一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞方法和系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及海洋平臺(tái)起重機(jī)群監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

海洋平臺(tái)起重機(jī)主要是在海洋平臺(tái)上使用的起重機(jī)，是一種海洋平臺(tái)裝卸貨物和吊運(yùn)人員到平臺(tái)上面的設(shè)備，是海洋石油生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)和安全設(shè)備之一，其安全可靠性、可維修性、可抗風(fēng)性及耐腐蝕性要求很高。它具有起重能力大，操縱方便，耐沖擊，制動(dòng)性能好，安全可靠，裝卸貨效率高與對(duì)貨物的適應(yīng)性好等特點(diǎn),它和陸用起重機(jī)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不同，由于海面環(huán)境惡劣所以海洋平臺(tái)起重機(jī)采用的安全系數(shù)一般在10倍，而陸用起重機(jī)一般采用的安全系數(shù)為2-3倍,所以防撞監(jiān)控尤其重要。隨著海洋平臺(tái)工程項(xiàng)目的工作覆蓋面積越來越大、工作進(jìn)度要求越來越快，往往需要布置很多海洋平臺(tái)起重機(jī)，海洋平臺(tái)起重機(jī)碰撞事故時(shí)有發(fā)生。因此，保證海洋平臺(tái)起重機(jī)施工中的安全，防止海洋平臺(tái)起重機(jī)發(fā)生碰撞，是使用海洋平臺(tái)起重機(jī)時(shí)需要注意的重大問題。

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)群的防碰撞問題進(jìn)行了一定的研究。比如可以采用一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群區(qū)域防碰撞監(jiān)控裝置，該裝置將嵌入式單片機(jī)安裝在海洋平臺(tái)起重機(jī)側(cè)控制臺(tái)上與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無線連接裝置配合，依據(jù)海洋平臺(tái)起重機(jī)群發(fā)過來的狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷海洋平臺(tái)起重機(jī)群內(nèi)的海洋平臺(tái)起重機(jī)是否有碰撞危險(xiǎn)；或者建立一種能保證各個(gè)海洋平臺(tái)起重機(jī)之間信息 正常交互和當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)能夠按一定協(xié)議恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通訊的系統(tǒng)，確保海洋平臺(tái)起重機(jī)群中海洋平臺(tái)起重機(jī)之間不發(fā)生碰撞事故。上述方法都只能防止海洋平臺(tái)起重機(jī)之間發(fā)生碰撞，而沒有考慮到作業(yè)現(xiàn)場的其他的障礙物，難以避免海洋平臺(tái)起重機(jī)與周邊建筑物及其他障礙物不發(fā)生碰撞，難以真正確保海洋平臺(tái)起重機(jī)在施工時(shí)的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞方法和系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)難以保證海洋平臺(tái)起重機(jī)施工安全的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞方法，包括以下步驟：

步驟1，利用Zigbee Network采集海洋平臺(tái)起重機(jī)群的碰撞參數(shù)，所述碰撞參數(shù)包括環(huán)境參數(shù)和海洋平臺(tái)起重機(jī)群中所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)；

步驟2，根據(jù)所述碰撞參數(shù)，建立防碰撞模型，并利用防碰撞模型對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)群的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞，若會(huì)發(fā)生碰撞，則生成碰撞報(bào)警信息；

步驟3，根據(jù)所述碰撞報(bào)警信息控制海洋平臺(tái)起重機(jī)改變運(yùn)行軌跡。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的海洋平臺(tái)起重機(jī)防碰撞方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)群信息采集和海洋平臺(tái)起重機(jī)群管理，防止海洋平臺(tái)起重機(jī)群內(nèi)海洋平臺(tái)起重機(jī)之間發(fā)生碰撞，同時(shí)也防止海洋平臺(tái)起重機(jī)與周邊建筑物及其他障礙物發(fā)生碰撞，有效提高防碰撞方法的可靠性。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述環(huán)境參數(shù)包括海洋平臺(tái)起重機(jī)工作環(huán)境的風(fēng)速信息、障礙物的位置信息和/或周邊建筑的位置信息；所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù) 包括海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的重量信息、海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的高度信息、海洋平臺(tái)起重機(jī)塔臂的旋轉(zhuǎn)角度信息和/或海洋平臺(tái)起重機(jī)所處的位置信息。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：本進(jìn)一步技術(shù)方案綜合考慮了海洋平臺(tái)起重機(jī)的各種碰撞參數(shù)，能夠更加全面有效的對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)進(jìn)行保護(hù)，不僅防止海洋平臺(tái)起重機(jī)群內(nèi)海洋平臺(tái)起重機(jī)之間發(fā)生碰撞，同時(shí)也防止海洋平臺(tái)起重機(jī)與周邊建筑物及其他障礙物發(fā)生碰撞。

進(jìn)一步，所述碰撞報(bào)警信息包括碰撞時(shí)間、碰撞位置、發(fā)生碰撞的海洋平臺(tái)起重機(jī)編號(hào)和用于改變海洋平臺(tái)起重機(jī)運(yùn)行軌跡的控制指令。

進(jìn)一步，所述步驟2具體為：

建立三維坐標(biāo)系；

根據(jù)所述碰撞參數(shù)，在三維坐標(biāo)系中顯示海洋平臺(tái)起重機(jī)群中所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的分布、運(yùn)行狀態(tài)和周邊建筑和/或障礙物，建立防碰撞模型；

根據(jù)所述防碰撞模型模擬所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行軌跡和未來運(yùn)行軌跡，判斷海洋平臺(tái)起重機(jī)之間以及海洋平臺(tái)起重機(jī)與障礙物、周邊建筑之間是否會(huì)發(fā)生碰撞，若會(huì)發(fā)生碰撞，則計(jì)算碰撞發(fā)生的時(shí)間和位置，生成碰撞報(bào)警信息。

進(jìn)一步，步驟3具體為：

在將發(fā)生碰撞的海洋平臺(tái)起重機(jī)的控制界面上，以語音方式顯示所述碰撞報(bào)警信息，并以聲光方式提示駕駛員改變海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡；

判斷所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡是否按照防碰撞指令改變，若是，則繼續(xù)監(jiān)控所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，直到消除碰撞隱患；若否，則將所述碰撞報(bào)警信息發(fā)送給對(duì)應(yīng)海洋平臺(tái)起重機(jī)的控制終端，自動(dòng)控制海洋平臺(tái)起重機(jī)的伸縮電機(jī)繼電器和回轉(zhuǎn)電機(jī)繼電器，改變海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：本進(jìn)一步技術(shù)方案采用兩種方式改變海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡，當(dāng)駕駛員忽視了所述聲光碰撞報(bào)警信息時(shí)，還可以通過海洋平臺(tái)起重機(jī)的控制終端自動(dòng)改變海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡，更加有效提高本發(fā)明防碰撞方法的可靠性。

一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞系統(tǒng)，包括Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器和設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)上的控制終端，

所述Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)用于利用Zigbee Network采集海洋平臺(tái)起重機(jī)群的碰撞參數(shù)，所述碰撞參數(shù)包括環(huán)境參數(shù)和所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)；

所述計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器用于根據(jù)所述碰撞參數(shù)，建立防碰撞模型，并利用防碰撞模型對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)群的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞，若會(huì)發(fā)生碰撞，則生成碰撞報(bào)警信息；

所述控制終端用于根據(jù)所述碰撞報(bào)警信息控制海洋平臺(tái)起重機(jī)改變運(yùn)行軌跡。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性好，簡單易用，有效的提高了海洋平臺(tái)起重機(jī)碰撞監(jiān)測(cè)控制的水平，減少了海洋平臺(tái)起重機(jī)之間碰撞的發(fā)生，減少海洋平臺(tái)起重機(jī)與建筑物及其他障礙物碰撞的發(fā)生，滿足安全施工的需要，適用于海洋平臺(tái)起重機(jī)群聯(lián)合作業(yè)。

進(jìn)一步，所述Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)和與所述感知節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行無線連接的網(wǎng)關(guān)，每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的不同部位，且根據(jù)設(shè)置位置，在每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)上配備用于采集碰撞參數(shù)的傳感器。

進(jìn)一步，所述Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)包括6個(gè)感知節(jié)點(diǎn)，分別為節(jié)點(diǎn)0～節(jié)點(diǎn)5；所述節(jié)點(diǎn)0設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的大臂前端，節(jié)點(diǎn)0上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的重量信息的重力傳感器；所述節(jié)點(diǎn)1設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的吊鉤處，節(jié)點(diǎn)1上設(shè)有用于采集障礙物位置信息和周邊建 筑位置信息的超聲波傳感器；所述節(jié)點(diǎn)2設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)處，節(jié)點(diǎn)2上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)工作環(huán)境的風(fēng)速信息的風(fēng)速傳感器；所述節(jié)點(diǎn)3設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)處，節(jié)點(diǎn)3上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的高度信息的高度傳感器；節(jié)點(diǎn)4設(shè)置在所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的塔臂處，節(jié)點(diǎn)4上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)塔臂的旋轉(zhuǎn)角度信息的角度傳感器；節(jié)點(diǎn)5設(shè)置在所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的基柱頂端，節(jié)點(diǎn)5上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)所處的位置信息的位置傳感器。

進(jìn)一步，還包括管理者客戶端，所述管理者客戶端用于接收所述計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器發(fā)送的碰撞報(bào)警信息，且用于管理者查看計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器顯示的海洋平臺(tái)起重機(jī)群的運(yùn)行狀態(tài)，并向所述海洋平臺(tái)起重機(jī)發(fā)送控制指令。

進(jìn)一步，所述管理者客戶端包括臺(tái)式機(jī)、筆記本、智能手機(jī)和/或平板電腦。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞方法的流程示意圖，包括以下步驟：

步驟1，利用Zigbee Network采集海洋平臺(tái)起重機(jī)群的碰撞參數(shù)，所述碰撞參數(shù)包括環(huán)境參數(shù)和海洋平臺(tái)起重機(jī)群中所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)；所述環(huán)境參數(shù)包括海洋平臺(tái)起重機(jī)工作環(huán)境的風(fēng)速信息、障礙物的位 置信息和/或周邊建筑的位置信息；運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)包括海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的重量信息、海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的高度信息、海洋平臺(tái)起重機(jī)塔臂的旋轉(zhuǎn)角度信息和/或海洋平臺(tái)起重機(jī)所處的位置信息。

步驟2，根據(jù)所述碰撞參數(shù)，建立防碰撞模型，并利用防碰撞模型對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)群的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞，若會(huì)發(fā)生碰撞，則生成碰撞報(bào)警信息。

優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟2具體為：

建立三維坐標(biāo)系；

根據(jù)所述碰撞參數(shù)，在三維坐標(biāo)系中顯示海洋平臺(tái)起重機(jī)群中所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的分布、運(yùn)行狀態(tài)和周邊建筑和/或障礙物，建立防碰撞模型；

根據(jù)所述防碰撞模型模擬所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行軌跡和未來運(yùn)行軌跡，判斷海洋平臺(tái)起重機(jī)之間以及海洋平臺(tái)起重機(jī)與障礙物、周邊建筑之間是否會(huì)發(fā)生碰撞，若會(huì)發(fā)生碰撞，則計(jì)算碰撞發(fā)生的時(shí)間和位置，生成碰撞報(bào)警信息。所述碰撞報(bào)警信息包括碰撞時(shí)間、碰撞位置、發(fā)生碰撞的海洋平臺(tái)起重機(jī)編號(hào)和用于改變海洋平臺(tái)起重機(jī)運(yùn)行軌跡的控制指令。

步驟3，根據(jù)所述碰撞報(bào)警信息控制海洋平臺(tái)起重機(jī)改變運(yùn)行軌跡。

優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟3具體為：

在將發(fā)生碰撞的海洋平臺(tái)起重機(jī)的控制界面上，以語音方式顯示所述碰撞報(bào)警信息，并以聲光方式提示駕駛員改變海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡；

判斷所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡是否按照防碰撞指令改變，若是，則繼續(xù)監(jiān)控所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，直到消除碰撞隱患；若否，則將所述碰撞報(bào)警信息發(fā)送給對(duì)應(yīng)海洋平臺(tái)起重機(jī)的控制終端，自動(dòng)控制海洋平臺(tái)起重機(jī)的伸縮電機(jī)繼電器和回轉(zhuǎn)電機(jī)繼電器，改變海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)行軌跡。

本發(fā)明的海洋平臺(tái)起重機(jī)防碰撞方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)群信 息采集和海洋平臺(tái)起重機(jī)群管理，防止海洋平臺(tái)起重機(jī)群內(nèi)海洋平臺(tái)起重機(jī)之間發(fā)生碰撞，同時(shí)也防止海洋平臺(tái)起重機(jī)與周邊建筑物及其他障礙物發(fā)生碰撞，有效提高防碰撞方法的可靠性。

如圖2所示，為本發(fā)明一種海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器和設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)上的控制終端，所述Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)用于利用Zigbee Network采集海洋平臺(tái)起重機(jī)群的碰撞參數(shù)，所述碰撞參數(shù)包括環(huán)境參數(shù)和所有海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)；

所述計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器用于根據(jù)所述碰撞參數(shù)，建立防碰撞模型，并利用防碰撞模型對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)群的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞，若會(huì)發(fā)生碰撞，則生成碰撞報(bào)警信息；

所述控制終端用于根據(jù)所述碰撞報(bào)警信息控制海洋平臺(tái)起重機(jī)改變運(yùn)行軌跡，消除碰撞危險(xiǎn)。

所述Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)和與所述感知節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行無線連接的網(wǎng)關(guān)，每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的不同部位，且根據(jù)設(shè)置位置，在每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)上配備用于采集碰撞參數(shù)的傳感器。本實(shí)施例中，所述Zigbee Network網(wǎng)絡(luò)包括6個(gè)感知節(jié)點(diǎn)，分別為節(jié)點(diǎn)0～節(jié)點(diǎn)5；所述節(jié)點(diǎn)0設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的大臂前端，節(jié)點(diǎn)0上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的重量信息的重力傳感器；所述節(jié)點(diǎn)1設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的吊鉤處，節(jié)點(diǎn)1上設(shè)有用于采集障礙物位置信息和周邊建筑位置信息的超聲波傳感器；所述節(jié)點(diǎn)2設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)處，節(jié)點(diǎn)2上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)工作環(huán)境的風(fēng)速信息的風(fēng)速傳感器；所述節(jié)點(diǎn)3設(shè)置在海洋平臺(tái)起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)處，節(jié)點(diǎn)3上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)承載重物的高度信息的高度傳感器；節(jié)點(diǎn)4設(shè)置在所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的塔臂處，節(jié)點(diǎn)4上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)塔臂的旋轉(zhuǎn)角度信息 的角度傳感器；節(jié)點(diǎn)5設(shè)置在所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的基柱頂端，節(jié)點(diǎn)5上設(shè)有用于采集海洋平臺(tái)起重機(jī)所處的位置信息的位置傳感器。

本實(shí)施例中，所述海洋平臺(tái)防碰撞系統(tǒng)還包括管理者客戶端，所述管理者客戶端用于接收所述計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器發(fā)送的所述碰撞報(bào)警信息，且用于管理者查看計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器顯示的海洋平臺(tái)起重機(jī)群的運(yùn)行狀態(tài)，并向所述海洋平臺(tái)起重機(jī)發(fā)送控制指令。所述管理者客戶端包括臺(tái)式機(jī)、筆記本、智能手機(jī)和平板電腦中的任意一種或多種。

本發(fā)明海洋平臺(tái)起重機(jī)群防碰撞監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性好，簡單易用，有效的提高了海洋平臺(tái)起重機(jī)碰撞監(jiān)測(cè)控制的水平，減少了海洋平臺(tái)起重機(jī)之間碰撞的發(fā)生，減少海洋平臺(tái)起重機(jī)與建筑物及其他障礙物碰撞的發(fā)生，滿足安全施工的需要，適用于海洋平臺(tái)起重機(jī)群聯(lián)合作業(yè)。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。