用船員轉移船舶的推進暨操縱系統推動船員轉移船舶的船首緊靠於結構體，以在船首及結構體之間產生摩擦力。為了緩和 及增加摩擦力，船首通常安裝有橡膠緩衝墊。如果海洋波浪不過大，這將保持船首與結構體處在永久接合中而沒有相對運動，此可能危及安全轉移。然而，如果海洋波浪變得過大，在船首及結構體之間有接合突然滑動的風險及船舶船首沿著結構體突然快速運動，無論是在垂直方向往上或是往下、朝向側面或遠離結構體。

在特定海洋波浪模式中是否存在此滑動風險，目前是由船長或在船員轉移船舶上的其他負責人員所判定。如果此判定過於保守，因為人員不被轉移，則會失去貴重的時間及資源。這樣，諸如風力渦輪機的服務可能被延遲，而這樣的延遲通常是不被期望的。但因較強的風通常引起較大的波浪，因此非生產風力渦輪機的服務可能在正是生產潛能高的時期被延遲，且可能因此招致不必要的額外損失。

在此背景下，本發明的目的為增加在船員轉移船舶及結構體之間可發生安全轉移的時間週期。

根據本發明的第一方面，此目的藉由一種離岸船員轉移方法被實現。此離岸船員轉移方法用於當人員從船員轉移船舶轉移到結構體或從結構體轉移到船員轉移船舶時，其中，船員轉移船舶包括推進暨操縱系統；波浪偵測裝置，適於偵測海洋波浪；預測系統，用於因應由該波浪偵測裝置所偵測到的海洋波浪來預測船舶船首運動；以及指示器，適於根據該預測系統而指示出第一預測，此第一預測指出在第一預定時間週期內船舶船首運動低於第一船首運動閾值。該離岸船員轉移方法包括下列步驟：使用該推進暨操縱系統將該船員轉移船舶壓靠於該結構體；使用該波浪偵測裝置偵測該海洋波浪；根據所偵測到的該海洋波浪，使用該預測系統預測船 舶船首運動是否將在第一預定時間週期內低於第一船首運動閾值，且如果是，則使用指示器指示此預測；以及僅在指示出該船舶船首運動在第一預定時間週期內低於第一船舶船首運動閾值時轉移人員。

根據本發明的第二方面，此目的藉由一種系統被解決。此系統用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動。此船員轉移船舶包括推進暨操縱系統、波浪偵測裝置以及船首運動偵測系統。該系統包括預測器，適於從該波浪偵測裝置接收用於指示海洋波浪模式的數據集，且適於接收用於指示船舶船首運動的數據集，並且將該些指示海洋波浪模式的數據集與該用於指示海洋波浪模式的數據集相關聯，以便可以根據在該用於指示海洋波浪模式的數據集及用於指示船舶船首運動的數據集之間的經驗相關性做出預測，以及根據該預測，輸出在從該波浪偵測裝置所接收用於指示海洋波浪模式的數據集之後的第一時間週期內將要經歷的船舶船首運動的預測。

引進這種預測系統到船員轉移方法中使得船首運動風險的即時評估成為可能，此船首運動風險因應由波浪偵測裝置所產生的、與波浪有關的每個個別數據集，因此在不久的將來，超過某一閾值的船舶滑動風險的連續即時評估成為可能。此預測將根據每個個別的數據集即時發生，因此將較船長的估計更加精確，即使他是經驗豐富的。以上所述，進而提供安全時間機會，在此期間安全轉移可發生。再者，預測可產生簡單的可通行或不可通行結果，其能夠在指示器上容易地向將要被轉移的人員及那些協助轉移的人員呈現和說明。

根據本發明的第一方面的一較佳實施例，指示器適於根據該預測系統指示出第二預測，此第二預測指出在第二預定時間週期內船舶船首運動低於第二船首運動閾值，其中該第二船首運動閾值低於該第一船首運動閾值；以及僅在指示出該船舶船首運動在第二預定時間週期內低於第二船 舶船首運動閾值時轉移人員。以上所述可打開另外的機會，其使得區別較少經驗的人員可轉移時間與只有較多經驗的人員可轉移時間成為可能。

較佳地，根據本發明的第一方面的另一較佳實施例，安全繩索被附接於結構體，且直到指示出該船舶船首運動在第一預定時間週期內低於第一船舶船首運動閾值時，才執行人員至安全繩索的附接。因為一旦有足夠長的、可用於轉移的週期，預測及指示器使得僅將要被轉移的人員附接至安全繩索成為可能，所以以上所述進一步增加安全性。因此，船首會滑動而使人員在轉移中途處於懸掛在安全繩索狀態的風險很小。

根據本發明的第一方面的又一較佳實施例，結構體為固定結構體。對於這樣的轉移，船員轉移船舶相對於固定結構體的運動較容易預測，因此使得固定結構體其自身最有用。然而，不排除結構體能為浮動結構體，例如固定的平臺或甚至另一船舶。

根據本發明的第一方面的另一較佳實施例，預測系統包括自適應性演算法，此自適應性演算法在使用來自波浪偵測裝置及來自船首運動偵測器的輸入數據集的操作期間被連續訓練。以上所述不斷地改進目前的預測，且隨著時間的推移改進預測系統的預測品質，因此增加安全性。

根據本發明的第二方面的一較佳實施例，預測器還適於將用於指示海洋波浪模式的數據集的新的相關性與該用於指示海洋波浪模式的數據集一起增加至該經驗相關性。在此方式中，較好的特定船舶行為預測將被實現，進而使得較多轉移機會被指示及較多轉移被執行成為可能。於是，根據本發明的第二方面的另一較佳實施例，此系統更包括指示器，用於指示該預測的結果。

根據本發明的第二方面的另一較佳實施例，預測器適於進一步將經驗與特定位置相關聯。因此，不僅船舶自身對於波浪的通常反應，而且 在特定位置的波浪模式的特定特徵可作為因素計入。因此，對於通常風場或甚至其個別風力渦輪機實現更好的預測。當然，以上所述對於其他相關結構體也會是如此情況，諸如設置於特定位置的服務平臺、鑽油平臺等等。

根據本發明的第二方面的又一較佳實施例，預測器更適於根據該預測輸出對接最佳角度的指示。以上所述使得船長使船員轉移運載工具在一對於結構物的角度的對接成為可能，預測此角度以使超過預定閾值的滑動風險減到最少的角度。

現在將根據非限制例示性實施例並參考圖式更加詳細地敘述本發明。在圖式中：

1:船員轉移船舶

2:船首

3:結構體

4:緩衝器

5:垂直支柱

6:推進器

7:船舵

8:船首推進器

9:波浪偵測裝置(雷達)

10:計算機

11:船首運動偵測器

12:指示器

13:發動機

S₁-S₁₀:滑動

圖1示出了壓靠於離岸結構體的船員轉移船舶。

圖2示出了船員轉移船舶的雷達所偵測的波浪模式。

圖3示意性地示出了船員轉移船舶上的運動偵測裝置所偵測的隨著時間推移的船首位移大小。

圖4示出了隨著時間推移所預測的船首位移及在船員轉移船舶甲板上的指示器的兩種級別的輸出訊號。

圖5示出了隨著時間推移所預測的船首位移及在船員轉移船舶甲板上的指示器的三種級別的輸出訊號。

圖1示出了船員轉移船舶1，其中船首2壓靠於結構體3，而結構體3例如為離岸風力渦輪機的單樁基座。更具體地，位於船首2的緩衝器4壓靠 於用於保護提供進入結構體3的入口階梯的垂直支柱5。船員轉移船舶1未被繫泊，而是僅藉由其自身推進暨操縱系統，例如包括發動機13、推進器6、船舵7及可能是船首推進器8，而壓靠於結構體3。理想地，如果足夠穩固地壓靠於結構體，船首將不移動而是形成樞軸點，而船員轉移船舶1圍繞此樞軸點仍將執行俯仰、滾轉及偏航運動。然而，實際上，某種能量的波浪(例如視大小、速度及方向而定)仍可能導致船首2相對於結構體3在突然的運動中移動，其中此突然的運動在下文中稱為滑動。這樣的突然的運動如果發生在從船員轉移船舶轉移到結構體或從結構體轉移到船員轉移船舶的轉移過程中，即使在被安全索具固定且被附接至附接於結構體3的安全繩索時，仍可能對人員、貨物或設備造成風險。本發明藉由做出對這樣的滑動不太可能發生的時間及其持續多久或是即將來臨的的滑動的時間及其持續多久的合格的預測降低此風險。

此預測的基礎為由船員轉移船舶1的波浪偵測裝置9(例如X波段雷達)所紀錄的連續系列數據集。作為用於波浪遠程偵測的雷達的替代方案，也可以使用例如光達(LIDAR)或其他雷射測距、微波偵測或諸如此類的其他工具。在以下較佳實施例的說明中，將會假設使用雷達，但本發明不限於此。這些數據集表示從雷達9傳送回來的雷達訊號中所過濾出的海洋波浪模式，如圖2所例示。這些數據集被饋送至在電腦10運作的自適應性演算法，其中電腦10較佳地被設置在船員轉移船舶1上。用於指示船員轉移船舶1的船首運動的連續數據集也被饋送至自適應性演算法。可使用位在船首2的船首運動偵測器11來偵測船首運動，其中船首運動偵測器11例如為加速計、精細解析度全球導航衛星系統(GNSS)接收器或其他任何合適的偵測器。

自適應性演算法較佳的為機器學習演算法，此機器學習演算法被訓練以根據來自雷達的數據集以及在先前的船員轉移操作或/和訓練階段期間所記錄的用於指出船首運動的數據集，來關聯所偵測到的波浪模式。當適當地被訓練時，自適應性演算法將能夠用於輸出簡單的結果，此簡單的結果為指示在來自所偵測到的海洋波浪模式的預定持續期間內船員轉移船舶1的船首2是否將經歷高於某一閾值的滑動。反過來，此簡單的結果可作為容易理解的指示給予將要被轉移的人員及那些協助他們轉移的人員現為可以在沒有船首2滑動的風險下進行轉移，從而人員僅在這樣的指示期間被轉移。通常，30秒的時間間隔對於包括人員至安全繩索的附接的轉移是足夠的，所以如果在接下來的30秒內沒有高於例如30公分的滑動發生，自適應性演算法可設置指示器12為「可通行」或「綠色」。如果不是，則指示「不可通行」或「紅色」。由於心理原因，「不可通行」的指示較佳作為「可通行」的補充，但原則上僅指示一個或另一個就足夠。大部分的人熟悉交通號誌的概念，因此較佳的在指示器12上單單地使用紅色及綠色號誌以示意「可通行」或「不可通行」。此類比也將隱含地被使用在以下的敘述中。

將船首運動低於特定閾值的持續期間，即上述的30秒，選擇為足夠長以致有足夠的時間將安全索具中的人員附接至附接於結構體3的安全繩索。因此，可消除船員轉移船舶1的船首2突然掉落低於人員而使他處於被懸掛於安全繩索的風險。

然而，因為所有將要被轉移人員並不是同樣地受過訓練、經驗豐富且敏捷的，因此可能較佳的不僅只有上述簡單的「可通行」及「不可通行」指示，而是對於訓練較好且經驗較豐富的人員另提供中間級別。這樣訓練較好且經驗較豐富人員通常將會能夠較好地處理船首2的滑動且較快 速地執行轉移，但由於較高的閾值通常可較有可能且因此有較長的持續期間，因此僅當船首2的滑動低於較高的閾值時才能夠允許他們轉移。

所以，如果第一閾值被設置在例如60公分而且這將不超過30或15秒或甚至可能較短的持續期間，則指示器12指示「尚可通行」或「黃色」，直到接下來的30秒產生低於30公分的預測且變為「綠色」，或因為預測在持續期間內將要超過此兩閾值而視情況而定變為「紅色」。因為能夠對良好狀態與優良狀態做出區別，其中良好狀態即為經驗豐富人員可轉移的「黃色狀態」，優良狀態即為經驗較少的人員也可轉移的「綠色狀態」，所以能延長轉移期間。再者，在本發明的此實施例中，較佳的是類似於交通號誌的呈現。

以上所述能夠藉由圖4及圖5之間的比較看出。圖4示出了在30秒的持續期間內對於閾值為30公分的「綠色狀態」的滑動及上述預測的指示。圖5示出了在30秒的持續期間內對於閾值為60公分的「黃色狀態」的滑動及上述預測的指示。

首先參照圖4。圖4說明從在時間為t=0的特定點開始，在240秒的時間間隔期間內所預測的船首位移。在這段時間間隔期間內預測了一些顯著的上升及下降滑動s₁-s₁₀，此處顯著的滑動意味著大於30公分。如圖所示，在t=0預測出在接下來的30秒內將產生兩個大於30公分的滑動s₁、s₂且指示因此為「紅色」。在滑動s₁的時間點，仍然預測在30秒內將產生滑動s₂而指示將會維持「紅色」。此後，指示將會維持「綠色」直到預測到相當大滑動s₃之前的30秒為止。在s₂之後，預測到一連串顯著的滑動s₄-s₁₀而指示將會維持「紅色」直到滑動s₁₀之後為止。在這方面應注意的是，預測隨著每個來自雷達9及來自船首運動偵測器11的新的數據集而更新，且因為所有上述的「將會」可能改變，因此預測可能隨著它們在時間上的接近而改進。因 此，大概約40秒之後當滑動s₁已經發生，預測可能已經改變，所以s₂被預測將會低於閾值且指示在那時可能已經變為「綠色」。因為完全是關於預測，甚至可能是對於s₁及s₂兩者的預測在s₁最初被預測發生的時間之前改變且在那時之前指示被設置為「綠色」(或「紅色」)。

現在參照圖5。t=0時的情況與前述相同且分別使用閾值30公分及60公分作為指示。在此，可以看出，僅最大的滑動s₃將會產生「紅色」指示。滑動s₄-s₁₀將會預測在30公分及60公分之間而因此產生「黃色」狀態及其對應的指示。與圖4比較時，所預測到的「紅色」狀態時間的持續期間大大地降低。

應強調的是，上述閾值及時間週期僅是用以說明本發明的實施例。

如上所述，根據新的雷達數據集及船首運動數據集，預測會不斷地被更新，而當壓靠於結構體3時，自適應性演算法不斷地學習更多關於船員轉移船舶行為。僅將船員轉移船舶1壓靠於結構體3使得預測變得困難。且即使例如當自由浮動時的船員轉移船舶1對於風、波浪、洋流等等的反應通常在某種程度上是已知的，依舊不可能得出船員轉移船舶1壓靠於結構體3的那種情況下的反應的精確模擬。儘管僅根據雷達數據及船首運動數據而沒有當壓靠於結構體3時可能經歷的每個情況的精確模擬，目前已經發現能產生有用結果的自適應性演算法。

然而，如果以額外的輸入參數訓練自適應性演算法可能改進預測。一個這樣的參數可以是用於將船員轉移船舶1壓靠於結構體3的力量，例如根據所使用的發動機的功率或推力。另一個這樣的參數可以是船員轉移船舶1的地理位置。以上所述將允許自適應性演算法也學習或結合所述位置的典型當地要素，諸如風、波浪、湧浪、洋流等等。或者，演算法能夠針對特定位置被特別訓練，因此能夠使用針對轉移的位置所訓練的演算法。以 上所述能夠為針對特定結構體的特別訓練(單樁、套管、浮動基座或其他任何該技術領域技術人員所習知的結構體)或針對較大區域例如離岸風場的較通常訓練。

再者，當已經接近結構體，可以使用根據波浪模式的先前知識的預測。例如，可預示對接可能性的預測。所以，如果預測系統預測了高度滑動風險的存在，則能夠向船長指示，使得船長能免於掙扎在是否要對接的決定。

再者，因為滑動的風險取決於船員轉移船舶1相對於波浪模式角度的方向及船員轉移船舶1對於波浪模式反應的先前知識，因此預測系統可對船長給予關於如何接近和對接的指示，例如對於特定波浪模式用於將船員轉移船舶1壓靠於結構體的最佳角度，即在預定閾值下的滑動所產生最佳預測的角度。

如將被理解的，根據本發明，如上所述的預測及指示系統被使用於一種人員僅在該船舶船首運動被指示在第一預定時間週期內低於第一船舶船首運動閾值被轉移的方法中。

S₁-S₁₀:滑動

Claims (10)

1. 一種離岸船員轉移方法，用於當一人員從一船員轉移船舶轉移到一結構體或從該結構體轉移到該船員轉移船舶時，其中，該船員轉移船舶包括：一推進暨操縱系統；一波浪偵測裝置，適於偵測一海洋波浪；一預測系統，用於因應由該波浪偵測裝置所偵測到的該海洋波浪來預測一船舶船首運動；以及一指示器，適於根據該預測系統而指示出一第一預測，該預測指出在一第一預定時間週期內該船舶船首運動低於一第一船首運動閾值；該離岸船員轉移方法包括下列步驟：使用該推進暨操縱系統將該船員轉移船舶壓靠於該結構體；使用該波浪偵測裝置偵測該海洋波浪；根據所偵測到的該海洋波浪，使用該預測系統預測該船舶船首運動是否將在該第一預定時間週期內低於該第一船首運動閾值，如果是，則使用該指示器指示該預測；以及僅在指示出該船舶船首運動在該第一預定時間週期內低於該第一船舶船首運動閾值時轉移該人員。
2. 如請求項1所述之離岸船員轉移方法，其中該指示器適於根據該預測系統而指示出一第二預測，該第二預測指出在一第二預定時間週期內該船舶船首運動低於一第二船首運動閾值，其中該第二船首運動閾值低於該第一船首運動閾值；以及 僅在指示出該船舶船首運動在該第二預定時間週期內低於該第二船舶船首運動閾值時轉移該人員。
3. 如請求項1所述之離岸船員轉移方法，其中一安全繩索被附接於該結構體，且直到指示出該船舶船首運動在該第一預定時間週期內低於該第一船舶船首運動閾值時，才執行該人員至該安全繩索的附接。
4. 如請求項1所述之離岸船員轉移方法，其中該結構體為一固定結構體。
5. 如請求項1至4中任一項所述之離岸船員轉移方法，其中該預測系統包括一自適應性演算法，該自適應性演算法在使用來自該波浪偵測裝置及來自一船首運動偵測器的輸入數據集的操作期間被連續訓練。
6. 一種用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統，該船員轉移船舶包括一推進暨操縱系統，一波浪偵測裝置以及一船首運動偵測器，該用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統包括：一預測器，適於從該波浪偵測裝置接收一用於指示海洋波浪模式的數據集，且適於接收一用於指示船舶船首運動的數據集，並且將該些用於指示海洋波浪模式的數據集與一用於指示船舶船首運動的數據集相關聯，以便可以根據在該用於指示海洋波浪模式的數據集及該用於指示船舶船首運動的數據集之間的一經驗相關性做出一預測，以及根據該預測，輸出在從該波浪偵測裝置所接收該用於指示海洋波浪模式的數據集之後的一第一時間週期內將要經歷的該船舶船首運動的預測，以指示該船舶船首運動是否將在該第一預定時間週期內低於該第一船首運動閾值。
7. 如請求項6所述之用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統，其中該預測器還適於將該用於指示海洋波浪模式的數據集的新的相關性與該用於指示海洋波浪模式的數據集一起增加至該經驗相關性。
8. 如請求項6或7所述之用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統，更包括一指示器，用於指示該船舶船首運動是否將在該第一預定時間週期內低於該第一船首運動閾值。
9. 如請求項6所述之用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統，其中該預測器適於進一步將該經驗與一特定位置相關聯。
10. 如請求項6所述之用於預測船員轉移船舶的船舶船首運動的系統，更適於根據該預測輸出一對接最佳角度的指示。

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