[发明专利]一种锚泊海洋结构物锚链断裂的实时监测方法

说明书

本发明属于应用于海洋工程技术领域，一种锚泊海洋结构物锚链断裂的实时监测方法，特别提供一种基于容错控制和卫星定位系统的锚泊海洋结构物锚链断裂的实时监测方法。本发明不需要安装额外传感器，造价低廉，仅需对现有设备进行软件升级。因此，在不需要大量资金额外的投入的基础上，本方法将极大程度提高配备锚链断裂算法海上生产设备及船只数量，大大提高海洋生产和操作安全。对于已经安装了锚链断裂传感器的海洋结构物，本方法可以作为候补方案来提高整体监测系统的冗余性和稳定性。

技术领域

本发明属于应用于海洋工程技术领域，特别涉及的是一种基于容错控制和卫星定位系统的锚泊海洋结构物锚链断裂的实时监测方法。

背景技术

锚链断裂广泛发生于锚泊海洋结构物，其对操纵和生产安全造成巨大的潜在威胁。因此实时监测锚链断裂可以有效降低海洋操作及生产风险，提高安全性。尽管锚链断裂可以通过连接在锚链上的传感器检测到，然而这些额外的传感器大大增加了工程建造成本。随着如GPS、北斗等全球定位系统的发展与广泛应用。本发明的目的是提供一种基于卫星定位系统的实时断裂监测方法。本方法不仅可以应用于锚泊辅助动力定位系统，也可应用于升级传统被动锚泊船只及海洋平台。

发明内容

本发明提出一种基于容错控制和卫星定位系统的锚泊海洋结构物锚链断裂的实时监测方法。

本发明的技术方案：

一种锚泊海洋结构物锚链断裂的实时监测方法，基于容错控制和卫星定位系统的锚泊海洋结构物锚链断裂的实时监测方法，步骤如下：

该实时监测方法所用的硬件系统包括卫星定位模块、姿态模块、信号采集模块、传输模块、若干海洋锚泊结构物动力学分析模型和运算模块；

所述的锚泊海洋结构物包括浮式/生产储油装置、动力定位钻井船、工程船、浮式电站、张力腿平台和浮式风机；

所述的卫星定位模块为北斗或GPS，锚泊海洋结构物中安装动力定位系统，动力定位系统内含的惯性导航系统和卫星定位系统通过传感器判定锚泊海洋结构物的实时位置；

所述的姿态模块为测量锚泊海洋结构物姿态角的传感器，如陀螺仪；

信号采集模块用于采集卫星定位模块和姿态模块输出的信号；

传输模块将信号采集模块采集到的信号传输到运算模块；

运算模块包括观测器组模块、信号监测模块和逻辑跳转模块；

观测器组模块由若干个观测器组成，每个观测器利用不同情境下的海洋锚泊结构物动力学分析模型对信号采集模块采集的信号进行滤波与观测，并输出观测值，观测器组模块输出一组观测值；

信号监测模块利用输出的一组观测值，输出供逻辑跳转模块判断锚泊海洋结构物当前情境的信号；

逻辑跳转模块根据信号监测模块输出的信号判断并输出此时相对应的情境；

所述的锚泊方法包括重力型悬链线式和张紧式。

(1)已知锚泊海洋结构物2位置、锚6在水下的位置及锚链5的长度，则根据锚链5对应的张力曲线，估算出此时刻锚链5的张力；

(2)假设锚泊海洋结构物2设有N根锚链5，则需要设置N+1个观测器，其中，N个观测器分别对应N根锚链5，观测器0用于观测全部锚链5的实时状态；