本發(fā)明屬于海洋風(fēng)電領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及一種海上風(fēng)電復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)以及海上風(fēng)機(jī)一步安裝成套裝備全部設(shè)計(jì)建造完成，促進(jìn)了我國(guó)海洋風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。復(fù)合筒型基礎(chǔ)拖航到目的地后放氣下沉，但由于施工工藝和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等各種原因，基礎(chǔ)在進(jìn)行下沉過(guò)程中，不會(huì)一直保持平衡，若基礎(chǔ)傾斜角過(guò)大，會(huì)在下沉過(guò)程中發(fā)生基礎(chǔ)傾覆等嚴(yán)重工程事故，需人工調(diào)節(jié)各個(gè)分艙內(nèi)的氣壓，使基礎(chǔ)保持水平，但是此平衡調(diào)節(jié)過(guò)程存在施工周期長(zhǎng)、成本高、施工過(guò)程復(fù)雜等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)，使復(fù)合筒型基礎(chǔ)在下沉過(guò)程中能夠自動(dòng)調(diào)平且無(wú)需人工干預(yù)，該系統(tǒng)具有施工周期短、成本低、調(diào)節(jié)過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地提高復(fù)合筒型基礎(chǔ)在沉放過(guò)程中穩(wěn)定性與安全性。

本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于多艙復(fù)合筒型基礎(chǔ)的下沉過(guò)程，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)及姿態(tài)控制系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號(hào)連接所述預(yù)警系統(tǒng)，所述預(yù)警系統(tǒng)信號(hào)連接所述姿態(tài)控制系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)總線傳輸至所述預(yù)警系統(tǒng)，所述預(yù)警系統(tǒng)接收并計(jì)算所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入的傾斜角度數(shù)據(jù)，根據(jù)結(jié)算結(jié)果對(duì)復(fù)合筒型基礎(chǔ)的傾斜狀態(tài)進(jìn)行判斷，并調(diào)用相應(yīng)的策略后通過(guò)系統(tǒng)總線傳輸至所述姿態(tài)控制系統(tǒng)，所述姿態(tài)控制系統(tǒng)根據(jù)所述預(yù)警系統(tǒng)的策略對(duì)復(fù)合筒型基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)平控制。

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括水平傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、平衡信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；所述水平傳感器模塊用于測(cè)量復(fù)合筒型基礎(chǔ)的傾斜角度數(shù)據(jù)，并將測(cè)量的傾斜角度數(shù)據(jù)傳輸給所述數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊刪除明顯偏差的傾斜角度數(shù)據(jù)，將糾正后的傾斜角度數(shù)據(jù)傳輸給所述平衡信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和所述預(yù)警系統(tǒng)；所述平衡信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊用于儲(chǔ)存糾正后的傾斜角度數(shù)據(jù)用于研究分析。

其中，所述水平傳感器模塊包括6-20個(gè)水平傳感器，其安裝于復(fù)合筒型基礎(chǔ)頂板上且環(huán)向均勻布置。

其中，所述水平傳感器模塊每分鐘測(cè)量100-200組數(shù)據(jù)。

所述預(yù)警系統(tǒng)包括模型計(jì)算模塊、判斷并輸出預(yù)警等級(jí)模塊、調(diào)用策略模塊、策略庫(kù)模塊；

所述模型計(jì)算模塊接受所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)募m正后的傾斜角度數(shù)據(jù)，計(jì)算每分鐘所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入的傾斜角度平均值θ；

所述判斷并輸出預(yù)警等級(jí)模塊根據(jù)傾斜角度平均值θ判斷當(dāng)前的預(yù)警等級(jí)，并將當(dāng)前的預(yù)警等級(jí)傳輸給所述調(diào)用策略模塊，判斷依據(jù)如下：

當(dāng)0°≤θ≤0.5°時(shí)，判斷復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于微偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)為綠燈，屬于安全；當(dāng)0.5°<θ≤1.5°時(shí)，判斷復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于輕偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)為黃燈，屬于非安全；當(dāng)1.5°<θ≤3°時(shí)，判斷復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于中偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)為橙燈，屬于非安全；當(dāng)θ>3°時(shí)，判斷復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于重偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)為紅燈，屬于非安全；

所述調(diào)用策略模塊根據(jù)四種預(yù)警等級(jí)分別調(diào)用所述策略庫(kù)模塊中的不同策略，并將相應(yīng)的策略信息傳輸給所述姿態(tài)控制系統(tǒng)，調(diào)用依據(jù)如下：

當(dāng)預(yù)警等級(jí)為綠燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為所有抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度100％；當(dāng)預(yù)警等級(jí)為黃燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為向下傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)關(guān)閉、向上傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度30％；當(dāng)預(yù)警等級(jí)為橙燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為向下傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)關(guān)閉、向上傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度50％；當(dāng)預(yù)警等級(jí)為紅燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為向下傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)關(guān)閉、向上傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度80％。

所述姿態(tài)控制系統(tǒng)包括信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊、動(dòng)力控制模塊、氣壓控制模塊；所述信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊將所述預(yù)警系統(tǒng)輸入的策略信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；所述動(dòng)力控制模塊接收電信號(hào)后啟動(dòng)動(dòng)力裝置以對(duì)各分艙的抽氣/水閥門(mén)進(jìn)行控制，并為抽氣/水提供動(dòng)力；所述氣壓控制模塊利用動(dòng)力裝置調(diào)整復(fù)合筒型基礎(chǔ)各分艙的抽氣/水閥門(mén)的開(kāi)啟度并抽氣/水。

該系統(tǒng)還包括一船載顯示系統(tǒng)，所述船載顯示系統(tǒng)接收所述預(yù)警系統(tǒng)的判斷并輸出的狀態(tài)、預(yù)警等級(jí)和是否安全的判斷結(jié)果，并通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行顯示。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)，使復(fù)合筒型基礎(chǔ)在下沉過(guò)程中能夠自動(dòng)調(diào)平而無(wú)需人工干預(yù)，該系統(tǒng)在復(fù)合筒型基礎(chǔ)的下沉作業(yè)過(guò)程中，不斷地對(duì)復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)進(jìn)行傾斜角度數(shù)據(jù)采集，從而自動(dòng)調(diào)平，具有施工周期短、成本低、調(diào)節(jié)過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)能夠有效地提高復(fù)合筒型基礎(chǔ)在沉放過(guò)程中的穩(wěn)定性與安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所提供的復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是姿態(tài)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明所提供的復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下：

如圖1所示，本實(shí)施例公開(kāi)了一種復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于多艙復(fù)合筒型基礎(chǔ)的下沉過(guò)程，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、預(yù)警系統(tǒng)2及姿態(tài)控制系統(tǒng)3，上述各系統(tǒng)在邏輯上形成層進(jìn)式結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1信號(hào)連接預(yù)警系統(tǒng)2，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)總線傳輸至預(yù)警系統(tǒng)2。預(yù)警系統(tǒng)2信號(hào)連接姿態(tài)控制系統(tǒng)3，預(yù)警系統(tǒng)2接收并計(jì)算數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1輸入的傾斜角度數(shù)據(jù)，根據(jù)結(jié)算結(jié)果對(duì)復(fù)合筒型基礎(chǔ)的傾斜狀態(tài)進(jìn)行判斷，并調(diào)用相應(yīng)的策略后通過(guò)系統(tǒng)總線傳輸至姿態(tài)控制系統(tǒng)3。姿態(tài)控制系統(tǒng)3根據(jù)預(yù)警系統(tǒng)2的不同策略對(duì)復(fù)合筒型基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)平控制。

如圖2所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1包括水平傳感器模塊101、數(shù)據(jù)處理模塊102、平衡信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊103。水平傳感器模塊101包括6-20個(gè)水平傳感器，其普遍安裝于復(fù)合筒型基礎(chǔ)頂板上并且環(huán)向均勻布置，用于測(cè)量復(fù)合筒型基礎(chǔ)的傾斜角度數(shù)據(jù)，每分鐘測(cè)量100-200組數(shù)據(jù)；同時(shí)將測(cè)量的傾斜角度數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊102。數(shù)據(jù)處理模塊102用于接收水平傳感器模塊101輸入的傾斜角度數(shù)據(jù)，刪除由于儀器誤差等因素而導(dǎo)致明顯偏差的傾斜角度數(shù)據(jù)以達(dá)到糾正傾斜角度數(shù)據(jù)的目的，將糾正后的傾斜角度數(shù)據(jù)傳輸給平衡信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊103和預(yù)警系統(tǒng)2的模型計(jì)算模塊201。平衡信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊103用于儲(chǔ)存糾正后的復(fù)合筒型基礎(chǔ)的傾斜角度數(shù)據(jù)，并用于后期相關(guān)性研究分析。其中，明顯偏差的傾斜角度數(shù)據(jù)是指存在某些數(shù)據(jù)與這組數(shù)據(jù)平均值的絕對(duì)差值大于該組數(shù)據(jù)平均值的30％，則稱(chēng)這些數(shù)據(jù)是明顯偏差的數(shù)據(jù)。

如圖3所示，預(yù)警系統(tǒng)2包括模型計(jì)算模塊201、判斷并輸出預(yù)警等級(jí)模塊202、調(diào)用策略模塊203、策略庫(kù)模塊204。模型計(jì)算模塊201用于接受數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)處理模塊102傳輸?shù)募m正后的傾斜角度數(shù)據(jù)，計(jì)算每分鐘數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1輸入的傾斜角度平均值θ。

判斷并輸出預(yù)警等級(jí)模塊202首先用于根據(jù)傾斜角度平均值θ判斷當(dāng)前的狀態(tài)、預(yù)警等級(jí)和是否安全，表1是復(fù)合筒型基礎(chǔ)傾斜角度平均值θ與預(yù)警等級(jí)對(duì)應(yīng)表。θ為每分鐘數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1輸入的傾斜角度平均值，當(dāng)0°≤θ≤0.5°時(shí)，復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于微偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)綠燈，屬于安全；當(dāng)0.5°<θ≤1.5°時(shí)，復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于輕偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)黃燈，屬于非安全；當(dāng)1.5°<θ≤3°時(shí)，復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于中偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)橙燈，屬于非安全；當(dāng)θ>3°時(shí)，復(fù)合筒型基礎(chǔ)處于重偏狀態(tài)，輸出預(yù)警等級(jí)紅燈，屬于非安全。判斷并輸出預(yù)警等級(jí)模塊202將當(dāng)前的預(yù)警等級(jí)傳輸給調(diào)用策略模塊203。

表1

表2是復(fù)合筒型基礎(chǔ)預(yù)警等級(jí)與策略對(duì)應(yīng)表。調(diào)用策略模塊203根據(jù)四種預(yù)警等級(jí)調(diào)用策略庫(kù)模塊204中的不同策略，并將相應(yīng)的策略信息傳輸給姿態(tài)控制系統(tǒng)3。策略庫(kù)模塊204中包含四種預(yù)警等級(jí)對(duì)應(yīng)的策略數(shù)據(jù)：當(dāng)預(yù)警等級(jí)為綠燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為所有抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度100％；當(dāng)預(yù)警等級(jí)為黃燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為向下傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)關(guān)閉、向上傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度30％；當(dāng)預(yù)警等級(jí)為橙燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為向下傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)關(guān)閉、向上傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度50％；當(dāng)預(yù)警等級(jí)為紅燈時(shí)，對(duì)應(yīng)的策略為向下傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)關(guān)閉、向上傾斜分艙抽氣/水閥門(mén)開(kāi)啟度80％。

表2

如圖4所示，姿態(tài)控制系統(tǒng)3包括信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊301、動(dòng)力控制模塊302、氣壓控制模塊303。信號(hào)轉(zhuǎn)化模塊301將預(yù)警系統(tǒng)2的調(diào)用策略模塊203輸入的策略信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。動(dòng)力控制模塊302接收電信號(hào)后啟動(dòng)動(dòng)力裝置，以按照當(dāng)前的策略信息電信號(hào)對(duì)各分艙的抽氣/水閥門(mén)進(jìn)行控制，并為抽氣/水提供動(dòng)力。氣壓控制模塊303利用動(dòng)力裝置調(diào)整復(fù)合筒型基礎(chǔ)各分艙的抽氣/水閥門(mén)的開(kāi)啟度并抽氣/水，進(jìn)行復(fù)合筒型基礎(chǔ)的調(diào)平控制。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、預(yù)警系統(tǒng)2及姿態(tài)控制系統(tǒng)3協(xié)同完成的復(fù)合筒型基礎(chǔ)的調(diào)平過(guò)程會(huì)一直持續(xù)下去，直到完成復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉作業(yè)。復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉過(guò)程中，開(kāi)啟復(fù)合筒型基礎(chǔ)分艙的抽氣/水閥門(mén)并抽氣/水，打開(kāi)復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉姿態(tài)饋控系統(tǒng)開(kāi)關(guān)即可，調(diào)平過(guò)程皆無(wú)需人工干預(yù)。

復(fù)合筒型基礎(chǔ)姿態(tài)饋控系統(tǒng)還可以包括一船載顯示系統(tǒng)，預(yù)警系統(tǒng)2的判斷并輸出預(yù)警等級(jí)模塊202將四種狀態(tài)、預(yù)警等級(jí)和是否安全的判斷結(jié)果輸出給船載顯示系統(tǒng)。船載顯示系統(tǒng)提供了一個(gè)人機(jī)界面，接收并顯示預(yù)警等級(jí)模塊202傳輸?shù)呐袛嘟Y(jié)果信息，以即時(shí)反映自動(dòng)調(diào)平的全過(guò)程，施工人員可監(jiān)控全過(guò)程，必要時(shí)及時(shí)干預(yù)，以增加復(fù)合筒型基礎(chǔ)下沉的安全系數(shù)。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。