[發明專利]一種海底電力電纜敷設施工綜合控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 202011181564.1
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112271649B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 葛軍凱;陳國志;徐健;張志剛;李捍平;袁舟龍;何旭濤
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司舟山供電公司;浙江舟山海洋輸電研究院有限公司
• 主分類號: H02G1/10
• 分類號: H02G1/10;H02G9/02
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 王曉燕

1.一種海底電力電纜敷設施工綜合控制系統，其特征在于包括：中央控制模塊、轉動纜盤監控模塊、布纜受力監控模塊、埋設犁實時監控模塊、動力定位操控模塊；其中，

中央控制模塊，其與轉動纜盤監控模塊、布纜受力監控模塊、埋設犁實時監控模塊、動力定位操控模塊相連，接收設定的海纜敷設路徑、敷設速度和埋設深度信息，負責對轉動纜盤監控模塊、布纜受力監控模塊、埋設犁實時監控模塊、動力定位操控模塊進行統一集中控制，同時接收轉動纜盤監控模塊、布纜受力監控模塊、埋設犁實時監控模塊、動力定位操控模塊反饋的信號，并根據實際情況調整各部分的控制指令，實現包括海纜出纜過駁、入水釋放、海底埋設的敷設施工關鍵環節的智能化協同控制；中央控制模塊接收的反饋信號包括施工船位置、埋設犁位置、埋設速度、埋設深度、纜盤轉速、出纜張力、入水角度、入水張力；

動力定位操控模塊接受中央控制模塊發出的位置指令，根據位置指令控制施工船舶的位置軌跡，根據埋設犁實時速度動態調整施工船行進速度；

埋設犁實時監控模塊接收中央控制模塊發出的包括海纜敷設路徑、埋設深度、埋設速度的指令，根據指令操控埋設犁以一定的速度按照設定的敷設路徑及埋設深度行進，完成海纜精準敷設；同時對埋設犁的工作狀態進行實時監控，并將埋設犁速度和狀態信息反饋給中央控制模塊；

轉動纜盤監控模塊接收中央控制模塊發出的纜盤轉速指令，纜盤轉速根據海纜設定敷設速度和埋設犁實時速度計算得出，然后通過控制電機實現纜盤轉動速度的精準控制，并將纜盤轉速反饋給中央控制模塊；

布纜受力監控模塊包括船上海纜受力監控和水下海纜受力監控，實時監控海纜敷設過程中的出纜張力、入水張力、懸掛張力，并將測量信號實時反饋至中央控制模塊；當海纜受力超過設定閾值時，中央控制模塊通過控制纜盤轉速、布料機牽引力及壓力、海纜入水角度，對海纜受力進行實時修正，保證海纜受力在可控范圍，確保施工過程中海纜安全；

在工作時，中央控制模塊根據施工船位置、埋設犁位置，生成施工船位置控制指令并發送至動力定位操控模塊，動力定位操控模塊根據位置指令控制施工船位置軌跡，使施工船按照設定位置航行，同時將施工船實際位置軌跡反饋給中央控制模塊；動力定位模塊根據施工船實時速度和埋設犁實時速度，動態調整施工船行進速度；

中央控制模塊根據設定敷設路徑和埋設犁實時位置生成埋設犁位置控制指令，控制埋設犁行進軌跡；中央控制模塊根據設定敷設深度和埋設犁實時埋設深度生成埋設犁深度控制指令，控制海纜埋設深度；中央控制模塊根據設定敷設速度和埋設犁實時速度生成埋設犁速度控制指令，控制埋設犁行進速度；同時獲取埋設犁實時位置、埋設深度、行進速度信息，以便對動力定位操控模塊和轉動纜盤監控模塊進行實時調節；

中央控制模塊根據設定敷設速度和埋設犁實時速度生成纜盤轉速控制指令，控制纜盤出纜速度，使得施工船航速、埋設犁行進速度、纜盤出纜速度協調一致。

2.根據權利要求1所述的一種海底電力電纜敷設施工綜合控制系統，其特征在于：動力定位操控模塊包括自動控制子模塊、位置測量子模塊、環境傳感子模塊；位置測量子模塊通過采集包括全球導航定位、電羅經、風向風速儀的位置信號，根據中央控制模塊發出的位置指令，確定施工船舶的航行軌跡；環境傳感子模塊采集施工海域的包括風、浪、流的外部環境影響因素信息，將采集的信號傳遞給自動控制子模塊；自動控制子模塊根據位置指令和環境指令，通過控制舵槳，使施工船舶按照設定位置航行。

3.根據權利要求2所述的一種海底電力電纜敷設施工綜合控制系統，其特征在于：埋設犁狀態信息包括埋設犁的橫傾角、縱傾角、觸地狀態的姿態信息，以及包括敷設路徑和埋設深度的位置信息。

4.采用權利要求1-3任一權利要求所述的一種海底電力電纜敷設施工綜合控制系統的控制方法，其特征在于包括步驟：

1）中央控制模塊接收設定的海纜敷設路徑、敷設深度、敷設速度指令，同時啟動動力定位操控模塊、埋設犁實時監控模塊、轉動纜盤監控模塊、布纜受力監控模塊；

2）中央控制模塊根據施工船位置、埋設犁位置，生成施工船位置控制指令并發送至動力定位操控模塊，動力定位操控模塊根據位置指令控制施工船位置軌跡，使施工船按照設定位置航行，同時將施工船實際位置軌跡反饋給中央控制模塊；動力定位模塊根據施工船實時速度和埋設犁實時速度，動態調整施工船行進速度；

3）中央控制模塊根據設定敷設路徑和埋設犁實時位置生成埋設犁位置控制指令，控制埋設犁行進軌跡；中央控制模塊根據設定敷設深度和埋設犁實時埋設深度生成埋設犁深度控制指令，控制海纜埋設深度；中央控制模塊根據設定敷設速度和埋設犁實時速度生成埋設犁速度控制指令，控制埋設犁行進速度；同時獲取埋設犁實時位置、埋設深度、行進速度信息，以便對動力定位操控模塊和轉動纜盤監控模塊進行實時調節；

4）中央控制模塊根據設定敷設速度和埋設犁實時速度生成纜盤轉速控制指令，控制纜盤出纜速度，使得施工船航速、埋設犁行進速度、纜盤出纜速度協調一致，并將纜盤實時轉速反饋至中央控制模塊；

5）布纜受力監控模塊實時監控包括出纜張力、入水張力、懸掛張力的海纜受力狀態，并將實際受力情況反饋至中央控制模塊；當海纜敷設受力狀態超出設定閾值時，布纜受力監控模塊及時調整布纜機的牽引力和入水角，并調整海纜設定敷設速度，保證海纜敷設過程中的受力狀態在安全范圍。