一种基于北斗通信系统的MOPU移位作业智能化管理系统

摘要

本发明提供了一种基于北斗通信系统的MOPU移位作业智能化管理系统，涉及海上平台移位领域，包括智能化编制模块、数据采集模块、数据回传模块、动态演示模块以及移动端演示模块等，智能化编制模块利用探测的土层数据，通过迭代的计算公式和逻辑判断方法，快速确定插桩的力平衡深度和实际插入深度，有效解决了MOPU插桩深度过深的问题，节省成本，在移位作业中，数据采集模块采集MOPU移位过程中的时间及空间信息并转化为待传输的北斗短报文数据，通过数据回传模块将监测数据进行处理后传输至陆上终端，动态演示模块和移动端演示模块上动态演示移位作业，用户可远程实时监测MOPU移位作业过程，实现移位作业精细化管理，高效监测移位作业过程。

说明书

技术领域

本发明涉及海上平台移位领域，尤其涉及一种基于北斗通信系统的MOPU移位作业智能化管理系统。

背景技术

海洋是资源的宝库，海洋中蕴藏着大量的石油资源，随着海洋石油的不断开发，海洋石油勘探开发平台数量逐渐增加，平台的拖航及安装作业也越来越多。

在对具有若干条插桩的海上大型移动式生产装置的拖行和插拔桩过程中，经常需要对移位作业中的各项指标进行监测，文中大型移动式生产装置在全文中缩写成MOPU，现有的管理系统中，往往需要工作人员前往工作地点进行监测，工作人员的工作强度较大，且监测数据的传输不便，造成公司相关技术专家很难及时获取现场情况，影响决策效率；同时在进行平台移位作业前，需确定MOPU插桩地点的深度，由于海洋的土层层级较多，且深度各异，现有通常是由经验丰富的专家根据附近海域的工作经验假定出插桩深度,再根据假定的插桩深度进行验证，如满足安全标准则直接采用，现有手段已经能够解决插桩深度的问题，但是发明人通过研究发现人为经验确定插桩深度极易造成插桩深度过深，从而造成不必要的成本浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于北斗通信系统的MOPU移位作业智能化管理系统，其不仅解决了MOPU插桩深度过深的问题，节省成本；另外可远程实时监测MOPU移位作业过程，实现移位作业精细化管理，高效监测移位作业过程。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种基于北斗通信系统的MOPU移位作业智能化管理系统，包括：

智能化编制模块，其用于针对插桩作业进行依据测量数据的仿真模拟，确定插桩深度，包括以下步骤：

（1）预先获得地质资料中每层土的水下容重、深度、承载力系数；

（2）根据MOPU的设计可获得MOPU桩腿的最大预压力

式中：

（3）根据步骤（1）得到的数据确定每层土的单位面积桩尖阻力；

式中：

（4）确定桩腿插入每层的土层最深处时单桩极限承载力

（5）将多组桩腿中最大预压力

（6）步骤（5）确定桩腿的插入层后，通过最大预压力

（7）通过增加安全系数

式中：

数据采集模块，其用于收集MOPU移位过程中的时间及空间信息，对时间及空间信息进行数据采集、数据预处理及监测数据标准化入库；

数据回传模块，其用于处理MOPU移位作业过程中的监测数据，对监测数据进行编码、压缩、校验，并通过北斗通信系统回传至陆上终端；

动态演示模块，其用于通过北斗通信系统接收MOPU移位作业过程的监测数据，并将监测数据传递到大数据库平台，实时动态演示作业过程，作业过程包括插拔桩作业过程以及拖航作业过程，在插拔桩作业过程中根据MOPU倾斜角度与倾斜角度阈值的对比结果，实现预警报警；

移动端演示模块，其用于通过移动云使用移动端与服务端进行通讯，在拖航作业中于移动端形象化展示船体模型，进行拖航作业的动态跟踪。

根据上述技术方案，优选地，MOPU倾斜角度是桩腿和/或平台角度与90°的差值，倾斜角度阈值的报警范围是不大于2°。

根据上述技术方案，优选地，MOPU移位过程中的时间及空间信息包括桩腿位置、桩腿入泥深度、四角吃水、海水深度、平台倾斜角、拖航速度、平台位置以及固桩架周边的应变。

根据上述技术方案，优选地，数据回传模块针对不同类型的监测数据，使用程序接收从串口传来的实时数据，进行解析和处理，程序通过开发DHDAS软件数据接收功能，从DHDAS系统中通过提供的二次开发COM组件获取数据，将串口和DHDAS数据合并处理后转换成压缩BCD，用密码将数据加密之后通过北斗通信系统发送。

根据上述技术方案，优选地，程序通过开发数据解析分析功能，接收数据后用密码解密并分析，形成存储用的数据池。

根据上述技术方案，优选地，程序通过开发数据校验及重发功能，在数据存储之前校验数据的正确性和实效性，北斗通信系统发送失败时将数据做到离线缓存中，并再次通过北斗通信系统发送 。

根据上述技术方案，优选地，动态演示模块从北斗通信系统定时收到平台位置和姿态信息，将所有过程数据保存到大数据库平台中，根据平台位置和姿态信息用位置图标标记船体位置、经过位置和目标方向，记录完整拖航过程并提供模拟预演功能和实时回放功能。

根据上述技术方案，优选地，移动端演示模块在拖航作业时与服务端进行通讯，获取MOPU各项参数信息，进行形象化展示，在移动端对拖航作业进行动态跟踪，对异常数据进行报警 。

本发明的有益效果是：智能化编制模块利用探测的土层数据，通过迭代的计算公式和逻辑判断方法，快速确定插桩的力平衡深度和实际插入深度，有效解决了MOPU插桩深度过深的问题，节省成本；在移位作业中，数据采集模块采集MOPU移位过程中的时间及空间信息并转化为待传输的北斗短报文数据，通过数据回传模块将监测数据进行处理后传输至陆上终端，动态演示模块和移动端演示模块上动态演示移位作业，用户可远程实时监测MOPU移位作业过程，实现移位作业精细化管理，高效监测移位作业过程。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的技术路线示意图。

图2示出了根据本发明的实施例中数据采集模块的业务流程图。

图中：1、数据采集模块；2、数据回传模块；3、动态演示模块；4、北斗通信系统；5、移动端演示模块；6、智能化编制模块；7、应变仪采集器；8、应变仪控制器；9、中控室；10、陆上终端；11、应变仪。

具体实施方式

下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

如图所示，本发明提供了一种基于北斗通信系统的MOPU移位作业智能化管理系统，包括：

智能化编制模块6，其用于针对插桩作业进行依据测量数据的仿真模拟，确定插桩深度，包括以下步骤：

（1）预先获得地质资料中每层土的水下容重、深度、承载力系数，此类数据可在前提勘测过程中获得；

（2）根据MOPU的设计可获得MOPU桩腿的最大预压力

式中：

（3）根据步骤（1）得到的数据确定每层土的单位面积桩尖阻力；

式中：

（4）确定桩腿插入每层的土层最深处时单桩极限承载力

（5）将多组桩腿中最大预压力

（6）步骤（5）确定桩腿的插入层后，通过最大预压力

（7）通过增加安全系数

式中：

智能化编制模块利用探测的土层数据，通过迭代的计算公式和逻辑判断方法，快速确定插桩的力平衡深度和实际插入深度，有效解决了MOPU插桩深度过深的问题，节省成本；

数据采集模块1，用于收集MOPU移位过程中的时间及空间信息，对时间及空间信息进行数据采集、数据预处理及监测数据标准化入库；

数据回传模块2，其用于处理MOPU移位作业过程中的监测数据，对监测数据进行编码、压缩、校验，并通过北斗通信系统4回传至陆上终端10；

动态演示模块3，其用于通过北斗通信系统4接收MOPU移位作业过程监测数据，并将监测数据传递到大数据库平台，驱动模型进行更新显示，实时动态演示作业过程，而作业过程包括插拔桩作业过程以及拖航作业过程，在插拔桩作业过程中根据平台倾斜程度与倾斜角度阈值的对比结果，进行预警报警，其中MOPU倾斜角度是桩腿和/或平台角度与90°的差值，而倾斜角度阈值的报警范围优选为不大于2°，进而有效降低MOPU插拔桩作业过程的风险；

移动端演示模块5，其用于通过移动云使用移动端与服务端进行通讯，其中移动云优选为中海油移动云，在拖航作业中于移动端形象化展示船体模型，移动端可为手机或平板等，进行拖航作业的动态跟踪，并对异常数据进行报警。

根据上述实施例，优选地，时间及空间信息包括桩腿位置、桩腿入泥深度、四角吃水、海水深度、平台的倾斜角、拖航速度、平台位置以及固桩架周边的应变；时间及空间信息通过安装于主甲板上固桩架的应变仪和应变仪采集器7采集得到。应变仪11主要实现移位作业中应力状态的监测，在主甲板上固桩架最里面的位置安装4个应变仪11，4个桩腿和甲板的交接处共安装16个应变仪11，每个桩腿处安装一个应变仪采集器7，首先连接到平台变压器间内的应变仪控制器8（二层甲板），再接入位于生活区的中控室9，即采集模块与控制器连接，控制器用网线与中控机连接。

在移位作业中，数据采集模块1采集MOPU移位过程中的时间及空间信息并转化为待传输的北斗短报文数据，通过数据回传模块2将监测数据进行处理后传输至陆上终端10，动态演示模块3和移动端演示模块5上动态演示移位作业，用户可远程实时监测MOPU移位作业过程，实现移位作业精细化管理，高效监测移位作业过程。

根据上述实施例，优选地，MOPU移位过程中的时间及空间信息通过数据采集软件，实现参数设置、功能控制、数据管理等功能，数据传输具有断点续传功能。

根据上述实施例，优选地，数据回传模块2针对不同类型的监测数据，使用程序接收从串口传来的实时数据，进行解析和处理；而程序通过开发DHDAS软件数据接收功能，从DHDAS系统中通过提供的二次开发COM组件获取数据，将串口和DHDAS数据合并处理后转换成压缩BCD，用密码将数据加密之后通过北斗通信系统4发送；另外程序可通过开发数据解析分析功能，接收数据后用密码解密并分析，形成存储用的数据池；程序通过开发数据校验及重发功能，在数据存储之前校验数据的正确性和实效性，北斗通信系统4发送失败时将数据做到离线缓存中，并再次通过北斗通信系统4发送，保障数据的准确性和及时性。

根据上述实施例，优选地，动态演示模块3的演示过程包括：在插拔桩作业中根据从北斗通信系统4接收到的监测数据对升船、降船、插桩、拔桩过程进行动态模拟形象化演示；在拖航作业过程中根据从北斗通信系统4接收到的监测数据，标记船体位置、经过位置以及目标方向；在作业过程中实时检测MOPU的倾斜程度，MOPU的倾斜程度接近或到达最大倾斜角度时通过北斗通信系统4向特定人员进行预警，进而实现快速调整；通过批量导入模拟数据，对插拔桩及拖航过程进行模拟预演，预先浏览和演练作业过程。

根据上述实施例，优选地，移动端演示模块5通过中海油移动云在移动端与服务端进行通讯，在拖航作业中于移动端形象化展示船体模型，进行拖航作业的动态跟踪，并对异常数据进行报警。

在移位作业中，数据采集模块采集MOPU移位过程中的时间及空间信息并转化为待传输的北斗短报文数据，通过数据回传模块将监测数据进行处理后传输至陆上终端，动态演示模块和移动端演示模块上动态演示移位作业，用户可远程实时监测MOPU移位作业过程，实现移位作业精细化管理，高效监测移位作业过程。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的范围。