本發(fā)明涉及船舶技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種FPSO大面積海工模塊的動(dòng)態(tài)定位方法。

背景技術(shù)：

浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置(Floting Prodution Storgend Offloding，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“FPSO”)作為“海上石油工廠”，可將來(lái)自海底油井的油氣水等混合液經(jīng)過(guò)加工處理成合格的原油或天然氣儲(chǔ)后存在貨油艙。

建造FPSO時(shí)，通常會(huì)將FPSO分成若干個(gè)海工模塊制作，再依序?qū)⑦@些海工模塊吊裝在浮動(dòng)的船體甲板上。而在吊裝的過(guò)程中，需測(cè)量海工模塊是否吊裝在船體甲板需求位置上，具體的包括海工模塊是否與船體甲板水平、海工模塊安裝高度是否在需求的高度上、海工模塊的中心是否在需求安裝位置的中心等。

請(qǐng)參閱圖1，其是現(xiàn)有技術(shù)中采用拉鋼絲方法測(cè)量海工模塊的原理圖。以測(cè)量小型海工模塊是否與船體甲板水平為例，首先選取海工模塊上表面的任意四個(gè)測(cè)量點(diǎn)A₁、A₂、A₃和A₄，然后通過(guò)測(cè)量該四個(gè)點(diǎn)到甲板的垂直距離是否均相等，以確定海工模塊是否與船體甲板水平。而現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用拉鋼絲線的方法測(cè)量測(cè)量點(diǎn)與船體甲板的距離。具體的，選取同一水平面的三個(gè)點(diǎn)B₁、B₂、B₃作為基準(zhǔn)點(diǎn)，將基準(zhǔn)點(diǎn)B₁與基準(zhǔn)點(diǎn)B₂用鋼絲線連接；將測(cè)量點(diǎn)A₁與基準(zhǔn)點(diǎn)B₃用鋼絲線連接，并將連接的鋼絲線投影在基準(zhǔn)點(diǎn)B₁和基準(zhǔn)點(diǎn)B₂的鋼絲連線上，以與基準(zhǔn)點(diǎn)B₁和基準(zhǔn)點(diǎn)B₂的鋼絲線形成一個(gè)交點(diǎn)C；將A₁點(diǎn)投影在點(diǎn)B₁、B₂、B₃所在的水平面上，獲得A₁的投影點(diǎn)D；測(cè)量A₁與B₃的距離、B₁與D的距離、以及∠A₁B₁C，通過(guò)計(jì)算即可獲得A₁點(diǎn)到甲板的距離A₁D。

但是，當(dāng)所需測(cè)量的海工模塊的面積越大時(shí)，鋼絲也隨著拉長(zhǎng)，而鋼絲越長(zhǎng)，中間的交點(diǎn)的撓度也越大；撓度越大，其誤差也將越大。同時(shí)，處于水面上的船體甲板以及海工模塊是隨著水面而搖擺不定的，拉鋼絲測(cè)量的方法也大大影響了測(cè)量的精確度。為了提高精確度，通常需要經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，計(jì)算平均值來(lái)評(píng)估物體的尺寸，而多次測(cè)量的方法雖然能減少一定的誤差，但是需要投入的人員也越多，效率也越低，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。另外，拉鋼絲線時(shí)，通常需要操作人員登高作業(yè)，反復(fù)大量的登高操作，具有很大的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種FPSO大面積海工模塊的動(dòng)態(tài)定位方法，其可簡(jiǎn)化測(cè)量工序、提高測(cè)量的精度、降低工作量、減少登高作業(yè)次數(shù)、降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)效率。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種FPSO大面積海工模塊的動(dòng)態(tài)定位方法，包括如下步驟：

步驟1：將待測(cè)量的海工模塊吊裝定位于船體甲板上方；

步驟2：在船體甲板上選取第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)；關(guān)閉全站儀的精度補(bǔ)償，通過(guò)全站儀建立以該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定的虛擬基準(zhǔn)面；

步驟3：在待測(cè)量的海工模塊上選取若干個(gè)測(cè)量點(diǎn)；通過(guò)全站儀測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，并判斷待測(cè)量的海工模塊的位置。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)全站儀測(cè)量海工模塊與船體甲板的相對(duì)位置，簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，提高了測(cè)量的精度，降低了工作量，并且減少了工作人員登高作業(yè)的次數(shù)，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)效率。

進(jìn)一步地，在步驟2中，建立所述虛擬基準(zhǔn)面時(shí)，還包括如下步驟：

步驟21：將全站儀固定在船體甲板上，關(guān)閉全站儀的精度補(bǔ)償；

步驟22：在船體甲板上選取第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)；全站儀通過(guò)對(duì)準(zhǔn)第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)，分別獲取該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)；

步驟23：根據(jù)獲取的該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，建立該虛擬基準(zhǔn)面。

進(jìn)一步地，在步驟22中，獲得該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)時(shí)，還包括：分別在第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)上貼上反射片；所述全站儀通過(guò)對(duì)準(zhǔn)反射片，并接收該反射片反射回的激光來(lái)獲得第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

進(jìn)一步地，在步驟3中，獲得測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離時(shí)，還包括：分別在各測(cè)量點(diǎn)上貼上反射片；所述全站儀通過(guò)對(duì)準(zhǔn)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的該反射片，并接收反射片反射回的激光來(lái)獲得測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離。

進(jìn)一步地，在步驟1中，所述第一基準(zhǔn)點(diǎn)和第二基準(zhǔn)點(diǎn)為船體甲板的中心線上不重合的任意兩點(diǎn)。

進(jìn)一步地，在步驟1中，所述第三基準(zhǔn)點(diǎn)為船體甲板肋位線上的任意一點(diǎn)。

進(jìn)一步地，在步驟1中，所述測(cè)量點(diǎn)為待測(cè)量的海工模塊的8個(gè)頂點(diǎn)、每條棱上的中點(diǎn)以及中心點(diǎn)。

進(jìn)一步地，當(dāng)測(cè)量海工模塊是否與船體甲板保持水平時(shí)，在步驟3中，具體的，還包括如下步驟：

步驟311：選取待測(cè)量的海工模塊上表面或下表面的四個(gè)頂點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；

步驟312：獲得各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到同一虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，判斷該四個(gè)測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離是否相等。

進(jìn)一步地，當(dāng)測(cè)量海工模塊是否位于船體甲板上的需求高度上時(shí)，在步驟3中，具體的，還包括如下步驟：

步驟321：選取待測(cè)量的海工模塊每條棱上的中點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；

步驟322：獲得各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到同一虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，判斷該各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離是否符合需求高度。

進(jìn)一步地，當(dāng)測(cè)量海工模塊的中心是否在需求安裝位置的中心時(shí)，在步驟3中，具體的，還包括如下步驟：

步驟331：選取待測(cè)量的海工模塊的中心點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；

步驟332：獲得測(cè)量點(diǎn)到同一虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，判斷該測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離是否符合需求距離。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)全站儀測(cè)量海工模塊與船體甲板的相對(duì)位置，簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，提高了測(cè)量的精度，降低了工作量，并且減少了工作人員登高作業(yè)的次數(shù)，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，將全站儀和待測(cè)量的海工模塊放置于船體甲板上，使全站儀和海工模塊隨著船體甲板而擺動(dòng)，確保全站儀、待測(cè)量的海工模塊、船體甲板三者保持相對(duì)靜止，進(jìn)一步地，通過(guò)關(guān)閉精度補(bǔ)償，消除了全站儀對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，確保了數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用拉鋼絲方法測(cè)量海工模塊的原理圖；

圖2是本發(fā)明FPSO大面積海工模塊的動(dòng)態(tài)定位方法的流程圖；

圖3是步驟2中建立虛擬基準(zhǔn)面的流程圖；

圖4是實(shí)施例1中測(cè)量海工模塊是否與船體甲板平行的流程圖。

圖5是實(shí)施例2中測(cè)量海工模塊是否位于船體甲板的需求高度的流程圖；

圖6是實(shí)施例3中測(cè)量海工模塊是否位于船體甲板的需求中心位置的流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

全站儀是全站型電子測(cè)距儀的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀和電子記錄器組成的地面測(cè)量?jī)x器，其通過(guò)測(cè)量光波在各待測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)往返傳播的時(shí)間，并通過(guò)簡(jiǎn)單的換算來(lái)獲得各待測(cè)點(diǎn)間的距離，且可根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)或測(cè)量的數(shù)據(jù)建立虛擬的空間坐標(biāo)系，以精確測(cè)量距離。

另外，全站儀設(shè)有精度補(bǔ)償，當(dāng)開(kāi)啟精度補(bǔ)償時(shí)，測(cè)得的距離是默認(rèn)大地為基準(zhǔn)的，即在全站儀所處的位置不平或者其他原因?qū)е氯緝x傾斜，而使全站儀沒(méi)有與大地保持垂直時(shí)，精度補(bǔ)償能對(duì)測(cè)量的水平、豎直距離、角度等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償修正，以確保獲取的數(shù)據(jù)是在全站儀與大地垂直的情況下的數(shù)據(jù)。因此，現(xiàn)有的全站儀通常針對(duì)靜態(tài)物體進(jìn)行測(cè)量。

本發(fā)明利用全站儀的上述測(cè)量特點(diǎn)，并對(duì)全站儀測(cè)量進(jìn)行改良，對(duì)需吊裝定位在浮動(dòng)的船體甲板上的大面積海工模塊進(jìn)行定位，下面以規(guī)則的長(zhǎng)方體海工模塊為例，具體介紹如何測(cè)量該海工模塊與船體甲板的相對(duì)位置。

請(qǐng)參閱圖2，其是本發(fā)明FPSO大面積海工模塊的動(dòng)態(tài)定位方法的流程圖。本實(shí)施例的FPSO大面積海工模塊的動(dòng)態(tài)定位方法，包括如下步驟：

步驟1：將待測(cè)量的海工模塊吊裝定位于船體甲板上方。

步驟2：在船體甲板上選取第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)；關(guān)閉全站儀的精度補(bǔ)償，通過(guò)全站儀建立以該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定的虛擬基準(zhǔn)面。

請(qǐng)參閱圖3，其是步驟2中建立虛擬基準(zhǔn)面的流程圖。

建立所述虛擬基準(zhǔn)面時(shí)，還包括如下步驟：

步驟21：將全站儀固定在船體甲板上，關(guān)閉全站儀的精度補(bǔ)償。

通過(guò)將全站儀固定在船體甲板上，可使全站儀隨著船體甲板的擺動(dòng)而擺動(dòng)，進(jìn)而使全站儀與船體甲板保持相對(duì)靜止。

為了確保全站儀測(cè)量的數(shù)據(jù)為待測(cè)量的海工模塊與船體甲板相對(duì)距離，需消除全站儀本身對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，因此，本發(fā)明關(guān)閉了全站儀的精度補(bǔ)償，使得全站儀測(cè)量時(shí)，不再默認(rèn)大地為水平，即使全站儀的水平隨船體甲板的浮動(dòng)而搖擺幅度，進(jìn)而使測(cè)得的垂直距離為全站儀、待測(cè)量的海工模塊和船體甲板相對(duì)靜止時(shí)的垂直距離。

步驟22：在船體甲板上選取第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)；全站儀通過(guò)對(duì)準(zhǔn)第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)，分別獲取該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

為使測(cè)量的數(shù)據(jù)更加精確，本發(fā)明對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇進(jìn)行了限定。具體的，所述第一基準(zhǔn)點(diǎn)和第二基準(zhǔn)點(diǎn)為船體甲板中心線上不重合的任意兩點(diǎn)；所述第三基準(zhǔn)點(diǎn)為船體甲板肋位線上的任意一點(diǎn)。本實(shí)施例中，船體甲板中心線與船體甲板肋位線相互垂直。

為獲得三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，本發(fā)明通過(guò)在第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)上貼上反射片，并操作全站儀，使全站儀發(fā)射激光，且使該激光對(duì)準(zhǔn)該反射片，所述全站儀通過(guò)接收該反射片反射回的激光來(lái)獲得第一基準(zhǔn)點(diǎn)、第二基準(zhǔn)點(diǎn)和第三基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

步驟23：根據(jù)獲取的該三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，建立該虛擬基準(zhǔn)面。

根據(jù)三點(diǎn)確立一個(gè)面的原理，全站儀根據(jù)獲取的三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，建立一個(gè)虛擬基準(zhǔn)面。

步驟3：在待測(cè)量的海工模塊上選取若干個(gè)測(cè)量點(diǎn)；通過(guò)全站儀測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，并判斷待測(cè)量的海工模塊的位置，即海工模塊在船上的安裝位置。

本發(fā)明中，測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量和位置根據(jù)待測(cè)量海工模塊的大小和需安裝在船體甲板上的位置而定。

請(qǐng)參閱圖4，其是實(shí)施例1中測(cè)量海工模塊是否與船體甲板平行的流程圖，本實(shí)施例中，在步驟3中，若需測(cè)量待測(cè)量海工模塊是否與船體甲板平行，則具體的包括如下步驟：

步驟311：選取待測(cè)量的海工模塊上表面或下表面的四個(gè)頂點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；

步驟312：獲得各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到同一虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，判斷該四個(gè)測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離是否相等。

而在測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離前，還包括如下步驟：

分別在各測(cè)量點(diǎn)上貼上反射片，并操作全站儀，使全站儀發(fā)射激光，且使該激光對(duì)準(zhǔn)各測(cè)量點(diǎn)上的反射片，所述全站儀通過(guò)分別接收各個(gè)發(fā)射片反射回的激光，獲得各測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)全站儀測(cè)量海工模塊與船體甲板的相對(duì)位置，簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，提高了測(cè)量的精度，降低了工作量，并且減少了工作人員登高作業(yè)的次數(shù)，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，將全站儀和待測(cè)量的海工模塊放置于船體甲板上，使全站儀和海工模塊隨著船體甲板而擺動(dòng)，確保全站儀、待測(cè)量的海工模塊、船體甲板三者保持相對(duì)靜止，進(jìn)一步地，通過(guò)關(guān)閉精度補(bǔ)償，消除了全站儀對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，確保了數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

實(shí)施例2

請(qǐng)參閱圖5，其是實(shí)施例2中測(cè)量海工模塊是否位于船體甲板的需求高度的流程圖。本實(shí)施與實(shí)施例1的區(qū)別在于，步驟3中的具體實(shí)施步驟的不同，本實(shí)施例具體實(shí)施步驟包括：

步驟321：選取待測(cè)量的海工模塊每條棱上的中點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；

步驟322：獲得各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到同一虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，判斷該各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離是否符合需求高度。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)全站儀測(cè)量海工模塊是否位于船體甲板的需求高度上，簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，提高了測(cè)量的精度，降低了工作量，并且減少了工作人員登高作業(yè)的次數(shù)，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)效率。

實(shí)施例3

請(qǐng)參閱圖6，其是實(shí)施例3中測(cè)量海工模塊是否位于船體甲板的需求中心位置的流程圖；本實(shí)施與實(shí)施例1的區(qū)別在于，步驟3中具體的實(shí)施步驟的不同，本實(shí)施例的具體實(shí)施步驟包括：

步驟331：選取待測(cè)量的海工模塊的中心點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；

步驟332：獲得測(cè)量點(diǎn)到同一虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離，判斷該測(cè)量點(diǎn)到該虛擬基準(zhǔn)面的垂直距離是否符合需求距離。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)全站儀測(cè)量海工模塊是否位于船體甲板的需求中心位置上，簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，提高了測(cè)量的精度，降低了工作量，并且減少了工作人員登高作業(yè)的次數(shù)，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。