【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油钻机控制，涉及一种钻机设备动态防碰安全管控系统，还涉及一种钻机设备动态防碰安全管控方法。
技术介绍
1、随着钻机自动化技术的发展，铁钻工、动力猫道、钻台机械手、泥浆盒、二层台排管装置等自动化设备已在油田推广应用。司钻人员通过集成控制系统在司钻房内对钻机各自动化设备进行远程集中控制，大幅提升了现场作业人员的安全性及钻机设备操控的便捷性。
2、但在实际钻井作业过程中，由于司钻人员需操作多个自动化设备交叉并行作业，且各自动化设备的空间轨迹存在重叠，致使设备碰撞损毁等事故时有发生，严重影响现场作业的安全性及效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种钻机设备动态防碰安全管控系统，能够避免设备碰撞损毁事故的发生，全面提升钻机设备运行的安全性。
2、本专利技术的另一目的是提供一种钻机设备动态防碰安全管控方法，根据钻机各设备实时运动状态，动态调整钻机各设备的防碰安全管控决策。
3、本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种钻机设备动态防碰安全管控系统，与钻机设备连接进行管控，包括路由器，路由器连接有触屏一体机和动态防碰控制器，路由器用于钻机设备与触屏一体机、动态防碰控制器之间网络数据的交互，触屏一体机用于各设备动态防碰安全管控配置参数的输入、动态防碰安全管控决策的显示，动态防碰控制器获取设备动态信息、调用各设备的防碰模型或故障设备防碰模型、动态防碰决策逻辑处理、各设备动态防碰控制指令转换与分发。
4、本专利技术所采用的第二种
5、步骤1，使用触屏一体机输入各设备动态防碰安全管控配置参数；
6、步骤2，触屏一体机通过路由器将各设备动态防碰安全管控配置参数发送至动态防碰控制器，动态防碰控制器通过路由器获取各设备状态信息；
7、步骤3，动态防碰控制器根据各设备状态信息判断各设备是否存在故障，并根据各设备的故障状态启用相应的设备防碰模型或故障设备防碰模型；
8、动态防碰控制器根据设备防碰模型或故障设备防碰模型在钻机全局坐标系中构建各设备的防停止速区域与防碰减速区域，完成动态防碰安全管控决策的制定；
9、步骤4，将动态防碰安全管控决策转换为防碰控制指令，动态防碰控制器通过路由器分发防碰控制指令至钻机各设备，令存在碰撞风险的设备提前减速或停止运动，确保钻机各设备的运动安全。
10、本专利技术的特点还在于，
11、动态防碰安全管控配置参数包括：输入钻机各设备的防碰停止距离；输入钻机各设备的防碰减速距离；输入取消防碰控制命令；输入忽略防碰控制命令。
12、获取设备状态信息包括：获取各设备位置信息；获取各设备实时运动状态信息；获取各设备动态防碰停止距离配置信息；获取各设备动态防碰减速距离配置信息；获取各设备的取消防碰控制命令；获取各设备的忽略防碰控制命令。
13、取消防碰控制命令用于应对钻机作业过程中的特殊工况，确保特殊工况下钻机设备的可运动，取消防碰控制命令用于长时间屏蔽该设备的动态防碰安全管控，需通过司钻人员操作完成取消防碰的启用或停用操作；
14、忽略防碰控制命令用于临时性屏蔽该设备的动态防碰安全管控，当司钻人员松开忽略防碰按钮或旋钮时，忽略防碰功能自动停用，设备恢复动态防碰安全管控。
15、设备防碰模型以钻机井口或特定点为原点o，建立全局坐标系。以设备的机械本体轮廓为基准，按设定的防碰停止距离向外扩展，构建设备防碰停止区域；以设备的机械本体轮廓为基准，按设定的防碰减速距离向外扩展，构建设备的防碰减速区域。
16、故障设备防碰模型即设备通讯中断或执行机构的位置传感器出现故障时，自动扩大设备的机械本体轮廓范围，并按设定的防碰停止距离向外扩展，构建故障设备防碰停止区域；以故障设备扩增后的机械本体轮廓为基准，按设定的防碰减速距离向外扩展，构建故障设备的防碰减速区域。
17、动态防碰安全管控决策具体为：动态防碰控制器根据各设备的防碰停止区域、防碰减速区域自动完成各设备动态防碰安全管控决策的制定，当设备a防碰减速区域中不包含设备b本体时，动态防碰控制器不干预设备a的运动；设备a防碰减速区域中包含设备b本体时，动态防碰控制器对设备a制定防碰减速决策；设备a防碰停止区域中包含设备b本体时，动态防碰控制器对设备a制定防碰停止决策；同理完成钻机设备数量大于2台时，任意设备间动态防碰安全管控决策。
18、本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术一种钻机设备动态防碰安全管控系统，针对钻机现场作业情况，避免多设备交叉并行作业过程中的碰撞事故发生，有效提升现场作业的安全性与效率；系统对钻机各设备提供取消防碰、忽略防碰两种屏蔽动态防碰安全管控的功能，确保了特殊工况下设备的可运动性。
20、本专利技术一种钻机设备动态防碰安全管控方法，使用本专利技术的一种钻机设备动态防碰安全管控系统进行管控，根据司钻人员输入的动态防碰安全管控配置参数及钻机各设备的运动状态，动态调整各设备的防碰停止区域与防碰减速区域，制定态防碰安全管控决策并分发至钻机各设备，避免设备碰撞事故的发生；司钻人员通过触屏一体机掌握钻机各设备的动态防碰安全管控决策，及时了解钻机设备交叉并行作业状态。钻机设备动态防碰安全管控系统的应用，将协助司钻人员完成钻机多设备交叉并行作业的管理，全面提升钻机现场作业的安全性及效率。
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1.一种钻机设备动态防碰安全管控系统，与钻机设备连接进行管控，其特征在于，包括路由器(3)，所述路由器(3)连接有触屏一体机(1)和动态防碰控制器(2)，所述路由器(3)用于钻机设备与触屏一体机(1)、动态防碰控制器(2)之间网络数据的交互，所述触屏一体机(1)用于各设备动态防碰安全管控配置参数的输入、动态防碰安全管控决策的显示，所述动态防碰控制器(2)获取设备动态信息、调用各设备的防碰模型或故障设备防碰模型、动态防碰决策逻辑处理、各设备动态防碰控制指令转换与分发。
2.一种钻机设备动态防碰安全管控方法，使用如权利要求1所述的一种钻机设备动态防碰安全管控系统进行管控，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求2所述的一种钻机设备动态防碰安全管控方法，其特征在于，所述动态防碰安全管控配置参数包括：输入钻机各设备的防碰停止距离；输入钻机各设备的防碰减速距离；输入取消防碰控制命令；输入忽略防碰控制命令。
4.根据权利要求2所述的一种钻机设备动态防碰安全管控方法，其特征在于，所述获取设备状态信息包括：获取各设备位置信息；获取各设备实时运动状态
5.根据权利要求2所述的一种钻机设备动态防碰安全管控方法，其特征在于，所述取消防碰控制命令用于应对钻机作业过程中的特殊工况，确保特殊工况下钻机设备的可运动，取消防碰控制命令用于长时间屏蔽该设备的动态防碰安全管控，需通过司钻人员操作完成取消防碰的启用或停用操作；
6.根据权利要求2所述的一种钻机设备动态防碰安全管控方法，其特征在于，所述设备防碰模型以钻机井口或特定点为原点O，建立全局坐标系；以设备的机械本体轮廓为基准，按设定的防碰停止距离向外扩展，构建设备防碰停止区域；以设备的机械本体轮廓为基准，按设定的防碰减速距离向外扩展，构建设备的防碰减速区域；
7.根据权利要求6所述的一种钻机设备动态防碰安全管控方法，其特征在于，所述动态防碰安全管控决策具体为：动态防碰控制器(2)根据各设备防碰的防碰停止区域、防碰减速区域自动完成各设备动态防碰安全管控决策的制定，当设备A防碰减速区域中不包含设备B本体时，动态防碰控制器(2)不干预设备A的运动；设备A防碰减速区域中包含设备B本体时，动态防碰控制器(2)对设备A制定防碰减速决策；设备A防碰停止区域中包含设备B本体时，动态防碰控制器(2)自动对设备A制定防碰停止决策；同理完成钻机设备数量大于2台时，任意设备间动态防碰安全管控决策。
...【技术特征摘要】
1.一种钻机设备动态防碰安全管控系统，与钻机设备连接进行管控，其特征在于，包括路由器(3)，所述路由器(3)连接有触屏一体机(1)和动态防碰控制器(2)，所述路由器(3)用于钻机设备与触屏一体机(1)、动态防碰控制器(2)之间网络数据的交互，所述触屏一体机(1)用于各设备动态防碰安全管控配置参数的输入、动态防碰安全管控决策的显示，所述动态防碰控制器(2)获取设备动态信息、调用各设备的防碰模型或故障设备防碰模型、动态防碰决策逻辑处理、各设备动态防碰控制指令转换与分发。
2.一种钻机设备动态防碰安全管控方法，使用如权利要求1所述的一种钻机设备动态防碰安全管控系统进行管控，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求2所述的一种钻机设备动态防碰安全管控方法，其特征在于，所述动态防碰安全管控配置参数包括：输入钻机各设备的防碰停止距离；输入钻机各设备的防碰减速距离；输入取消防碰控制命令；输入忽略防碰控制命令。
4.根据权利要求2所述的一种钻机设备动态防碰安全管控方法，其特征在于，所述获取设备状态信息包括：获取各设备位置信息；获取各设备实时运动状态信息；获取各设备动态防碰停止距离配置信息；获取各设备动态防碰减速距离配置信息；获取各设备的取消防碰控制命令；获取各设备的忽略防碰控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏辉，杨双业，张志伟，李正博，冉洋，曹童，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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