基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法及系统与流程
本发明涉及海缆敷设，尤其涉及基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法及系统。
背景技术：
1、海缆是用绝缘材料包裹的电缆，铺设在海底，分海底通信电缆和海底电力电缆，现代的通信海底电缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号，用于电信传输。
2、在海缆建设中，需要将海缆埋设于海底，悬链线方式为目前较为主流的一种敷设方式，通过海缆船配合埋设犁进行线缆敷设。在悬链线方式敷设作业时，敷设犁采用海缆船拖拽牵引运动，需要对海缆张力进行控制，因为张力过大容易出现机械损伤，张力过小容易出现海缆打扭。放缆速度直接决定了海缆张力。在海底平坦区域，海缆张力也可以通过悬链线长度来体现，通过将敷缆船出缆处与埋设犁入犁口之间的悬链线长度与预设的悬链线长度进行比较来控制放缆速度，可以实现定余量敷设，但目前缺乏一种精准的悬链线长度测量方式，导致无法保证海缆定余量敷设的顺利进行。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法及系统，解决的技术问题在于：如何实现敷缆船出缆处与埋设犁入犁口之间的悬链线长度的精准估计，以保证海缆定余量敷设的顺利进行。
2、为解决以上技术问题，本发明提供基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制系统，包括步骤：
3、s1、实时测量敷缆船出缆处下方垂直水深记为hc，实时测量埋设犁入犁口上方垂直水深记为hl；实时测量敷缆船出缆处海缆的入水角记为θc，实时测量埋设犁入犁口处海缆的入犁角记为θl；实时测量敷缆船出缆处与埋设犁入犁口之间的水平距离记为d；
4、s2、根据当前时刻的hc、hl、θc、θl、d推算当前时刻的悬链线长度l；
5、s3、将当前时刻的悬链线长度l与预设的悬链线长度le作差，得到长度偏差值δl；
6、s4、根据长度偏差值δl控制敷缆船的放缆速度。
7、进一步地，在所述步骤s2中，基于下式推算当前时刻的悬链线长度l：
8、
9、进一步地，在所述步骤s3中，预设的悬链线长度le设置为：
10、
11、为经验参数值。
12、进一步地，所述步骤s4具体为：
13、当δl大于0时，减小放缆速度；当δl＝0时，保持放缆速度不变；当δl小于0时，增大放缆速度。
14、进一步地，采用pid控制原理根据δl控制放缆速度。
15、本发明还提供一种基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制系统，其关键在于：包括水深检测单元、角度测量单元、距离测量单元、悬链线长度计算单元、悬链线长度比较单元和放缆机控制单元；
16、所述水深检测单元用于实时测量敷缆船出缆处下方垂直水深记为hc，以及实时测量埋设犁入犁口上方垂直水深记为hl；
17、所述角度测量单元用于实时测量敷缆船出缆处海缆的入水角记为θc，以及实时测量埋设犁入犁口处海缆的入犁角记为θl；
18、所述距离测量单元用于实时测量敷缆船出缆处与埋设犁入犁口之间的水平距离记为d；
19、所述悬链线长度计算单元用于根据当前时刻的hc、hl、θc、θl、d推算当前时刻的悬链线长度l；
20、所述悬链线长度比较单元用于将当前时刻的悬链线长度l与预设的悬链线长度le作差，得到长度偏差值δl；
21、所述放缆机控制单元用于根据长度偏差值δl控制敷缆船的放缆速度。
22、具体的，所述悬链线长度计算单元基于下式推算当前时刻的悬链线长度l：
23、
24、具体的，预设的悬链线长度le设置为：
25、
26、为经验参数值。
27、具体的，所述放缆机控制单元用于根据长度偏差值δl控制敷缆船的放缆速度，具体为：
28、当δl大于0时，减小放缆速度；当δl＝0时，保持放缆速度不变；当δl小于0时，增大放缆速度。
29、优选的，所述放缆机控制单元采用pid控制原理根据δl控制放缆速度。
30、本发明提供的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法及系统，通过实时测量敷缆船出缆处下方垂直水深hc、埋设犁入犁口上方垂直水深hl、敷缆船出缆处海缆的入水角θc、埋设犁入犁口处海缆的入犁角θl，敷缆船出缆处与埋设犁入犁口之间的水平距离d，从而根据每一时刻的hc、hl、θc、θl、d推算每一时刻的悬链线长度l，进一步将l与预设的悬链线长度le作差，得到长度偏差值δl，再根据长度偏差值δl控制敷缆船的放缆速度，也就是当δl为0或接近于0，则保持原放缆速度，当δl小于0，则增大放缆速度，当δl大于0，则减小放缆速度。本发明通过实时估计悬链线长度，实时调整放缆速度，进而保证海缆定余量敷设的顺利进行。
技术特征：
1.基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中，基于下式推算当前时刻的悬链线长度l：
3.根据权利要求2所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法，其特征在于，在所述步骤s3中，预设的悬链线长度le设置为：
4.根据权利要求2所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法，其特征在于，所述步骤s4具体为：
5.根据权利要求4所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法，其特征在于，采用pid控制原理根据δl控制放缆速度。
6.基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制系统，其特征在于：包括水深检测单元、角度测量单元、距离测量单元、悬链线长度计算单元、悬链线长度比较单元和放缆机控制单元；
7.根据权利要求6所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制系统，其特征在于，所述悬链线长度计算单元基于下式推算当前时刻的悬链线长度l：
8.根据权利要求7所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制系统，其特征在于，预设的悬链线长度le设置为：
9.根据权利要求8所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制系统，其特征在于，所述放缆机控制单元用于根据长度偏差值δl控制敷缆船的放缆速度，具体为：
10.根据权利要求9所述的基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制系统，其特征在于：所述放缆机控制单元采用pid控制原理根据δl控制放缆速度。
技术总结
本发明涉及海缆敷设技术领域，具体公开了一种基于恒定悬链线长度的海缆敷设控制方法及系统，本发明通过实时测量敷缆船出缆处下方垂直水深H<subgt;c</subgt;、埋设犁入犁口上方垂直水深H<subgt;l</subgt;、敷缆船出缆处海缆的入水角θ<subgt;c</subgt;、埋设犁入犁口处海缆的入犁角θ<subgt;l</subgt;，敷缆船出缆处与埋设犁入犁口之间的水平距离D，从而根据每一时刻的H<subgt;c</subgt;、H<subgt;l</subgt;、θ<subgt;c</subgt;、θ<subgt;l</subgt;、D推算每一时刻的悬链线长度L，进一步将L与预设的悬链线长度L<subgt;e</subgt;作差，得到长度偏差值ΔL，再根据长度偏差值ΔL控制敷缆船的放缆速度。本发明通过实时估计悬链线长度，实时调整放缆速度，进而保证海缆定余量敷设的顺利进行。
技术研发人员：丁兆冈,张志刚,虞乾浩,张桓钟,卢汉波,杨柳
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