CN105278443A - 一种钻井设备区域防碰控制方法及控制*** - Google Patents

一种钻井设备区域防碰控制方法及控制*** Download PDF

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丁彬
李云峰
方波
陈军
刘鹏
杜洋洋
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Original Assignee
Time Marine Engineering And Petroleum Equipment Research Institute (qingdao) Co Ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/058—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/10—Plc systems
    • G05B2219/15—Plc structure of the system
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Abstract

本发明公开了一种钻井设备区域防碰控制方法及控制***，其中控制方法包括：步骤一，确定各个单体设备的运动轨迹，排除在运动过程中无交叉的设备单体，将有交叉的单体设备列表记录；步骤二，实时检测有交叉的单体设备的位置信息，找出各单体设备之间碰撞点的位置，并通过运动轨迹确认各碰撞点之间的距离；步骤三，如果该距离大于安全距离，则可以进行继续运行，如果该距离小于安全距离，则控制相对应的单体设备减速、停车或者避让。本发明，通过检测单元和控制单元作用，在多个设备进行交叉作业时，控制将发生碰撞时能够自动减速、停止、或者避让，减少工人劳动强度，提高工作效率，有效防止了钻井设备区域单体设备之间发生碰撞的潜在危险。

Description

一种钻井设备区域防碰控制方法及控制***
技术领域
本发明涉及海洋石油钻井平台管理***，具体涉及一种钻井设备区域防碰控制方法及控制***。
背景技术
随着全球能源形势的日益紧张和我国经济的持续快速发展，巨大的能源需求使得海上油气田的开发力度日益加大，海上采油平台作为采油的主要工具，其安全稳定运行将直接影响到油气田的正常生产以及由此产生的巨大经济效益。目前，真正针对海洋钻井平台钻井***的区域管理应用比较少，通常都是针对自身单体设备进行的局部管理，而对于设备与设备之间的运动轨迹重叠出现的碰撞现像几乎没有办法自动避免，从而造成了生产效率较低、安全隐患较高等不利结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的海洋钻井平台存在设备与设备之间的运动轨迹重叠出现的碰撞现像无法避免进而造成生产率低、安全隐患高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种钻井设备区域防碰控制方法，包括以下步骤：
步骤一，确定各个单体设备的运动轨迹，排除在运动过程中无交叉的设备单体，将有交叉的单体设备列表记录；
步骤二，实时检测有交叉的单体设备的位置信息，找出各单体设备之间碰撞点的位置，并通过运动轨迹确认各碰撞点之间的距离；
步骤三，如果该距离大于安全距离，则可以进行继续运行，如果该距离小于安全距离，则控制相对应的单体设备报警、减速或者停车；
在上述方案中，在确定各个单体设备的运动轨迹之前，预先将各个设备进行碰撞可能性分析，对于碰撞后易产生较大危险的单体设备，设定好合适的停车位置，对于碰撞可能性小或者不会发生危险的单体设备，可适当减速处理，对于不会发生碰撞的单体设备，不对其进行坐标比较。
在上述方案中，在检测各个单体的运动轨迹过程中，随时进行运动轨迹预测分析及故障判别处理，根据前一刻的运行信息，预测单体设备当前的运行位置和速度，若预测信息与传感器检测信息的差异超过安全阀值，则认为传感器失效，停车检修。
在上述方案中，在检测到两单体设备之间的碰撞点的距离小于安全距离的时候，报警模块启动，***自动报警。
在上述方案中，每个设备单体在运行过程中，均实时对其周界环境进行检测和保护，防止断水、断气、断电、断油等情况发生。
本发明还提供一种钻井设备区域防碰控制***，包括多个单体设备、还包括控制单元和检测单元，所述检测单元包括位置检测传感器和速度检测传感器，所述位置检测传感器和所述速度检测传感器通过线路连接到每个所述单体设备上的PLC控制器上上，各个所述PLC控制器均连接到以太网交换机上并通过所述以太网交换机接通所述控制单元。
在上述方案中，所述控制单元包括监控服务器和数据运算的中央处理器，所述中央处理器接收各个所述位置检测传感器传来的信息并进行计算和分类。
在上述方案中，每个所述单体设备上还包括报警模块，任意相邻两个所述单体设备上碰撞点之间的距离小于预设安全距离时，所述报警模块启动。
在上述方案中，所述控制单元连接一个三维空间坐标显示器，并将接收到的信息显示在所述三维空间坐标显示器上。
本发明，通过检测单元和控制单元作用，并设置三维空间坐标显示，在多个设备进行交叉作业时，控制将发生碰撞时能够自动减速、停止、或者避让，传感器发生失灵时，能自动提示操作人员，保证设备安全和人员安全，减少工人劳动强度，提高工作效率，有效防止了钻井设备区域单体设备之间发生碰撞的潜在危险。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做出详细说明。
结合图1所示，本发明提供了一种钻井设备区域防碰控制方法，包括以下步骤：
步骤一，确定各个单体设备的运动轨迹，排除在运动过程中无交叉的设备单体，将有交叉的单体设备列表记录；
步骤二，实时检测有交叉的单体设备的位置信息，找出各单体设备之间碰撞点的位置，并通过运动轨迹确认各碰撞点之间的距离；
步骤三，如果该距离大于安全距离，则可以进行继续运行，如果该距离小于安全距离，则控制相对应的单体设备停车；
由于设备的工作职能不同，运动轨迹也不同，所以设备与设备之间的碰撞可能性以及碰撞的危险程度也不相同，在确定各个单体设备的运动轨迹之前，预先将各个设备通过设备运动数学模型进行碰撞可能性分析，对于碰撞后易产生较大危险的单体设备，设定好合适的停车位置，对于碰撞可能性小或者不会发生危险的单体设备，可适当减速处理，对于不会发生碰撞的单体设备，不对其进行坐标比较。
在检测各个单体的运动轨迹过程中，随时进行运动轨迹预测分析及故障判别处理，根据前一刻的运行信息，预测单体设备当前的运行位置和速度，若预测信息与传感器检测信息的差异超过安全阀值，则认为传感器失效，停车检修。
在检测到两单体设备之间的碰撞点的距离小于安全距离的时候，报警模块启动，***自动报警。
在满足钻井正常生产需要的检测部件、控制部件及***之外，每个设备单体在运行过程中，均实时对其周界环境进行检测和保护，防止断水、断气、断电、断油等情况发生。
本发明还提供一种钻井设备区域防碰控制***，包括多个单体设备、还包括控制单元和检测单元，检测单元包括位置检测传感器和速度检测传感器，位置检测传感器和速度检测传感器通过线路连接到每个单体设备上的PLC控制器上上，各个PLC控制器均连接到以太网交换机上并通过以太网交换机接通控制单元。
控制单元包括监控服务器和数据运算的中央处理器，中央处理器接收各个位置检测传感器传来的信息并进行计算和分类。
每个单体设备上还包括报警模块，任意相邻两个单体设备上碰撞点之间的距离小于预设安全值时，报警模块启动。
控制单元连接一个三维空间坐标显示器，并将接收到的信息显示在三维空间坐标显示器上，方便人们观察和分析。
本发明提供的钻井设备区域防碰控制***能够有效解决在自动化生产过程中，由于异常情况所可能造成的生产事故，提高设备的运行效率，保证设备的可靠高效运行，有很高的推广应用价值。
本发明通过检测单元和控制单元作用，并设置三维空间坐标显示，在多个设备进行交叉作业时，控制将发生碰撞时能够自动减速、停止、或者避让，传感器发生失灵时，能自动提示操作人员，保证设备安全和人员安全，减少工人劳动强度，提高工作效率，有效防止了钻井设备区域单体设备之间发生碰撞的潜在危险。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钻井设备区域防碰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，确定各个单体设备的运动轨迹，排除在运动过程中无交叉的设备单体，将有交叉的单体设备列表记录；
步骤二，实时检测有交叉的单体设备的位置信息，找出各单体设备之间碰撞点的位置，并通过运动轨迹确认各碰撞点之间的距离；
步骤三，如果该距离大于安全距离，则可以进行继续运行，如果该距离小于安全距离，则控制相对应的单体设备报警、减速或者停车。
2.如权利要求1所述的一种钻井设备区域防碰控制方法，其特征在于，在确定各个单体设备的运动轨迹之前，预先将各个设备进行碰撞可能性分析，对于碰撞后易产生较大危险的单体设备，设定好合适的停车位置，对于碰撞可能性小或者不会发生危险的单体设备，可适当减速处理，对于不会发生碰撞的单体设备，不对其进行坐标比较。
3.如权利要求1所述的一种钻井设备区域防碰控制方法，其特征在于，在检测各个单体的运动轨迹过程中，随时进行运动轨迹预测分析及故障判别处理，根据前一刻的运行信息，预测单体设备当前的运行位置和速度，若预测信息与传感器检测信息的差异超过安全阀值，则认为传感器失效，停车检修。
4.如权利要求1所述的一种钻井设备区域防碰控制方法，其特征在于，在检测到两单体设备之间的碰撞点的距离小于安全距离的时候，报警模块启动，***自动报警。
5.如权利要求1所述的一种钻井设备区域防碰控制方法，其特征在于，每个设备单体在运行过程中，均实时对其周界环境进行检测和保护，防止断水、断气、断电、断油等情况发生。
6.一种钻井设备区域防碰控制***，包括多个单体设备、其特征在于，还包括控制单元和检测单元，所述检测单元包括位置检测传感器和速度检测传感器，所述位置检测传感器和所述速度检测传感器通过线路连接到每个所述单体设备上的PLC控制器上上，各个所述PLC控制器均连接到以太网交换机上并通过所述以太网交换机接通所述控制单元。
7.如权利要求6所述的一种钻井设备区域防碰控制***，其特征在于，所述控制单元包括监控服务器和数据运算的中央处理器，所述中央处理器接收各个所述位置检测传感器传来的信息并进行计算和分类。
8.如权利要求6所述的一种钻井设备区域防碰控制***，其特征在于，每个所述单体设备上还包括报警模块，任意相邻两个所述单体设备上碰撞点之间的距离小于预设安全距离时，所述报警模块启动。
9.如权利要求6所述的一种钻井设备区域防碰控制***，其特征在于，所述控制单元连接一个三维空间坐标显示器，并将接收到的信息显示在所述三维空间坐标显示器上。
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