CN115622870A - 一种海上风电安装平台的全船监测报警*** - Google Patents

一种海上风电安装平台的全船监测报警*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海上风电安装平台的全船监测报警***，涉及船舶自动化监测技术领域，包括操作站、网络交换机箱、过程控制器、信号采集单元、延伸报警***、轮机员安全报警***和监测报警***，网络交换机箱内设有第一冗余网络交换机、第二冗余网络交换机和网络光纤，第一冗余网络交换机、第二冗余网络交换机和网络光纤用于构成双冗余以太网，过程控制器通过双冗余以太网与操作站连接，实现过程控制器与操作站之间、延伸报警***与操作站之间有主网络和备用网络，当主网络出现故障而网络不通时，能切换至备用网络，使过程控制器、延伸报警***依然能将各个监测点的监测信息发送至操作站上进行显示，以及操作站的控制信息能输送至过程控制器。

Description

一种海上风电安装平台的全船监测报警***
技术领域
本发明涉及船舶自动化监测技术领域，尤其涉及一种海上风电安装平台的全船监测报警***。
背景技术
监测报警***是船舶自动化的一个重要组成部分，它用来监测机舱中主机、辅机，货舱及辅助设备的运行情况，监测报警***运行时，如果发现设备运行参数超出正常范围，***可以自动发出声光报警，提示值班轮机员介入干预。在自动化要求更高的无人机舱的船舶中，报警***除了在驾驶室、集控室和机舱有声光报警，而且还需要把报警延伸到餐厅、船员休息室等处。现有的监测报警***依赖于以太网进行信号传输至操作站，当以太网的站点故障时，监测信号以及控制信号无法交互，导致监测报警***不能正常使用，稳定性和可靠性偏低。
发明内容
本发明的目的在于提出一种海上风电安装平台的全船监测报警***，以解决监测报警***稳定性和可靠性偏低的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种海上风电安装平台的全船监测报警***，包括操作站、网络交换机箱、过程控制器、信号采集单元、延伸报警***、轮机员安全报警***和监测报警***；所述操作站配置有操作设备、打印机和历史记录服务器；所述网络交换机箱内设有第一冗余网络交换机、第二冗余网络交换机和网络光纤，所述第一冗余网络交换机、所述第二冗余网络交换机和所述网络光纤用于构成双冗余以太网；所述过程控制器通过所述双冗余以太网与所述操作站信号连接；所述信号采集单元与所述过程控制器信号连接；所述延伸报警***通过双冗余以太网与所述操作站信号连接；所述轮机员安全报警***和所述监测报警***分别与所述信号采集单元信号连接。
一种可选的实施例，所述过程控制器包括数据对比单元、自诊断单元和报警单元；所述操作站包括数据调节单元、数据转化单元和彩色显示单元；所述信号采集单元、数据对比单元、自诊断单元、报警单元、数据调节单元和数据转化单元之间依次连接，所述彩色显示单元连接所述报警单元。
一种可选的实施例，所述操作站还包括预测提示单元和测试显示单元，所述预测提示单元连接所述信号采集单元，所述预测显示单元连接所述报警单元。一种可选的实施例，所述延伸报警***包括延伸报警主单元和多个延伸报警从单元，所述延伸报警主单元与多个延伸报警从单元信号连接。
一种可选的实施例，所述轮机员安全报警***包括开/关报警板、壁挂式起/停开关箱、壁挂式报警复位按钮箱。
一种可选的实施例，所述监测报警***包括舱底水***，所述舱底水***包括油份浓度分析装置、报警电路和排污电路，所述油份浓度的输出端与所述报警电路的输入端连接，所述报警电路的输出端和所述排污电路的输入端分别与所述信号采集单元信号连接。
一种可选的实施例，所述监测报警***包括起动空压机***，所述起动空压机***包括空气压缩机工况监测模块和空气压缩机控制器，所述空气压缩机工况监测模块用于监测空气压缩机的温度、压力、运行时间和故障参数，所述空气压缩机工况监测模块的输出端和所述空气压缩机控制器的输入端分别与所述信号采集单元信号连接。
一种可选的实施例，所述监测报警***包括所述火灾探测和消防***，所述火灾探测和消防***包括火灾探测器、灯光警报装置、声响警报装置和语音信息装置，所述火灾探测器、所述灯光警报装置、声响警报装置和语音信息装置分别与所述信号采集的单元信号连接。
一种可选的实施例，所述监测报警***包括暖通监控***，所述暖通监控***包括氢气含量传感装置、温湿度传感装置、压差传感装置、工业空调、电动阀门、除湿机和暖通自动化控制装置，所述暖通自动化控制装置的输入端、氢气含量传感装置的输出端、温湿度传感装置的输出端、压差传感装置的输出端分别与所述信号采集单元信号连接，所述暖通自动化控制装置的输出端分别与工业空调、电动阀门和除湿机连接。
一种可选的实施例，所述监测报警***包括桩靴检测***，所述桩靴检测***包括水流量传感装置、压力传感装置、桩靴和桩靴自动化控制装置，所述桩靴自动化控制装置的输入端、水流量传感装置的输出端和压力传感装置的输出端分别与所述信号采集单元信号连接，所述桩靴自动化控制装置的输出端分别与所述桩靴连接。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
在本发明的实施例中，过程控制器通过双冗余以太网与操作站连接，实现过程控制器与操作站之间有主网络和备用网络，当主网络出现故障而网络不通时，能切换至备用网络，使过程控制器依然能将各个监测点的监测信息发送至操作站上进行显示，以及操作站的控制信息能输送至过程控制器，以避免因网络故障而导致全船监测报警***瘫痪。同理，延伸报警***通过双冗余以太网与所述操作站信号连接，使延伸报警与操作站之间有主网络和备用网络，以确保操作站能控制延伸报警和接收延伸报警的工况信息。
本发明对海上风电安装平台内重要场所和主要运行设备实现实时监控报警、意外情况告警接收处理，以提高工程运行和维护的安全性和可靠性，并可实现风电安装平台的可视化监控和调度，实时获取运行状态，确保其安全稳定运行，使风电安装平台运行更为安全、可靠，有效降低运营成本和故障损失。
附图说明
图1是本发明其中一个实施例的***示意图；
图2是本发明其中一个实施例的原理示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1，描述本发明实施例的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，包括操作站、网络交换机箱、过程控制器、信号采集单元、延伸报警***、轮机员安全报警***和监测报警***；所述操作站配置有操作设备、打印机和历史记录服务器；所述网络交换机箱内设有第一冗余网络交换机、第二冗余网络交换机和网络光纤，所述第一冗余网络交换机、所述第二冗余网络交换机和所述网络光纤用于构成双冗余以太网；所述过程控制器通过所述双冗余以太网与所述操作站信号连接；所述信号采集单元与所述过程控制器信号连接；所述延伸报警***通过双冗余以太网与所述操作站信号连接；所述轮机员安全报警***和所述监测报警***分别与所述信号采集单元信号连接。
信号采集单元信号设有I/O模块，以实现信号输入和输出，如此，轮机员安全报警***和所述监测报警***的监测点能将工况信号发送至过程控制器，过程控制器的指令又能通过信号采集单元信号发送至轮机员安全报警***和所述监测报警***，实现自动化控制。
过程控制器通过双冗余以太网与操作站连接，实现过程控制器与操作站之间有主网络和备用网络，当主网络出现故障而网络不通时，能切换至备用网络，使过程控制器依然能将各个监测点的监测信息发送至操作站上进行显示，以及操作站的控制信息能输送至过程控制器，以避免因网络故障而导致全船监测报警***瘫痪。同理，延伸报警***通过双冗余以太网与所述操作站信号连接，使延伸报警与操作站之间有主网络和备用网络，以确保操作站能控制延伸报警和接收延伸报警的工况信息。
历史记录服务器用于记录全船的监控报警记录和操作站使用记录，以方便存储记录，方便查阅。所述操作设备可以是键盘、鼠标、轨迹球、按钮板等设备。通过在操作站上配置打印机，能实现打印监测记录和报警记录。所述过程控制器可以是工控机。
其中，操作站设有保护软件，操作员通过密码登陆或硬件权限登陆，对所有测量点的访问和其它任何操作有特殊授权。操作员和操作站只在有授权的情况下才可以访问和操作测量点。在本发明的一些实施例，监测报警***中，每一个监视点均设置一个独立的监视报警控制单元，整个监视报警***是由各个监视点的监视报警控制单元组合而成的，称为单元组合式监视报警***。在监视报警控制单元中，通过传感器、监视器等设备作为监视模块，通过报警控制器进行参数控制和故障报警。
本发明对海上风电安装平台内重要场所和主要运行设备实现实时监控报警、意外情况告警接收处理，以提高工程运行和维护的安全性和可靠性，并可实现风电安装平台的可视化监控和调度，实时获取运行状态，确保其安全稳定运行，使风电安装平台运行更为安全、可靠，有效降低运营成本和故障损失。
作为一种可选的实施例，所述交换机箱还包括外部网络交换机，所述外部网络交换机用于构成外部网络，所述操作站通过所述外部网络与网络打印机以及外部计算机信号连接。
在本实施例中，外部网络提供病毒防护和防火墙，通过外部网络交换机构建独立的网络用于网络打印机及与外部计算机的通讯连接，有效避免外部设备接入后破坏全船监测报警***。
作为一种可选的实施例，***还包括自带AC220V的UPS电源(不间断电源)，所述UPS电源的蓄电池容量满足全船监测报警***失电后30min供电的需求。
如此，当失电时，仍能通过自带AC220V的UPS电源以供全船监测报警***运作，实现全船断电后，全船监测报警***仍能正常运作，使风电安装平台运行更为安全、可靠。
作为一种可选的实施例，如图2所示，所述过程控制器包括数据对比单元、自诊断单元和报警单元；所述操作站包括数据调节单元和数据转化单元；所述信号采集单元、数据对比单元、自诊断单元、报警单元、数据调节单元和数据转化单元之间依次连接，所述数据输出单元与所述连接。
在本实施例中，监测报警***的各个传感装置将收集到的数据信息传输到信息采集处理单元，信息采集处理单元将收集到的信息进行处理转换传输到数据对比单元，数据对比单元设置有阈值，当各传感装置收集到的数据超出阈值的范围时，则发出报警指令，报警指令经自诊断单元后将报警指令传输到报警单元，报警单元发出警报，且将异常数据传输到数据调节单元，数据调节单元接收到异常数据后进行调节，将异常数据进行调节后，将调节量传输到数据转划单元，数据转划单元再控制相应设备进行调整。
具体的，数据调节单元内阈值与数据对比输出单元内阈值相同，例如阈值均设为X，则阈值范围设置为(X-△T≤X≤X+△T)，当数据调节单元接收到的数据Y位于阈值范围外，数据调节单元将Y调节为X后，再将调节量(Y-X)传输到数据转化单元，数据转化单元将调节量(Y-X)转化成控制指令后，向相对应的设备发送调节指令，各设备根据指令自行调节，使各个设备回复正常。如：当升降***的电动机转速不正常，超出阈值范围，转速比阈值快时，数据调节单元会向电动机发出降速指令，降低电动机转速，使电动机转速回复正常。
在本实施例中，彩色显示单元用于显示过程控制模拟图，过程控制模拟图可理解为用于模拟全船控制过程的高分辨率图像，即海上风电安装平台的全船监测报警***的人机界面，实现显示船上各***相关项目的图形界面，如主柴油机、功率管理***、主推进和艏侧推控制***的实时工况信息都会在过程控制模拟图中显示，实现可视化监控。
作为一种可选的实施例，报警单元内设有信号反馈器，当报警指令经自诊断单元后将报警指令传输到报警单元，如果报警单元没有发出警报，即信号反馈器没有将发出警报的信号反馈回自诊断单元，自诊断单元则向自诊报警发出信号，自诊报警。
作为一种可选的实施例，所述操作站还包括预测风险单元和测试显示单元，所述预测风险单元连接所述信号采集单元，所述预测显示单元连接所述报警单元。
在本实施例中，当预设的一定时间内报警单元未出现警报时，操作站的预测提示单元向信息采集单元发出多组测试数据(包括高于数据比对输出单元阈值和小于数据比对输出单元阈值的数据)，测试数据经信息采集处理单元、数据比对输出、主诊断单元、报警单元后传输到预测显示单元，当最后数据无法传输到预测显示单元时，则表示检测***出现问题，需要进行修理。
在本实施例中，各个设备传感装置将采集到数据传输到信息采集处理单元，信息采集处理单元会同时将数据传输到预测提示单元，预测提示单元会将接受到的数据进行分析计算，推测出监测报警***的各设备是否存在潜在危害。
作为一种可选的实施例，所述延伸报警***包括延伸报警主单元和多个延伸报警从单元，所述延伸报警主单元与多个延伸报警从单元信号连接。具体地，延伸报警主单元和多个延伸报警从单元分别为延伸报警板，多个所述延伸报警面板之间通过RS485通讯线以及双冗余以太网相连接。操作站将得到的报警信息发送到延伸报警装置主单元，延伸报警装置主单元根据自身的设置将报警信息及时有效的传递到各终端。在延伸报警装置主单元上可通过旋钮开关或人机交互进行值班设置和报警信息输入方式的设置，通过按键可进行消音、确认等报警操作，并及时将报警和值班设置信息形成数据包，发送到整个网络上。
作为一种可选的实施例，所述轮机员安全报警***包括开/关报警板、壁挂式起/停开关箱、壁挂式报警复位按钮箱。
作为一种可选的实施例，所述监测报警***包括舱底水***，所述舱底水***包括油份浓度分析装置、报警电路和排污电路，所述油份浓度的输出端与所述报警电路的输入端连接，所述报警电路的输出端和所述排污电路的输入端分别与所述信号采集单元信号连接。
如此，油份浓度分析装置分析出舱底水油污超标时，油份浓度分析装置生成信号以使报警电路报警，报警电路将报警信息发送至信号采集单元，信号采集单元将报警信号发送至过程控制器，过程控制器将报警信号进行处理，在彩色显示单元中可视化报警信号。用户在操作站上输入处理信号至过程控制器，过程控制器接收到处理信号后生成控制信号并发送至排污电路，排污电路运作以打开排污阀门进行排污。具体地，油份浓度分析装置可以是利用光学浊度测量原理进行油份浓度分析的设备，还可以是利用红外光散射测量原理进行油份浓度分析的设备。报警电路和排污电路属于本领域技术人员可获知的技术手段，本发明不再赘述。
作为一种可选的实施例，所述监测报警***包括起动空压机***，所述起动空压机***包括空气压缩机工况监测模块和空气压缩机控制器，所述空气压缩机工况监测模块用于监测空气压缩机的温度、压力、运行时间和故障参数，所述空气压缩机工况监测模块的输出端和所述空气压缩机控制器的输入端分别与所述信号采集单元信号连接。
具体地，起动空压机***是利用空气压缩机给风电安装平台下提供气体压力，推动气动设备的运行，要求管道内的压力维持在一定范围内，不过压或者欠压，以免造成能源的浪费或者现场设备无法使用。通过空气压缩机工况监测模块将监测空气压缩机的温度、压力、运行时间和故障参数，空气压缩机工况监测模块通过信号采集单元将空气压缩机的温度、压力、运行时间和故障参数以信号方式发送至过程控制器，过程控制器将参数信号进行处理后，在彩色显示单元中将参数显示出来，实现可视化监控。用户在操作站上输入处理信号至过程控制器，过程控制器接收到处理信号后生成控制信号并发送至空气压缩机控制器，空气压缩机控制器对空气压缩机进行工况调整。
作为一种可选的实施例，所述监测报警***包括所述火灾探测和消防***，所述火灾探测和消防***包括火灾探测器、灯光警报装置、声响警报装置和语音信息装置，所述火灾探测器、所述灯光警报装置、声响警报装置和语音信息装置分别与所述信号采集的单元信号连接。在本发明的一个实施例中，火灾探测器，用于监视环境中有没有火灾的发生，灯光警报装置为采用带指示箭头的照明设备；声响警报装置为设置电铃声响警报装置；语音信息装置为通过设置语音信息装置。当出现火灾时，火灾探测器的触发信号、灯光警报装置、声响警报装置和语音信息装置的工况信号分别发送至过程控制器，过程控制器处理火灾探测和消防***，并将其显示在彩色彩色显示单元。
作为一种可选的实施例，所述监测报警***包括暖通监控***，所述暖通监控***包括氢气含量传感装置、温湿度传感装置、压差传感装置、工业空调、电动阀门、除湿机和暖通自动化控制装置，所述暖通自动化控制装置的输入端、氢气含量传感装置的输出端、温湿度传感装置的输出端、压差传感装置的输出端分别与所述信号采集单元信号连接，所述暖通自动化控制装置的输出端分别与工业空调、电动阀门和除湿机连接。
在本实施例中，氢气含量传感装置、温湿度传感装置和压差传感装置作为监测点，将监测信号发送至暖通自动化控制装置，暖通自动化控制装置通过信号采集单元将监测信息发送至过程控制器，过程控制器将监测信息进行处理，并在彩色显示单元中将监测信息显示出来，实现可视化监控。用户在操作站上输入调整信号至过程控制器，过程控制器接收到调整信号后生成控制信号并发送至暖通自动化控制装置，暖通自动化控制装置对空气压缩机、工业空调、电动阀门和除湿机进行工况调整。全船监测报警***利用暖通自动化控制装置促进软冗余，如出现故障问题，可直接利用自动化控制进行就地控制，从而进一步优化***运行稳定性和可靠性。在本发明的另一实施例中，暖通监控***还包括风电平台商用计算机，风电平台商用计算机与所述自动化控制装置信号连接，用户通过风电平台商用计算机内人机界面对房间中的温湿度、风阀、压差数值以及空调等设备运行状况进行全面检查。
作为一种可选的实施例，所述监测报警***包括桩靴检测***，所述桩靴检测***包括水流量传感装置、压力传感装置、桩靴和桩靴自动化控制装置，所述桩靴自动化控制装置的输入端、水流量传感装置的输出端和压力传感装置的输出端分别与所述信号采集单元信号连接，所述桩靴自动化控制装置的输出端分别与所述桩靴连接。
在本实施例中，每个桩靴的喷头处均设置有流量传感装置，且靠近桩靴处设有压力传感装置，流量传感装置和压力传感装置作为监测点，将监测信号发送至桩靴自动化控制装置，桩靴自动化控制装置通过信号采集单元将监测信息发送至过程控制器，过程控制器将监测信息进行处理，并在彩色显示单元中将监测信息显示出来，实现可视化监控。具体的，在冲桩过程中，流量传感装置和压力传感装置实时传送监测信息发送至过程控制器，过程控制器将监测信息进行处理，当处理到监测信息中水流量未发生变化，则说明此处喷头出现损坏或者是堵塞了，向延伸报警***、轮机员安全报警***和操作站发出警报。用户在操作站上根据压力传感装置的数值对冲桩的水流量进行调整。随后输入调整信号至过程控制器，过程控制器接收到调整信号后生成控制信号并发送至桩靴自动化控制装置，桩靴自动化控制装置对桩靴的喷头进行工况调整，从而提高冲桩效率，不需要反复调节水压，更好地进行冲桩。作为一种可选的实施例，所述监测报警***采用AUT-0入级要求的机器监测和报警，且使用双套时间***。在本实施例中，采用AUT-0入级要求的机器监测和报警，能减少人员值班，利于无人化监测管理。双套时间***包括本地时间和UTC(协调世界时)，以方便在世界各地进行时间换算。
根据本发明实施例的一种海上风电安装平台的全船监测报警***的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：包括操作站、网络交换机箱、过程控制器、信号采集单元、延伸报警***、轮机员安全报警***和监测报警***；
所述操作站配置有操作设备、打印机和历史记录服务器；
所述网络交换机箱内设有第一冗余网络交换机、第二冗余网络交换机和网络光纤，所述第一冗余网络交换机、所述第二冗余网络交换机和所述网络光纤用于构成双冗余以太网；
所述过程控制器通过所述双冗余以太网与所述操作站信号连接；
所述信号采集单元与所述过程控制器信号连接；
所述延伸报警***通过双冗余以太网与所述操作站信号连接；
所述轮机员安全报警***和所述监测报警***分别与所述信号采集单元信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述过程控制器包括数据对比单元、自诊断单元和报警单元；
所述操作站包括数据调节单元、数据转化单元和彩色显示单元；
所述信号采集单元、数据对比单元、自诊断单元、报警单元、数据调节单元和数据转化单元之间依次连接，所述彩色显示单元连接所述报警单元。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：
所述操作站还包括预测提示单元和测试显示单元，所述预测提示单元连接所述信号采集单元，所述预测显示单元连接所述报警单元。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述延伸报警***包括延伸报警主单元和多个延伸报警从单元，所述延伸报警主单元与多个延伸报警从单元信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述轮机员安全报警***包括开/关报警板、壁挂式起/停开关箱、壁挂式报警复位按钮箱。
6.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述监测报警***包括舱底水***，所述舱底水***包括油份浓度分析装置、报警电路和排污电路，所述油份浓度的输出端与所述报警电路的输入端连接，所述报警电路的输出端和所述排污电路的输入端分别与所述信号采集单元信号连接。
7.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述监测报警***包括起动空压机***，所述起动空压机***包括空气压缩机工况监测模块和空气压缩机控制器，所述空气压缩机工况监测模块用于监测空气压缩机的温度、压力、运行时间和故障参数，所述空气压缩机工况监测模块的输出端和所述空气压缩机控制器的输入端分别与所述信号采集单元信号连接。
8.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述监测报警***包括所述火灾探测和消防***，所述火灾探测和消防***包括火灾探测器、灯光警报装置、声响警报装置和语音信息装置，所述火灾探测器、所述灯光警报装置、声响警报装置和语音信息装置分别与所述信号采集的单元信号连接。
9.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述监测报警***包括暖通监控***，所述暖通监控***包括氢气含量传感装置、温湿度传感装置、压差传感装置、工业空调、电动阀门、除湿机和暖通自动化控制装置，所述暖通自动化控制装置的输入端、氢气含量传感装置的输出端、温湿度传感装置的输出端、压差传感装置的输出端分别与所述信号采集单元信号连接，所述暖通自动化控制装置的输出端分别与所述工业空调、电动阀门和除湿机连接。
10.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台的全船监测报警***，其特征在于：所述监测报警***包括桩靴检测***，所述桩靴检测***包括水流量传感装置、压力传感装置、桩靴和桩靴自动化控制装置，所述桩靴自动化控制装置的输入端、水流量传感装置的输出端和压力传感装置的输出端分别与所述信号采集单元信号连接，所述桩靴自动化控制装置的输出端分别与所述桩靴连接。
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