一种深海智能钻机中央控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种深海智能钻机中央控制系统，包括水上部分和水下部分，水上部分包括操控台模块、甲板配电模块和甲板主控模块，甲板主控模块包括水上交换机，通过水上交换机将甲板主控模块和甲板配电模块组建成工业以太网进行通讯；水下部分包含水下辅助控制仓模块、水下配电模块和水下主控仓模块，水下主控仓模块包括密闭且耐高压的主控仓体、以及设于主控仓体内的水下交换机，通过水下交换机将水下主控仓模块、水下配电模块及水下辅助控制仓模块的照明灯控制器组建成工业以太网进行通讯。本发明专利技术通过采用模块化设计，使整个系统既能满足各个模块相对独立利于扩展，又使整个系统形成一个有机的整体，以满足深海智能钻机作业的需求。

A central control system for deep sea intelligent drilling rig

The invention discloses a central control system of a deep-sea intelligent drilling rig, which comprises a water part and an underwater part. The water part comprises an operation console module, a deck distribution module and a deck main control module. The deck main control module comprises a water exchange, and the deck main control module and a deck distribution module are formed into an industry through a water exchange. The underwater part includes the underwater auxiliary control warehouse module, the underwater distribution module and the underwater main control warehouse module. The underwater main control warehouse module includes the closed and high-voltage-resistant main control warehouse, and the underwater switch in the main control warehouse. Through the underwater switch, the underwater main control warehouse module, the underwater distribution module and the underwater main control warehouse module. The lighting controller of the auxiliary auxiliary control module is set up for industrial Ethernet to communicate. By adopting modular design, the whole system can not only satisfy the relative independence of each module for expansion, but also form an organic whole of the whole system to meet the needs of deep-sea intelligent drilling rig operation.

【技术实现步骤摘要】
一种深海智能钻机中央控制系统
本专利技术涉及海底勘探装备
，尤其是涉及一种深海智能钻机中央控制系统。
技术介绍
在海底蕴藏着种类繁多、储量巨大的各类矿产资源，其中金、银、钴等贵金属和战略资源储量多于陆地储量。目前中国金属矿产资源对外依赖程度较高，供需缺口矛盾已成为制约中国经济发展的因素之一，随着金属价格的走高，海洋矿产资源勘探成为必然选择。深海钻机作为重要的勘探装备，能够在海底钻取地质岩心样品，现在的深海钻机大多是通过人工远程操作，在科考船的后甲板通过船体配备的深海装备用绞车通过A型架将深海钻机下放到海底，下放深海钻机的缆绳不仅仅具备沉重的能力，在缆绳内部还有光纤和电缆，科考船和下放到海底的深海钻机可以通过这根缆绳进行光纤通信和电力输送。但现有深海钻机的控制过程简单，控制方法单一，都是凭借操作员的经验选取参数进行深海钻进作业，效率低，操作员劳动强度大，而且科考船与深海钻机各个部分相对较分散，整体联动与可靠性底。目前还没有一套完整的针对深海钻机作业的智能控制体系。现有深海钻机控制系统的各个部分相对分散，未能对控制系统的各个部分信息进行集中处理分析，系统整体性差，系统的稳定性可靠性差；其次，现有的深海钻机的钻进作业属于开环控制，控制精度低，安装于深海钻机的控制器信息处理能力有限，重要的钻进过程需要甲板机进行辅助控制，容易引起控制的滞后。深海地形复杂，水压巨大、腐蚀性强，给海洋矿产资源开发带来巨大难度。从国际国内来看，现有的深海钻机智能化程度低，面对海底复杂的作业环境，非智能化的深海钻机越来越难以满足深海资源勘探与开发的需求。实现深海钻机的智能化是未来深海资源勘探装备的必然趋势。开发与研制适用于深海探矿的智能化设备具有广阔的市场前景。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种深海智能钻机中央控制系统，通过采用模块化设计，使整个系统既能满足各个模块相对独立利于扩展，又使整个系统形成一个有机的整体，以满足深海智能钻机作业的需求。为实现上述目的，本专利技术提供一种深海智能钻机中央控制系统，包括水上部分和水下部分，所述水上部分和水下部分通过科考船配备的光电复合缆连接，所述光电复合缆用于水上部分和水下部分之间的通讯和能量传输；所述水上部分包括操控台模块、甲板配电模块和甲板主控模块，其中：所述操控台模块与所述甲板主控模块通信连接，用于进行信息显示及向甲板主控模块发送控制指令；所述甲板配电模块用于为整个深海智能钻机中央控制系统提供电能；所述甲板主控模块包括水上交换机，通过所述水上交换机将所述甲板主控模块和甲板配电模块组建成工业以太网进行通讯；所述水下部分包含水下辅助控制仓模块、水下配电模块和水下主控仓模块，其中：所述水下辅助控制仓模块包括密闭且充有油的辅助控制仓体、及设于所述辅助控制仓体内的照明灯控制器，所述照明灯控制器用于通过接收来自操控台模块的开关信号控制水下照明灯的开关；所述水下配电模块通过所述光电复合缆与所述甲板配电模块连接，用于将来自甲板配电模块的高压控制电转换成低压控制电后为水下控制设备提供电能；所述水下主控仓模块通过所述光电复合缆与所述甲板主控模块通信，所述水下主控仓模块包括密闭且耐高压的主控仓体、以及设于所述主控仓体内的水下交换机，通过所述水下交换机将所述水下主控仓模块、水下配电模块及水下辅助控制仓模块的照明灯控制器组建成工业以太网进行通讯。优选地，所述水下主控仓模块还包括设于所述主控仓体内的传感器数据采集卡、控制主板、水下视频光端机、水下波分复用器和水下控制信息光端机；所述水下控制信息光端机同时与水下交换机和水下波分复用器通信连接，用于将水下交换机传送过来的控制信号的电信号转换成包含控制信息的光信号后传送给水下波分复用器；所述水下视频光端机与水下波分复用器通信连接，用于将水下摄像机传送过来的视频信号的电信号转换成包含视频信息的光信号后传送给水下波分复用器；所述水下波分复用器用于将包含控制信息的光信号和包含视频信息的光信号进行复用合并后通过光电复合缆传送给甲板主控模块；所述传感器数据采集卡与所述控制主板通信连接，用于采集安装于深海智能钻机上的传感器组的数据，并将数据传送至控制主板；所述控制主板与所述水下交换机通信连接，用于按照控制要求对信息进行处理。优选地，所述水下辅助控制仓模块还包括设于辅助控制仓体内的辅仓主板、高速开关阀控制器、比例阀控制器及开关液压阀控制器；所述辅仓主板与所述控制主板通信连接，且所述辅仓主板还同时与高速开关阀控制器、比例阀控制器及开关液压阀控制器通讯连接，用于接收来自控制主板的控制信号，并将控制信息传递给高速开关阀控制器、比例阀控制器及开关液压阀控制器。优选地，所述水下配电模块包括水下降压变压器、水下低压配电仓、水下配电控制器和伺服电机驱动器；所述水下降压变压器通过光电复合缆与甲板配电模块连接，用于将光电复合缆传送过来的高压控制电转换成低压控制电之后输送给水下低压配电仓和伺服电机驱动器；所述水下配电控制器同时与所述水下低压配电仓和伺服电机驱动器通信连接，用于对水下低压配电仓和伺服电机驱动器进行控制；所述水下配电控制器通过与水下交换机相连并入以太网；所述水下低压配电仓为水下控制设备提供电能。优选地，所述甲板主控模块还包括工控计算机、水上控制信号光端机、水上波分复用器，水上视频光端机及录像机，其中：所述水上波分复用器通过光电复合缆与水下波分复用器连接，并同时与水上控制信号光端机和水上视频光端机通信连接，用于将集合在一根光纤上的包含控制信息的光信号和包含视频信息的光信号分成两路分别送往水上控制信号光端机和水上视频光端机；所述水上控制信号光端机与所述水上交换机通信连接，用于将包含控制信息的光信号转换成控制信号的电信号的通过水上交换机传给工控计算机；所述水上视频光端机与所述录像机通信连接，用于把包含视频信息的光信号转成多路视频信息传送至录像机并通过录像机进行存储；所述工控计算机同时与所述水上交换机和录像机通信连接，用于通过水上交换机接收信息并对信息进行流通管理分配，并用于将录像机传送过来视频信息加上水深和GPS信息后发送给操控台模块进行显示。优选地，所述甲板配电模块包括科考船控供电中心、水上配电控制器、供电柜、第一升压变压器和第二升压变压器，其中：所述科考船控供电中心与供电柜连接，用于提供总电源并通过供电柜供往各个部分；所述供电柜内配置有驱动电机用的变频器在内的多种电路保护装置和电参数传感器；所述水上配电控制器同时与供电柜和水上交换机通信连接，用于对供电柜进行控制以及通过水上交换机与甲板主控模块通信；所述第一升压变压器与供电柜连接，用于将供电柜提供的船用电升压后通过光电复合缆传至水下降压变压器；所述第二升压变压器与供电柜连接，用于将供电柜提供的船用电升压后通过光电复合缆接入水下配电模块后直接驱动深海智能钻机的电机。优选地，所述操控台模块包括液晶显示平台、PLC、手柄及操作按钮控制板、以及触摸屏，其中：所述液晶显示平台与工控计算机连接，用于接收工控计算机传送过来的视频信息以显示在深海底拍摄到的图像数据；所述手柄及操作按钮控制板与PLC连接，用于输入操作指令并发送给PLC；所述触摸屏与PLC连接，用于显示系统信息和输入操作指令；所述PLC与工控计算机连接，用于触摸屏与工控计算机之间的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海智能钻机中央控制系统，其特征在于，所述深海智能钻机中央控制系统包括水上部分和水下部分，所述水上部分和水下部分通过科考船配备的光电复合缆连接，所述光电复合缆用于水上部分和水下部分之间的通讯和能量传输；所述水上部分包括操控台模块、甲板配电模块和甲板主控模块，其中：所述操控台模块与所述甲板主控模块通信连接，用于进行信息显示及向甲板主控模块发送控制指令；所述甲板配电模块用于为整个深海智能钻机中央控制系统提供电能；所述甲板主控模块包括水上交换机，通过所述水上交换机将所述甲板主控模块和甲板配电模块组建成工业以太网进行通讯；所述水下部分包含水下辅助控制仓模块、水下配电模块和水下主控仓模块，其中：所述水下辅助控制仓模块包括密闭且充有油的辅助控制仓体、及设于所述辅助控制仓体内的照明灯控制器，所述照明灯控制器用于通过接收来自操控台模块的开关信号控制水下照明灯的开关；所述水下配电模块通过所述光电复合缆与所述甲板配电模块连接，用于将来自甲板配电模块的高压控制电转换成低压控制电后为水下控制设备提供电能；所述水下主控仓模块通过所述光电复合缆与所述甲板主控模块通信，所述水下主控仓模块包括密闭且耐高压的主控仓体、以及设于所述主控仓体内的水下交换机，通过所述水下交换机将所述水下主控仓模块、水下配电模块及水下辅助控制仓模块的照明灯控制器组建成工业以太网进行通讯。...

【技术特征摘要】
1.一种深海智能钻机中央控制系统，其特征在于，所述深海智能钻机中央控制系统包括水上部分和水下部分，所述水上部分和水下部分通过科考船配备的光电复合缆连接，所述光电复合缆用于水上部分和水下部分之间的通讯和能量传输；所述水上部分包括操控台模块、甲板配电模块和甲板主控模块，其中：所述操控台模块与所述甲板主控模块通信连接，用于进行信息显示及向甲板主控模块发送控制指令；所述甲板配电模块用于为整个深海智能钻机中央控制系统提供电能；所述甲板主控模块包括水上交换机，通过所述水上交换机将所述甲板主控模块和甲板配电模块组建成工业以太网进行通讯；所述水下部分包含水下辅助控制仓模块、水下配电模块和水下主控仓模块，其中：所述水下辅助控制仓模块包括密闭且充有油的辅助控制仓体、及设于所述辅助控制仓体内的照明灯控制器，所述照明灯控制器用于通过接收来自操控台模块的开关信号控制水下照明灯的开关；所述水下配电模块通过所述光电复合缆与所述甲板配电模块连接，用于将来自甲板配电模块的高压控制电转换成低压控制电后为水下控制设备提供电能；所述水下主控仓模块通过所述光电复合缆与所述甲板主控模块通信，所述水下主控仓模块包括密闭且耐高压的主控仓体、以及设于所述主控仓体内的水下交换机，通过所述水下交换机将所述水下主控仓模块、水下配电模块及水下辅助控制仓模块的照明灯控制器组建成工业以太网进行通讯。2.如权利要求1所述的深海智能钻机中央控制系统，其特征在于，所述水下主控仓模块还包括设于所述主控仓体内的传感器数据采集卡、控制主板、水下视频光端机、水下波分复用器和水下控制信息光端机；所述水下控制信息光端机同时与水下交换机和水下波分复用器通信连接，用于将水下交换机传送过来的控制信号的电信号转换成包含控制信息的光信号后传送给水下波分复用器；所述水下视频光端机与水下波分复用器通信连接，用于将水下摄像机传送过来的视频信号的电信号转换成包含视频信息的光信号后传送给水下波分复用器；所述水下波分复用器用于将包含控制信息的光信号和包含视频信息的光信号进行复用合并后通过光电复合缆传送给甲板主控模块；所述传感器数据采集卡与所述控制主板通信连接，用于采集安装于深海智能钻机上的传感器组的数据，并将数据传送至控制主板；所述控制主板与所述水下交换机通信连接，用于按照控制要求对信息进行处理。3.如权利要求2所述的深海智能钻机中央控制系统，其特征在于，所述水下辅助控制仓模块还包括设于辅助控制仓体内的辅仓主板、高速开关阀控制器、比例阀控制器及开关液压阀控制器；所述辅仓主板与所述控制主板通信连接，且所述辅仓主板还同时与高速开关阀控制器、比例阀控制器及开关液压阀控制器通讯连接，用于接收来自控制主板的控制信号，并将控制信息传递给高速开关阀控制器、比例阀控制器及开关液压阀控制器。4.如权利要求2所述的深海智能钻机中央控制系统，其特征在于，所述水下配电模块包括水下降压变压器、水下低压配电仓、水下配电控制器和伺服电机驱动器；所述水下降压变压器通过光电复合缆与甲板配电模块连接，用于将光电复合缆传送过来的高压控制电转换成低压...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯井宝，高宇清，宋其新，左立标，胡长虹，臧龙，张伟，艾杨，徐立，丁六怀，吴友华，王荣耀，陈秉正，徐俊杰，李江明，廖逍钊，李静伟，
申请(专利权)人：长沙矿山研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43