基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，包括：中央处理单元，位置监控单元，位置监控单元用于检测和提供工程船的预定时刻的位置姿态信息和艏向信息，并将工程船的预定时刻的位置姿态信息和艏向信息提供给中央处理单元；人工数据输入单元，人工数据输入单元与所述中央处理单元连接，并可通过人工输入的方式向中央处理单元提供管道模型数据；以及显示单元，显示单元与所述中央处理单元连接，并根据中央处理单元提供的处理后的数据显示管道动态响应数据。根据本发明专利技术的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，调用安装船的运动测量设备、工况测量设备测得的实时数据，给有限元软件并控制其计算得到管道的动态响应，能更准确的计算管道的真实响应，便于施工人员决策。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程船
，具体而言，特别涉及一种基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统。
技术介绍
海底管道的铺设过程中，安装船会在环境载荷作用下运动，进而对管道施加动态载荷，为了更好的完成海底管道的铺设，需要对此载荷进行评估指导铺设作业。相关技术中，为了提高海底管道的铺设效率，采用的解决办法是在安装设计阶段使用商业有限元软件计算出各种环境条件下的管道动态载荷，再根据许用管道动态载荷给出许用的天气窗口，从而指导海底管道铺设作业。但是，采用这种方法，需要使用规则波最大波高和安装船RAO计算安装船的运动，从而使结果偏于保守，使得海底管道铺设施工更加依赖于海况的判断，不利于加大铺管作业的天气窗口，进而使得安装成本增高。此外，这种方法不便于对铺设过程中安装船各种运动情况下的管道受力状态实时评估。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本专利技术需要提供一种能更准确的计算管道的真实响应，便于施工人员决策的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统。根据本专利技术实施例的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，包括：中央处理单元，所述中央处理单元用于修正计算模型管道上端坐标和管道锚固点坐标计算管道动态载荷数据；接收传感器数据、人工数据等对管道在各种载荷工况下进行有限元分析并对重要结果存储于数据库；位置监控单元，所述位置监控单元用于检测和提供工程船的预定时刻的位置姿态信息和艏向信息，并将所述工程船的预定时刻的位置信息和艏向信息提供给所述中央处理单元；人工数据输入单元，所述人工数据输入单元与所述中央处理单元连接，并可通过人工输入的方式向所述中央处理单元提供管道模型数据；以及显示单元，所述显示单元与所述中央处理单元连接，并根据所述中央处理单元提供的处理后的数据显示管道动态载荷数据，其中，所述管道上端坐标根据如下公式进行计算：XA＝x+xv·cosh-yv·sinhYA＝y+yv·cosh+xv·sinh其中，所述管道锚固点坐标根据如下公式进行计算：XB＝XA-(L+100)·coshYB＝XA-(L+100)·sinhAB＝180°+h其中，XA为管道上端横坐标，x为工程船水平横坐标，xv为管道上端相对于工程船的水平横坐标，yv为管道上端相对于工程船的水平纵坐标，h为艏向，YA为管道上端纵坐标，y为工程船水平纵坐标，XB为管道锚固点横坐标，XB为管道锚固点纵坐标，L为管道上端到管道锚固点之间管道在水平面的投影的长度，AB为管道锚固点处嵌固件方位角。根据本专利技术的实施例的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，该系统可以将测量硬件设备、管道铺设有限元计算软件Orcaflex集成在一起。调用安装船的运动测量设备、工况测量设备测得的实时数据，给有限元软件并控制其计算得到管道的动态响应，是一种“准实时“的分析系统，即读取一段时间的测量数据进行计算并输出后再读取一段进行计算的循环过程。这种方案计算的管道动态响应是基于测得的安装船的真实运动数据(而非波浪理论间接计算产生保守计算误差)，及海况数据(用于管道载荷计算)，因而能更准确的计算管道的真实响应，便于施工人员决策。根据本专利技术的一个实施例，所述位置监控单元每间隔相同的预定时间，向中央处理单元提供工程船的位置信息和艏向信息。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括张紧器张力监控单元，所述张紧器张力监控单元与所述中央处理单元连接用于将所述管道上端的张紧力信息提供给所述中央处理单元。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括测波雷达，所述测波雷达与所述中央处理单元连接，用于将实时的海况数据提供给所述中央处理单元。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括测流设备，所述测流设备与所述中央处理单元连接，用于向所述中央处理单元提供流速信息。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，所述测流设备为声学多普勒流速剖面仪。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括水深测量设备，所述水深测量设备与所述中央处理单元连接，用于提供水深信息给所述中央处理单元。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括与所述中央处理设备连接的测距声纳，所述测距声纳用于测量托管架尾端与管道的间隙。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括无人遥控潜水器，所述无人遥控潜水器与所述中央处理单元连接，以通过中央处理单元处理后将水下信息显示在所述显示单元上。根据本专利技术的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括水下机器人，所述水下机器人与所述中央处理单元连接。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，其特征在于，包括：中央处理单元，所述中央处理单元用于修正计算模型管道上端坐标和管道锚固点坐标；接收传感器数据、人工数据等对管道在各种载荷工况下进行有限元分析并对重要结果存储于数据库；位置监控单元，所述位置监控单元用于检测和提供工程船的预定时刻的位置姿态信息和艏向信息，并将所述工程船的预定时刻的位置姿态信息和艏向信息提供给所述中央处理单元；人工数据输入单元，所述人工数据输入单元与所述中央处理单元连接，并可通过人工输入的方式向所述中央处理单元提供管道模型数据；以及显示单元，所述显示单元与所述中央处理单元连接，并根据所述中央处理单元提供的处理后的数据显示管道动态响应数据，其中，所述管道上端坐标根据如下公式进行计算：XA＝x+xv·cosh‑yv·sinhYA＝y+yv·cosh+xv·sinh其中，所述管道锚固点坐标根据如下公式进行计算：XB＝XA‑(L+100)·coshYB＝XA‑(L+100)·sinhAB＝180°+h其中，XA为管道上端横坐标，x为工程船水平横坐标，xv为管道上端相对于工程船的水平横坐标，yv为管道上端相对于工程船的水平纵坐标，h为艏向，YA为管道上端纵坐标，y为工程船水平纵坐标，XB为管道锚固点横坐标，XB为管道锚固点纵坐标，L为管道上端到管道锚固点之间管道在水平面的投影的长度，AB为管道锚固点处嵌固件方位角。...

【技术特征摘要】
1.一种基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，其特征在于，包
括：
中央处理单元，所述中央处理单元用于修正计算模型管道上端坐标和管道
锚固点坐标；接收传感器数据、人工数据等对管道在各种载荷工况下进行有限
元分析并对重要结果存储于数据库；
位置监控单元，所述位置监控单元用于检测和提供工程船的预定时刻的位
置姿态信息和艏向信息，并将所述工程船的预定时刻的位置姿态信息和艏向信
息提供给所述中央处理单元；
人工数据输入单元，所述人工数据输入单元与所述中央处理单元连接，并
可通过人工输入的方式向所述中央处理单元提供管道模型数据；以及
显示单元，所述显示单元与所述中央处理单元连接，并根据所述中央处理
单元提供的处理后的数据显示管道动态响应数据，
其中，所述管道上端坐标根据如下公式进行计算：
XA＝x+xv·cosh-yv·sinh
YA＝y+yv·cosh+xv·sinh
其中，所述管道锚固点坐标根据如下公式进行计算：
XB＝XA-(L+100)·cosh
YB＝XA-(L+100)·sinh
AB＝180°+h
其中，XA为管道上端横坐标，x为工程船水平横坐标，xv为管道上端相对
于工程船的水平横坐标，yv为管道上端相对于工程船的水平纵坐标，h为艏向，

\tYA为管道上端纵坐标，y为工程船水平纵坐标，XB为管道锚固点横坐标，XB为
管道锚固点纵坐标，L为管道上端到管道锚固点之间管道在水平面的投影的长
度，AB为管道锚固点处嵌固件方位角。
2.根据权利要求1所述的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，
其特征在于，所述位置监控单元每间隔相同的预定时间，向中央处理单元提供
工程船的位置姿态信息和艏向信息。
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，王法承，张益公，罗勇，王晋，朱晓环，高爽，汤珂，孟祥伟，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，海洋石油工程股份有限公司，北京高泰深海技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11