紧急制动中、制动后启动时的海缆敷设控制方法及系统与流程
本发明涉及海缆敷设，尤其涉及一种紧急制动中海缆敷设控制方法及系统，以及紧急制动后启动时海缆敷设控制方法及系统。
背景技术：
1、海底电缆工程是各类海事活动的交通枢纽，对海洋资源的开发、利用和保护逐渐成为国家能源发展的必要趋势，带动了电气工程、通信工程、机械工程以及船舶工程等多个领域的发展，成为世界上最复杂的大型技术工程之一。海底电缆施工装备是提升海底电缆工程能力、利用海洋资源的必要前提，推动施工装备发展是促进海洋装备工业结构调整转型升级的必然要求。在进行海底电缆敷设时，会遇到暴风雨等意外天气及突发情况，海缆敷设需要紧急制动，待可敷设后恢复作业。由于紧急制动和制动后再启动若不控制好海缆船、放缆装置、埋设犁的行进路线和速度，海缆可能存在急速拉伸，张力过大进而造成海底电缆损伤或破坏，或张力过小进而造成海缆打扭甚至可能打结，影响海缆的正常敷设。
技术实现思路
1、本发明提供紧急制动中、制动后启动时的海缆敷设控制方法及系统，解决的技术问题在于：如何控制紧急制动和制动后再启动过程中海缆船、放缆装置、埋设犁的行进路线和速度，以使得海缆既不会张力过大也不会过小。
2、为解决以上技术问题，本发明提供紧急制动中海缆敷设控制方法，包括步骤：
3、s1、海缆船采取制动措施；
4、s2、实时测量海缆船的速度vc；控制埋设犁按照原路线行驶，并控制埋设犁的埋设速度vl与vc保持一致；实时测量埋设犁入犁口处海缆的张力t；以使得埋设犁入犁口处海缆的张力t保持预设张力te为目标，实时调整海缆船的放缆速度；
5、s3、检测海缆船的速度是否为0，若是则调整埋设犁的速度为0以及海缆船的放缆速度为0。
6、进一步地，在所述步骤s2中，测量埋设犁入犁口处海缆的张力t，具体包括步骤：
7、s21、测量埋设犁入犁口处海缆的角度变化记为θ，以及在角度偏转方向上产生的压力记为f；
8、s22、根据θ及f计算入犁口处海缆的张力t：t＝f/sinθ。
9、进一步地，在所述步骤s21中，测量θ包括步骤：
10、s211、围绕入犁口处海缆布置接触式角度传感器阵列，所述接触式角度传感器阵列包括多个角度传感器，该多个角度传感器围绕入犁口处海缆等间隔环形布置，且该多个角度传感器的安装位置使得入犁口处海缆处于预设角度时，每个角度传感器的被动端均与入犁口处海缆接触但无压力，当入犁口处海缆发生角度偏转时，对应方向的角度传感器的被动端受海缆偏转带来的压力发生相应角度的偏转；
11、s212、每隔预设时间段获取所述接触式角度传感器阵列中角度传感器的最大角度测量值作为θ。
12、进一步地，在所述步骤s21中，测量f包括步骤：
13、s21a、在埋设犁上固定接触式压力传感器阵列，所述接触式压力传感器阵列包括多个压力传感器，该多个压力传感器围绕入犁口处海缆等间隔环形布置，且该多个压力传感器的安装位置使得入犁口处海缆处于预设角度时，每个压力传感器的感应端均与入犁口处海缆接触但无压力；
14、s21b、每隔预设时间段获取所述接触式压力传感器阵列中有压力输出的压力传感器的最大压力测量值作为f。
15、进一步地，在所述步骤s211中，布置多个角度传感器时，每个角度传感器的一端通过支架固定在埋设犁入犁口，所述支架与入犁口处海缆水平安装，而每个角度传感器的另一端即所述被动端通过滚柱无压力接触海缆；
16、在所述步骤s21a中，布置多个压力传感器时，每个压力传感器的一端通过支座固定在埋设犁入犁口，所述支座与入犁口处海缆垂直，而每个压力传感器的另一端即所述感应端通过滚珠无压力接触海缆，在所述滚珠与所述支座之间还设置有应变片。
17、进一步地，在所述步骤s2中，以使得埋设犁入犁口处海缆的张力t保持预设张力te为目标，实时调整海缆船的放缆速度，具体包括：
18、计算张力t与预设张力之间的差值△t；
19、根据△t调整海缆船的放缆速度，若△t大于0，则提高海缆船的放缆速度；若△t小于0，则降低海缆船的放缆速度；若△t＝0，则不改变海缆船的放缆速度。
20、本发明还提供一种紧急制动中海缆敷设控制系统，其关键在于：包括相互连接的海缆船速度测量模块、放缆控制模块，以及相互连接的入犁口张力测量模块、埋设控制模块，所述放缆控制模块与所述埋设控制模块通信连接；
21、所述海缆船速度测量模块用于在海缆船采取制动措施后，实时测量海缆船的速度vc；
22、所述埋设控制模块用于在海缆船采取制动措施后，控制埋设犁按照原路线行驶，并控制埋设犁的埋设速度vl与vc保持一致；
23、所述入犁口张力测量模块用于在海缆船采取制动措施后，实时测量埋设犁入犁口处海缆的张力t；
24、所述放缆控制模块，用于在海缆船采取制动措施后，实时测量埋设犁入犁口处海缆的张力t，并以使得埋设犁入犁口处海缆的张力t保持预设张力te为目标，实时调整海缆船的放缆速度。
25、具体的，所述入犁口张力测量模块包括接触式角度传感器阵列、接触式压力传感器阵列和张力计算单元；
26、所述接触式角度传感器阵列包括多个角度传感器，该多个角度传感器围绕入犁口处海缆等间隔环形布置，且该多个角度传感器的安装位置使得入犁口处海缆处于预设角度时，每个角度传感器的被动端均与入犁口处海缆接触但无压力，当入犁口处海缆发生角度偏转时，对应方向的角度传感器的被动端受海缆偏转带来的压力发生相应角度的偏转；所述接触式角度传感器阵列将发生偏转的角度传感器的最大角度测量值记为θ；
27、所述接触式压力传感器阵列包括多个压力传感器，该多个压力传感器用于围绕入犁口处海缆等间隔环形布置，且该多个压力传感器的安装位置使得入犁口处海缆处于预设角度时，每个压力传感器的感应端均与入犁口处海缆接触但无压力；所述接触式压力传感器阵列将有压力计数的压力传感器的最大压力测量值记为f；
28、所述张力计算单元用于根据角度测量值θ和压力测量值f计算入犁口处海缆的张力t：t＝f/sinθ。
29、本发明还提供一种紧急制动后启动时海缆敷设控制方法，其关键在于，包括步骤：
30、k1、获取启动前海缆船的位置和埋设犁的位置；
31、k2、根据海缆船的位置和埋设犁的位置规划海缆船驶进预设敷缆航线的路线和速度v2，v2的大小使得海缆船刚驶进预设敷缆航线时，海缆船与埋设犁之间的水平距离为预设距离le；
32、k3、海缆船、放缆装置、埋设犁同时启动，埋设犁按照预设的埋设路线和埋设速度v1匀速行进，海缆船按照步骤k2规划的敷缆路线并以速度v2匀速行进，海缆船的放缆速度仍以使得埋设犁入犁口处海缆的张力t保持预设张力te为目标进行实时调整；待海缆船驶进预设敷缆航线后，海缆船保持速度v1匀速前进。
33、本发明还提供一种紧急制动后启动时海缆敷设控制系统，其关键在于：包括位置测量模块、海缆船控制模块、入犁口张力测量模块、埋设犁控制模块；
34、所述位置测量模块用于获取启动前海缆船的位置和埋设犁的位置；
35、所述海缆船控制模块用于根据海缆船的位置和埋设犁的位置规划海缆船驶进预设敷缆航线的路线和速度v2，v2的大小使得海缆船刚驶进预设敷缆航线时，海缆船与埋设犁之间的水平距离为预设距离le(距离和张力相互制约)；
36、所述海缆船控制模块、所述埋设犁控制模块用于控制海缆船、放缆装置、埋设犁同时启动，埋设犁按照预设的埋设路线和埋设速度v1匀速行进，海缆船按照步骤k2规划的敷缆路线并以速度v2匀速行进，海缆船的放缆速度仍以使得所述入犁口张力测量模块测量的张力t保持预设张力te为目标进行实时调整；待海缆船驶进预设敷缆航线后，海缆船保持速度v1匀速前进。
37、本发明提供的紧急制动中海缆敷设控制方法及系统，在海缆船因采取制动措施后受惯性而继续前行时，控制埋设犁按照原路线行驶进行正常的埋设工作，并保持埋设犁的埋设速度vl与vc的速度一致，而当海缆船发生方向偏移时(脱离预设的路线)，海缆船与埋设犁之间的水平距离被逐渐拉开，此时海缆张力则会发生变化，此时通过实时调整放缆速度以保持海缆张力恒定，直到海缆船静止下来，则控制埋设犁停止敷设。应用本系统及方法，在海缆船遭遇突发情况时，埋设犁可继续敷设，可最大程度缩短海缆船静止时海缆船与埋设犁之间的距离，避免在水中的海缆过长发生扭曲打结等影响下次敷设，而在此过程中，采用恒张力敷设，可避免海缆急速拉伸或紧缩带来的电缆损伤或破坏，保证整个紧急制动过程中海缆的正常敷设。
38、本发明还提供一种紧急制动后启动时海缆敷设控制方法及系统，首先获取启动前海缆船的位置和埋设犁的位置，然后根据海缆船的位置和埋设犁的位置规划海缆船驶进预设敷缆航线的路线和速度v2，再控制海缆船、放缆装置、埋设犁同时启动，埋设犁按照预设的埋设路线和埋设速度v1匀速行进，海缆船的放缆速度仍以使得埋设犁入犁口处海缆的张力t保持预设张力te为目标进行实时调整，海缆船按照步骤k2规划的敷缆路线并以速度v2匀速行进，从而使得海缆船刚驶进预设敷缆航线时，海缆船与埋设犁之间的水平距离为预设距离le(此时入犁口处的海缆的张力也调整为预设张力)，最后保持海缆船和埋设犁相对静止行驶。应用本系统及方法，可避免海缆急速拉伸或紧缩带来的电缆损伤或破坏，保证整个紧急制动后启动过程中海缆的正常敷设。
技术特征：
1.紧急制动中海缆敷设控制方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的紧急制动中海缆敷设控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中，测量埋设犁入犁口处海缆的张力t，具体包括步骤：
3.根据权利要求2所述的紧急制动中海缆敷设控制方法，其特征在于，在所述步骤s21中，测量θ包括步骤：
4.根据权利要求3所述的紧急制动中海缆敷设控制方法，其特征在于：在所述步骤s21中，测量f包括步骤：
5.根据权利要求4所述的紧急制动中海缆敷设控制方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的紧急制动中海缆敷设控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中，以使得埋设犁入犁口处海缆的张力t保持预设张力te为目标，实时调整海缆船的放缆速度，具体包括：
7.紧急制动中海缆敷设控制系统，其特征在于：包括相互连接的海缆船速度测量模块、放缆控制模块，以及相互连接的入犁口张力测量模块、埋设控制模块，所述放缆控制模块与所述埋设控制模块通信连接；
8.根据权利要求7所述的紧急制动中海缆敷设控制系统，其特征在于：所述入犁口张力测量模块包括接触式角度传感器阵列(1)、接触式压力传感器阵列(2)和张力计算单元(3)；
9.紧急制动后启动时海缆敷设控制方法，其特征在于，包括步骤：
10.紧急制动后启动时海缆敷设控制系统，其特征在于：包括位置测量模块、海缆船控制模块、入犁口张力测量模块、埋设犁控制模块；
技术总结
本发明涉及海缆敷设技术领域，具体公开了一种紧急制动中、制动后启动时的海缆敷设控制方法及系统，在海缆船因采取制动措施后受惯性而继续前行时，控制埋设犁按照原路线行驶进行正常的埋设工作，并保持埋设速度V<subgt;L</subgt;与V<subgt;C</subgt;的速度一致，实时调整放缆速度以保持海缆张力恒定，直到海缆船静止下来，则控制埋设犁停止敷设。在制动后需要启动时，获取海缆船的位置和埋设犁的位置，规划海缆船驶进预设敷缆航线的路线和速度V<subgt;2</subgt;，再控制海缆船、放缆装置、埋设犁同时启动，埋设犁按照预设的埋设路线和埋设速度V<subgt;1</subgt;匀速行进，海缆船的放缆速度仍以使得埋设犁入犁口处海缆的张力T保持预设张力T<subgt;e</subgt;为目标进行实时调整，海缆船按照规划的敷缆路线以速度V<subgt;2</subgt;匀速行进。
技术研发人员：袁舟龙,张志刚,丁兆冈,宓王东,李辉,陈全
受保护的技术使用者：浙江启明海洋电力工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23