[發(fā)明專利]一種基于環(huán)境參數(shù)分析的海洋地質(zhì)絞車控制系統(tǒng)及控制方法

有效

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• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104310258B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王培剛;張洪欣;段康弘;張麗婷;楊敏;宋士林;馬龍;于灝;劉婷婷;張震
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局北海海洋技術(shù)保障中心
• 主分類號: B66D1/48
• 分類號: B66D1/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋科考及海底探測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于環(huán)境參數(shù)分析的海洋地質(zhì)絞車的控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

海洋地質(zhì)絞車在海洋科考尤其是海洋地質(zhì)取樣方面有著廣泛的運用。海洋地質(zhì)絞車的控制包括收放纜模式選擇、排攬速度控制、絞車制動控制三個主要方面。當(dāng)前海洋地質(zhì)科考過程中，海洋地質(zhì)絞車控制完全由人工來完成。在實際的控制過程中存在以下向題：(1)通過對講機或人工傳話方式了解當(dāng)前船舶信息：船首向、船速、GPS信息等，還有作業(yè)海域環(huán)境參數(shù)：水深、流速、流向等。信息的實時性難以保障，影響絞車操作員對于排纜速度和接近取樣海底時絞車制動的控制。(2)海洋科考和海底取樣過程中，海域深度經(jīng)常在5000m以上，導(dǎo)致海洋地質(zhì)絞車控制過程持續(xù)時間較長，加之海況、流向等突變性較強，導(dǎo)致絞車操作員工作狀態(tài)難以持續(xù)保持。(3)突發(fā)情況發(fā)生時，絞車操作員通常是根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗來確定排纜速度變化或者是否進行緊急制動，缺乏明確統(tǒng)一的判別規(guī)則和方法，容易造成操作失誤，造成不必要的損失。

因此，非常需要提出一種能夠根據(jù)海底環(huán)境狀況進行自動控制的海洋地質(zhì)絞車控制系統(tǒng)，代替人工控制，更適時準(zhǔn)確安全有效地進行控制。以便更好地完成海洋科考和海洋地質(zhì)取樣工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種基于環(huán)境參數(shù)分析的海洋地質(zhì)絞車控制系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)自動化控制，能夠滿足長時間、無人值守的需要，并且可以自動完成絞車控制命令的決策、發(fā)送、執(zhí)行的操作。具有可擴展性、可維護性、可移植性和可復(fù)用性。

本發(fā)明的基于環(huán)境參數(shù)分析的海洋地質(zhì)絞車控制系統(tǒng)及控制方法，該地質(zhì)絞車控制系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)模型設(shè)計方法，以及功能模塊化手段，實現(xiàn)絞車控制過程的自動化：對絞車控制中收放纜模式選擇、排纜速度、絞車制動三個主要流程實現(xiàn)自動化控制，能夠滿足長時間、無人值守的需要。該海洋地質(zhì)絞車控制系統(tǒng)接收船載設(shè)備的船舶信息數(shù)據(jù)：GPS位置、船首向等、調(diào)查設(shè)備數(shù)據(jù)：流速、流向等，以及絞車運行數(shù)據(jù)：出攬長度、排攬速度、纜繩張力等；自動完成絞車控制命令的決策、發(fā)送、執(zhí)行的操作。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于環(huán)境參數(shù)分析的海洋地質(zhì)絞車控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括以下三個部分：

(1)數(shù)據(jù)測控設(shè)備：其中設(shè)有：

海洋地質(zhì)絞車數(shù)據(jù)獲取組件，其包括纜繩張力傳感器、出纜速度傳感器、纜繩長度測量器；

海洋調(diào)查設(shè)備數(shù)據(jù)獲取組件，其中各設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接口RJ-45與絞車信息服務(wù)器進行信號連接；

船舶信息收集組件，其包括GPS定位儀、羅經(jīng)、氣象儀、航速儀、多普勒聲學(xué)剖面儀以及測深儀；所述船舶信息收集組件中各設(shè)備通過串口接口RS-232與船舶信息服務(wù)器進行信號連接；其中的多普勒聲學(xué)剖面儀以及測深儀分別通過串口接口RS-232與絞車信息服務(wù)器進行信號連接；

(2)數(shù)據(jù)處理設(shè)備：包括由計算機構(gòu)成的數(shù)據(jù)中心工作站和數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器；所述數(shù)據(jù)中心工作站通過所述數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器與所述絞車信息服務(wù)器、船舶信息服務(wù)器進行接收信號連接，并與所述數(shù)絞車控制設(shè)備進行信號輸出連接；數(shù)據(jù)處理設(shè)備的功能是接收絞車數(shù)據(jù)、海洋數(shù)據(jù)與船舶數(shù)據(jù)，對上述數(shù)據(jù)進行處理，形成絞車控制指令并發(fā)送給絞車控制設(shè)備；

(3)絞車控制設(shè)備：設(shè)有絞車控制工控機及絞車控制執(zhí)行單元；工控機為市售工控機，絞車控制執(zhí)行單元設(shè)有絞車啟動控制執(zhí)行單元、絞車制動控制執(zhí)行單元、絞車前進控制執(zhí)行單元、絞車后退控制執(zhí)行單元、絞車放纜控制執(zhí)行單元、絞車收纜控制執(zhí)行單元；絞車控制設(shè)備的主要功能是接收數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供的絞車控制指令，并將控制指令變成對絞車進行相應(yīng)操作的動作。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了船舶信息收集組件、海洋調(diào)查設(shè)備數(shù)據(jù)獲取組件、海洋地質(zhì)絞車數(shù)據(jù)獲取組件完成相應(yīng)數(shù)據(jù)收集。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了控制方法依次包括以下步驟：

步驟一：參數(shù)信息獲取步驟：所述參數(shù)信息包括狀態(tài)運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)；