CN112162562B - 一种多平台基桩rov协同作业***及方法 - Google Patents

一种多平台基桩rov协同作业***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112162562B
CN112162562B CN202011127322.4A CN202011127322A CN112162562B CN 112162562 B CN112162562 B CN 112162562B CN 202011127322 A CN202011127322 A CN 202011127322A CN 112162562 B CN112162562 B CN 112162562B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rov
speed
platform
umbilical cable
lowering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011127322.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112162562A (zh
Inventor
孙宝江
***
金颢
廖友强
李波
马溢
曹波波
李�昊
李勇
王志远
高永海
杜庆杰
张鑫
唐弘程
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum East China
China National Offshore Oil Corp Shenzhen Branch
Original Assignee
China University of Petroleum East China
China National Offshore Oil Corp Shenzhen Branch
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum East China, China National Offshore Oil Corp Shenzhen Branch filed Critical China University of Petroleum East China
Priority to CN202011127322.4A priority Critical patent/CN112162562B/zh
Publication of CN112162562A publication Critical patent/CN112162562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112162562B publication Critical patent/CN112162562B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04—Control of altitude or depth
    • G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
    • G05D1/0692—Rate of change of altitude or depth specially adapted for under-water vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多平台基桩ROV协同作业***及方法。包括调度路径优选***、风浪流监测***、ROV脐带缆控制***和ROV智能控制***；调度路径优选***用于基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置，基于最优化原理，优选出一条最优的拖轮航线；风浪流监测***用于求取关于海洋环境的相关参数；ROV脐带缆控制***用于自动控制脐带缆的下放速度；通过本发明提出的拖轮、ROV和平台三位一体、四个***和协同作业方法确保ROV的安全、高效工作。

Description

一种多平台基桩ROV协同作业***及方法
技术领域
本发明涉及海洋油气开发工程技术领域，具体地，涉及一种多平台基桩ROV协同作业***及方法。
背景技术
进入21世纪以来，随着人口不断增长以及工业对油气资源的需求不断扩大，但传统地区，如陆地和浅海的大多油气田进入开发中后期，产能衰竭严重，难以满足逐渐扩大的能源需求，因此新世纪油气勘探开发的脚步逐渐向深水超深水进军。目前，南海深水是我国主要的油气资源接替区域，但由于其恶劣的海洋环境，面临风浪流的巨大威胁，给钻井和油气生产带来巨大的困难。加之，南海深水钻井成本异常高昂，其作业平台的日租金在300万人民币左右，因此高效、经济的进行深水油气开发已是趋势所向。
ROV(Remotely Operated Vehicle)在深水和超深水钻井过程中是不可或缺的，其不仅能够搭载超清摄像头，用于实时观察套管下入、井口压力和泥浆返出等情况；同时还能搭载各种水下工具，进行井口清理、水下BOP阀门开关控制和放置定位信标等工作。因此ROV在深水钻井过程中发挥着至关重要的作用。然而一般一个平台只配备一个ROV，当平台自身携带的ROV出现技术故障、遇到突发情况时或为提高工作效率降低作业成本，往往需要多个ROV进行协同工作。这种情况下，则需要向邻***台调用ROV，并通过拖轮、ROV和平台之间进行协同工作。
虽然目前深水钻进过程中的ROV应用技术已经较为成熟，中国专利文献CN103941685A基于控制理论提出了一种深海作业型ROV控制***及其控制方法。CN110412583A公开了一种基于多ROV协同的水下不明运动目标侦测***，但这些专利不能用于指导多平台的ROV协同作用。
目前，对于拖轮、ROV和平台之间高效率的协同作业方法也还未见报道。因此，发明一种多平台基桩ROV协同作业方法来减小ROV协调时间，提高深水钻井作业效率，降低钻井成本，对于深水油气的高效开发具有十分重要的意义。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种多平台基桩ROV协同作业***及方法。通过本发明提出的拖轮、ROV和平台三位一体、四个***和协同作业方法确保ROV的安全、高效工作。
本发明采用如下技术方案：
一种多平台基桩ROV协同作业***，包括调度路径优选***、风浪流监测***、ROV脐带缆控制***和ROV智能控制***；
所述调度路径优选***用于：基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置，基于最优化原理，优选出一条最优的拖轮航线；
所述风浪流监测***用于：求取关于海洋环境的相关参数；
所述ROV脐带缆控制***用于：自动控制脐带缆的下放和回收速度；
所述ROV智能控制***用于：智能控制ROV寻找水下目标和ROV水下作业。
根据本发明优选的，所述ROV脐带缆控制***包括ROV力学监测模块、ROV速度分析模块和ROV脐带缆控制模块；
所述ROV力学监测模块用于监测ROV在上行和下放过程中的受力情况，防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地，ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力；所述ROV速度分析模块用于监测ROV的下放和回收速度；以便为脐带缆的下放速度提供依据。所述ROV脐带缆控制模块用于基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果，控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
一种多平台基桩ROV协同作业方法，基于所述多平台基桩ROV协同作业***，包括步骤如下：
(1)优选邻***台ROV；
(2)拖轮调度ROV；
(3)拖轮靠平台；
(4)释放ROV；
(5)ROV寻找水下目标；
(6)ROV水下作业；
(7)回收ROV。
根据本发明优选的，步骤(1)中，优选邻***台ROV，包括步骤如下：
A、启动所述调度路径优选***，全局初始化所述调度路径优选***的参数；
B、在所述调度路径优选***中输入需求平台的位置、拖轮的当前位置以及有可用ROV的平台的位置，以及所需ROV的个数；
C、读取通过所述风浪流监测***获取的关于海洋环境的相关参数，关于海洋环境的相关参数包括平均风速、风向、浪平均波长、平均周期、平均波速、平均波高、流向和流速，计算出受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数；
受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数是衡量因变量(路径长度)与自变量(海洋环境的相关参数)之间的因果关系，反应出海洋环境中的风浪流相关参数对路径的直接或间接影响关系。其基本原理是建立一个基于大数据的模型，并通过历史统计数据对模型进行训练，不断提高模型的预测精度。并对新的路径系数进行预测。
D、通过所述调度路径优选***规划出能够实现该调度的所有路径选择，并计算出所有路径的总值，依据最优化原理，优选出路径最短的最优方案。
根据本发明优选的，步骤D中，依据最优化原理，优选出路径最短的最优方案，最优化方法如式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0002734041800000031
式(Ⅰ)中，LAB为拖轮与需求平台的路径距离，m；N为所需ROV的个数；α1、α2、α3......为受海洋环境影响下的综合路径系数，其值一般都大于1，但是如果风速和流向合适的话，即顺风顺流，其值也是小于1的；Li,1、Li,2、Li,3......为单个路径的距离，m；Li,1、Li,2、Li,3......中的下标1，2，3……分别指规划出的方案号。
根据本发明优选的，步骤(2)中，拖轮调度ROV，是指：拖轮按照步骤(1)获取的路径最短的最优方案，前往目标平台，并运载ROV前往所需平台。目标平台指现在有闲置ROV的平台，先去目标平台取ROV，取完ROV之后就把ROV送到需要的那个平台去，即所需平台。
步骤(3)中，拖轮靠平台，是指：结合平台上的风浪流监测***，一般地，基于中国南海历史的内波流记录，其来向均为右前方来流，需确保拖轮在下流方向靠船；为防止在风浪流作业下，拖轮自然移动撞到平台，发生施工事故，因此需结合平台上的风浪流监测***，让拖轮在平台的下流方向靠船，杜绝意外事故的发生。另外，在作业过程中也需实时注意风向和流向，做好提示和预警。
根据本发明优选的，步骤(4)中，释放ROV，是指：操作人员尽快将ROV放入水中并尽快释放让ROV自由，整个释放过程始终确保脐带缆足够松弛，释放过程通过所述ROV脐带缆控制***自动控制脐带缆的下放速度。一方面如果下方过慢会再次造成脐带缆的绷紧造成损坏，如果下落过快则可能会导致脐带缆与ROV缠绕，影响ROV的正常工作。
根据本发明优选的，通过所述ROV脐带缆控制***自动控制脐带缆的下放和回收速度，包括步骤如下：
E、所述ROV力学监测模块监测ROV在上行和下放过程中的受力情况，防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地，ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力；
F、所述ROV速度分析模块监测ROV的下放和回收速度；以便为脐带缆的下放速度提供依据。
G、所述ROV脐带缆控制模块基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果，控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
ROV下放过程中，应使ROV在水下自然下沉，并确保整个释放过程中电缆足够松弛，因此通过实时监测的ROV速度，进行推算出脐带缆的下放速度，使脐带缆与ROV之间保持0.5-1.0m之间的松弛长度。ROV回收过程中，应严格控制回收速度，在保证效率的同时，确保不会因为回收速度过大，引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力。
根据本发明优选的，ROV在上行过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000041
如式(Ⅱ)所示：
Figure BDA0002734041800000042
ROV在下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000043
如式(Ⅲ)所示：
Figure BDA0002734041800000044
式(Ⅱ)及式(Ⅲ)中，F′L指上行过程中脐带缆施加给ROV的拉力，N；F″指下放过程中脐带缆施加给ROV的拉力，N；ρl，ρR分别指海水和ROV的密度，kg/m3；AR指ROV的截面积，m2；VR指ROV的体积，m3；v′R指上行过程中ROV在海水中的运行速度，m/s；v″R指下放过程中ROV在海水中的运行速度，m/s；CD指ROV在海水中的拖曳力系数；其主要受ROV形状、结构以及风浪流等海洋环境的共同影响。
根据本发明优选的，所述ROV速度分析模块通过速度监测模块实时监测ROV的下放和回收速度，或者，在紧急情况下，也会出现信号的传输失效，难以获取有效速度数据，通过所述ROV力学监测模块的力学分析结果，进行ROV的下放和回收速度的预测。
进一步优选的，ROV的下放和回收速度的预测分别如式(IV)、式(Ⅴ)所示：
Figure BDA0002734041800000045
Figure BDA0002734041800000051
式(IV)、式(Ⅴ)中，
Figure BDA0002734041800000052
是指t+△t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure BDA0002734041800000053
是指t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure BDA0002734041800000054
是指t+△t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure BDA0002734041800000055
是指t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度。
根据本发明优选的，步骤(5)中，ROV寻找水下目标，是指：ROV采用声纳扫描作业区域，提前发现未知物***置，并采用声纳对目标区域或者水下设施进行扫描，避免ROV与水下设施发生碰撞，并通过高清摄像头前往目标区域。
步骤(6)中，ROV水下作业，是指：通过所述风浪流监测***监测水流变化趋势，并辅助ROV进行水下作业。
步骤(7)中，回收ROV，是指：通过所述ROV脐带缆控制***对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。在保证效率的同时，确保不会因为回收速度过大，引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力，造成拉伸破坏。
本发明的有益效果为：
1、本发明中调度路径优选***能够优选出一条最优的拖轮航线，节约航行时间约10％，且实现了拖轮“零事故”航行。
2、本发明中ROV脐带缆控制***，从受力、防缠绕和提高效率等方面控制整个ROV下放和回收过程中的脐带缆速度，在确保ROV的安全施工的同时，提高了ROV下放和回收效率10％以上。
3、本发明一种多平台基桩ROV协同作业方法来减小ROV协调时间，提高深水ROV作业效率25％以上。
附图说明
图1是本发明多平台基桩ROV协同作业***的结构框图；
图2是本发明实施例中多平台基桩ROV协同作业方法的示意图；
图3是本发明ROV脐带缆控制***的结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种多平台基桩ROV协同作业***，如图1所示，包括调度路径优选***、风浪流监测***、ROV脐带缆控制***和ROV智能控制***；
调度路径优选***用于：基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置，基于最优化原理，优选出一条最优的拖轮航线；风浪流监测***用于：求取关于海洋环境的相关参数；ROV脐带缆控制***用于：自动控制脐带缆的下放和回收速度；ROV智能控制***用于：智能控制ROV寻找水下目标和ROV水下作业。
如图3所示，ROV脐带缆控制***包括ROV力学监测模块、ROV速度分析模块和ROV脐带缆控制模块；ROV力学监测模块用于监测ROV在上行和下放过程中的受力情况，防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地，ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力；ROV速度分析模块用于监测ROV的下放和回收速度；以便为脐带缆的下放速度提供依据。ROV脐带缆控制模块用于基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果，控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
实施例2
一种多平台基桩ROV协同作业方法，基于实施例1所述多平台基桩ROV协同作业***，如图2所示，针对当前平台本身携带的ROV出现技术故障或当遇到突发情况时或为提高工作效率，往往需要多个ROV进行协同工作，此时则需要向邻***台调用ROV。具体地，为完成ROV的协同施工，需要平台、拖轮和ROV三者协同工作，包括步骤如下：
(1)优选邻***台ROV；基于拖轮的当前位置A，需求平台B的位置以及有可用ROV的平台位置，通过调度路径优选***，基于最优化原理，优选出一条最优的拖轮航线；
(2)拖轮调度ROV；
(3)拖轮靠平台；结合平台上的风浪流监测***，一般地，基于中国南海历史的内波流记录，其来向均为右前方来流，确保拖轮在平台的下流方向靠船，防止拖轮与平台相撞的事故发生。
(4)释放ROV；操作人员尽快将ROV放入水中并尽快释放让ROV自由，整个释放过程始终确保脐带缆足够松弛，一般借助ROV脐带缆控制***自动控制脐带缆的下放速度，一方面如果下方过慢会再次造成脐带缆的绷紧造成损坏，如果下落过快则可能会导致脐带缆与ROV缠绕，影响ROV的正常工作，通常使脐带缆与ROV之间保持0.5-1.0m之间的松弛长度；
(5)ROV寻找水下目标；ROV用声纳扫描作业区域，提前发现未知物***置，也要加强用声纳对目标或者水下设施的扫描，避免ROV与水下设施发生碰撞，并通过高清摄像头前往目标区域。
(6)ROV水下作业；通过风浪流监测***监测水流变化趋势，并辅助ROV进行水下作业。
(7)回收ROV。通过ROV脐带缆控制***结合风浪流监测***，对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。该多平台基桩ROV协同作业方法，创造性的将海洋平台上的ROV实现了调动，并通过调度路径优选***、风浪流监测***、ROV脐带缆控制***和ROV智能控制***的协同工作，实现了深水ROV的安全、高效的水下作业。
实施例3
根据实施例2所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其区别在于：
步骤(1)中，优选邻***台ROV，包括步骤如下：
A、启动调度路径优选***，全局初始化调度路径优选***的参数；
B、在调度路径优选***中输入需求平台的位置、拖轮的当前位置以及有可用ROV的平台的位置，以及所需ROV的个数；
C、读取通过风浪流监测***获取的关于海洋环境的相关参数，关于海洋环境的相关参数包括平均风速、风向、浪平均波长、平均周期、平均波速、平均波高、流向和流速，计算出受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数；
受风浪流等海洋环境影响下的综合路径系数是衡量因变量(路径长度)与自变量(海洋环境的相关参数)之间的因果关系，反应出海洋环境中的风浪流相关参数对路径的直接或间接影响关系。其基本原理是建立一个基于大数据的模型，并通过历史统计数据对模型进行训练，不断提高模型的预测精度。并对新的路径系数进行预测。
D、通过调度路径优选***规划出能够实现该调度的所有路径选择，并计算出所有路径的总值，依据最优化原理，优选出路径最短的最优方案。
步骤D中，依据最优化原理，优选出路径最短的最优方案，最优化方法如式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0002734041800000071
式(Ⅰ)中，LAB为拖轮与需求平台的路径距离，m；N为所需ROV的个数；α1、α2、α3......为受海洋环境影响下的综合路径系数，其值一般都大于1，但是如果风速和流向合适的话，即顺风顺流，其值也是小于1的；Li,1、Li,2、Li,3......为单个路径的距离，m；Li,1、Li,2、Li,3......中的下标1，2，3……分别指规划出的方案号。
步骤(2)中，拖轮调度ROV，是指：拖轮按照步骤(1)获取的路径最短的最优方案，前往目标平台，并运载ROV前往所需平台。目标平台指现在有闲置ROV的平台，先去目标平台取ROV，取完ROV之后就把ROV送到需要的那个平台去，即所需平台。
步骤(3)中，拖轮靠平台，是指：结合平台上的风浪流监测***，一般地，基于中国南海历史的内波流记录，其来向均为右前方来流，需确保拖轮在下流方向靠船；为防止在风浪流作业下，拖轮自然移动撞到平台，发生施工事故，因此需结合平台上的风浪流监测***，让拖轮在平台的下流方向靠船，杜绝意外事故的发生。另外，在作业过程中也需实时注意风向和流向，做好提示和预警。
步骤(4)中，释放ROV，是指：操作人员尽快将ROV放入水中并尽快释放让ROV自由，整个释放过程始终确保脐带缆足够松弛，释放过程通过所述ROV脐带缆控制***自动控制脐带缆的下放速度。一方面如果下方过慢会再次造成脐带缆的绷紧造成损坏，如果下落过快则可能会导致脐带缆与ROV缠绕，影响ROV的正常工作。
通过ROV脐带缆控制***自动控制脐带缆的下放和回收速度，包括步骤如下：
E、ROV力学监测模块监测ROV在上行和下放过程中的受力情况，防止因为ROV速度过快而造成脐带缆的拉伸破坏。一般地，ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力；
F、ROV速度分析模块监测ROV的下放和回收速度；以便为脐带缆的下放速度提供依据。
G、ROV脐带缆控制模块基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果，控制ROV下放和回收过程中脐带缆的下放速度。确保下放和回收过程的安全高效进行。
ROV下放过程中，应使ROV在水下自然下沉，并确保整个释放过程中电缆足够松弛，因此通过实时监测的ROV速度，进行推算出脐带缆的下放速度，使脐带缆与ROV之间保持0.5-1.0m之间的松弛长度。ROV回收过程中，应严格控制回收速度，在保证效率的同时，确保不会因为回收速度过大，引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力。
ROV在上行过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000081
如式(Ⅱ)所示：
Figure BDA0002734041800000082
ROV在下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure BDA0002734041800000083
如式(Ⅲ)所示：
Figure BDA0002734041800000084
式(Ⅱ)及式(Ⅲ)中，F′L指上行过程中脐带缆施加给ROV的拉力，N；F″指下放过程中脐带缆施加给ROV的拉力，N；ρl，ρR分别指海水和ROV的密度，kg/m3；AR指ROV的截面积，m2；VR指ROV的体积，m3；v′R指上行过程中ROV在海水中的运行速度，m/s；v″R指下放过程中ROV在海水中的运行速度，m/s；CD指ROV在海水中的拖曳力系数；其主要受ROV形状、结构以及风浪流等海洋环境的共同影响。
ROV速度分析模块通过速度监测模块实时监测ROV的下放和回收速度，或者，在紧急情况下，也会出现信号的传输失效，难以获取有效速度数据，通过ROV力学监测模块的力学分析结果，进行ROV的下放和回收速度的预测。
ROV的下放和回收速度的预测分别如式(IV)、式(Ⅴ)所示：
Figure BDA0002734041800000091
Figure BDA0002734041800000092
式(IV)、式(Ⅴ)中，
Figure BDA0002734041800000093
是指t+△t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure BDA0002734041800000094
是指t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure BDA0002734041800000095
是指t+△t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure BDA0002734041800000096
是指t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度。
步骤(5)中，ROV寻找水下目标，是指：ROV采用声纳扫描作业区域，提前发现未知物***置，并采用声纳对目标区域或者水下设施进行扫描，避免ROV与水下设施发生碰撞，并通过高清摄像头前往目标区域。
步骤(6)中，ROV水下作业，是指：通过所述风浪流监测***监测水流变化趋势，并辅助ROV进行水下作业。
步骤(7)中，回收ROV，是指：通过所述ROV脐带缆控制***对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。在保证效率的同时，确保不会因为回收速度过大，引起脐带缆的受力超过其额定拉伸力，造成拉伸破坏。

Claims (9)

1.一种多平台基桩ROV协同作业方法，基于多平台基桩ROV协同作业***，多平台基桩ROV协同作业***包括调度路径优选***、风浪流监测***、ROV脐带缆控制***和ROV智能控制***；所述调度路径优选***用于：基于拖轮的当前位置、需求平台的位置以及有可用ROV的平台的位置，基于最优化原理，优选出一条最优的拖轮航线；所述风浪流监测***用于：求取关于海洋环境的相关参数；所述ROV脐带缆控制***用于：自动控制脐带缆的下放和回收速度；所述ROV智能控制***用于：智能控制ROV寻找水下目标和ROV水下作业；其特征在于，包括步骤如下：
(1)优选邻***台ROV；
(2)拖轮调度ROV；
(3)拖轮靠平台；
(4)释放ROV；
(5)ROV寻找水下目标；
(6)ROV水下作业；
(7)回收ROV；
步骤(1)中，优选邻***台ROV，包括步骤如下：
A、启动所述调度路径优选***，全局初始化所述调度路径优选***的参数；
B、在所述调度路径优选***中输入需求平台的位置、拖轮的当前位置以及有可用ROV的平台的位置，以及所需ROV的个数；
C、读取通过所述风浪流监测***获取的关于海洋环境的相关参数，关于海洋环境的相关参数包括平均风速、风向、浪平均波长、平均周期、平均波速、平均波高、流向和流速，计算出受风浪流海洋环境影响下的综合路径系数；
D、通过所述调度路径优选***规划出能够实现该调度的所有路径选择，并计算出所有路径的总值，依据最优化原理，优选出路径最短的最优方案；
步骤D中，依据最优化原理，优选出路径最短的最优方案，最优化方法如式(I)所示：
Figure FDA0003051842380000011
式(I)中，LAB为拖轮与需求平台的路径距离，m；N为所需ROV的个数；α1、α2、α3......为受海洋环境影响下的综合路径系数，Li,1、Li,2、Li,3......为单个路径的距离，m；Li,1、Li,2、Li,3......中的下标1，2，3……分别指规划出的方案号。
2.根据权利要求1所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，所述ROV脐带缆控制***包括ROV力学监测模块、ROV速度分析模块和ROV脐带缆控制模块；
所述ROV力学监测模块用于监测ROV在上行和下放过程中的受力情况，ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力；所述ROV速度分析模块用于监测ROV的下放和回收速度；所述ROV脐带缆控制模块用于基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果，控制ROV下放和回收过程中脐带缆的速度。
3.根据权利要求1所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，步骤(2)中，拖轮调度ROV，是指：拖轮按照步骤(1)获取的路径最短的最优方案，前往目标平台，并运载ROV前往所需平台。
4.根据权利要求1所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，步骤(4)中，释放ROV，是指：将ROV放入水中并释放让ROV自由，释放过程通过所述ROV脐带缆控制***自动控制脐带缆的下放速度。
5.根据权利要求2所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，通过所述ROV脐带缆控制***自动控制脐带缆的下放和回收速度，包括步骤如下：
E、所述ROV力学监测模块监测ROV在上行和下放过程中的受力情况，ROV在上行和下放过程中的受力情况是指ROV在上行和下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力；
F、所述ROV速度分析模块监测ROV的下放和回收速度；
G、所述ROV脐带缆控制模块基于ROV力学监测模块和ROV速度分析模块的受力和速度分析结果，控制ROV下放和回收过程中脐带缆的速度。
6.根据权利要求5所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，ROV在上行过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure FDA0003051842380000021
如式(Ⅱ)所示：
Figure FDA0003051842380000022
ROV在下放过程中受重力、浮力、拖曳力和脐带缆的拉力的合力
Figure FDA0003051842380000023
如式(Ⅲ)所示：
Figure FDA0003051842380000024
式(Ⅱ)及式(Ⅲ)中，F′L指上行过程中脐带缆施加给ROV的拉力，N；F″L 指下放过程中脐带缆施加给ROV的拉力，N；ρl，ρR分别指海水和ROV的密度，kg/m3；AR指ROV的截面积，m2；VR指ROV的体积，m3；v′R指上行过程中ROV在海水中的运行速度，m/s；v″R指下放过程中ROV在海水中的运行速度，m/s；CD指ROV在海水中的拖曳力系数。
7.根据权利要求6所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，所述ROV速度分析模块通过速度监测模块实时监测ROV的下放和回收速度，或者，通过所述ROV力学监测模块的力学分析结果，进行ROV的下放和回收速度的预测。
8.根据权利要求7所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，ROV的下放和回收速度的预测分别如式(Ⅳ)、式(Ⅴ)所示：
Figure FDA0003051842380000031
Figure FDA0003051842380000032
式(Ⅳ)、式(Ⅴ)中，
Figure FDA0003051842380000033
是指t+Δt时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure FDA0003051842380000034
是指t时刻上行过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure FDA0003051842380000035
是指t+Δt时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度，
Figure FDA0003051842380000036
是指t时刻下放过程中ROV在海水中的运行速度。
9.根据权利要求5-8任一所述的一种多平台基桩ROV协同作业方法，其特征在于，步骤(5)中，ROV寻找水下目标，是指：ROV采用声纳扫描作业区域，提前发现未知物***置，并采用声纳对目标区域或者水下设施进行扫描，前往目标区域；
步骤(6)中，ROV水下作业，是指：通过所述风浪流监测***监测水流变化趋势，并辅助ROV进行水下作业；
步骤(7)中，回收ROV，是指：通过所述ROV脐带缆控制***对ROV回收上行过程中速度进行严格控制。
CN202011127322.4A 2020-10-20 2020-10-20 一种多平台基桩rov协同作业***及方法 Active CN112162562B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011127322.4A CN112162562B (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种多平台基桩rov协同作业***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011127322.4A CN112162562B (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种多平台基桩rov协同作业***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112162562A CN112162562A (zh) 2021-01-01
CN112162562B true CN112162562B (zh) 2021-09-07

Family

ID=73867739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011127322.4A Active CN112162562B (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种多平台基桩rov协同作业***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112162562B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2837553B1 (en) * 2012-04-09 2022-01-19 CyTroniQ Ltd. System for static and dynamic positioning or controlling motion of marine structure
CN109388060A (zh) * 2018-09-30 2019-02-26 上海交通大学 面向海上拖航作业的无人拖船集群协同作业***和方法
CN111645833A (zh) * 2019-03-04 2020-09-11 天津深之蓝海洋设备科技有限公司 子母rov***
CN110412583B (zh) * 2019-07-22 2022-12-27 武汉理工大学 基于多rov协同的水下不明运动目标侦测***
CN110954965A (zh) * 2019-11-29 2020-04-03 哈尔滨工程大学 一种多rov***及浅水珊瑚探测方法
CN111026135B (zh) * 2020-01-18 2020-11-13 上海大学 一种无人艇高性能航行前馈控制***及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112162562A (zh) 2021-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102454828B (zh) 深水s型海底管道铺设过程中的收弃管工艺
CN102518397B (zh) 一种张力系泊式水中钻井***及其安装方法
CN103397871A (zh) 一种基于干式采油树的超深水油气开发***及其安装方法
CN104787274A (zh) 海底电缆运动检测器及其控制方法
CN202391394U (zh) 一种超深水海洋油气工程开发***
CN213057414U (zh) 一种感应耦合垂直剖面观测***的回收布放***
CN112162562B (zh) 一种多平台基桩rov协同作业***及方法
CN112729201A (zh) 用于海上风电桩基基础冲刷状态的监测装置及监测方法
CN112267846A (zh) 一种水下大直径钢圆筒沉井井口防护装置及其实施方法
GB2171437A (en) Method and bouyant apparatus for installing a ring basket
CN203864960U (zh) 浮筒打捞工具
CN203472445U (zh) 步履式半潜两栖工程船
CN203383796U (zh) 一种基于干式采油树的超深水油气开发***
CN103313911B (zh) 用于封闭式钻塔的风门结构
CN212473853U (zh) 一种沉船打捞钢丝绳牵引设备
CN103236660A (zh) 应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法及导引装置
CN110834707A (zh) 一种用于隔水管探伤的水下混合自驱装置
CN103465742B (zh) 步履式半潜两栖工程船
CN207866745U (zh) 一种无磁场干扰的导管架爬行机器人用检测装置
CN203242966U (zh) 一种用于风机基础海底电缆保护及敷设的导引装置
CN112722161A (zh) 导管架低成本下水施工工艺
GB2157749A (en) Submersible manifold unit
DK201900976A1 (en) An offshore drilling vessel with an external cable connection and method therefor
CN216251964U (zh) 一种海上风电场海缆抢修喷冲回填一体机
CN103669303A (zh) 波浪能整体发电装置及其安装方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant