FPSO大面积海工模块的动态定位方法与流程

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种FPSO大面积海工模块的动态定位方法。

背景技术：

浮式生产储油卸油装置(Floting Prodution Storgend Offloding，以下简称“FPSO”)作为“海上石油工厂”，可将来自海底油井的油气水等混合液经过加工处理成合格的原油或天然气储后存在货油舱。

建造FPSO时，通常会将FPSO分成若干个海工模块制作，再依序将这些海工模块吊装在浮动的船体甲板上。而在吊装的过程中，需测量海工模块是否吊装在船体甲板需求位置上，具体的包括海工模块是否与船体甲板水平、海工模块安装高度是否在需求的高度上、海工模块的中心是否在需求安装位置的中心等。

请参阅图1，其是现有技术中采用拉钢丝方法测量海工模块的原理图。以测量小型海工模块是否与船体甲板水平为例，首先选取海工模块上表面的任意四个测量点A₁、A₂、A₃和A₄，然后通过测量该四个点到甲板的垂直距离是否均相等，以确定海工模块是否与船体甲板水平。而现有技术中，通常采用拉钢丝线的方法测量测量点与船体甲板的距离。具体的，选取同一水平面的三个点B₁、B₂、B₃作为基准点，将基准点B₁与基准点B₂用钢丝线连接；将测量点A₁与基准点B₃用钢丝线连接，并将连接的钢丝线投影在基准点B₁和基准点B₂的钢丝连线上，以与基准点B₁和基准点B₂的钢丝线形成一个交点C；将A₁点投影在点B₁、B₂、B₃所在的水平面上，获得A₁的投影点D；测量A₁与B₃的距离、B₁与D的距离、以及∠A₁B₁C，通过计算即可获得A₁点到甲板的距离A₁D。

但是，当所需测量的海工模块的面积越大时，钢丝也随着拉长，而钢丝越长，中间的交点的挠度也越大；挠度越大，其误差也将越大。同时，处于水面上的船体甲板以及海工模块是随着水面而摇摆不定的，拉钢丝测量的方法也大大影响了测量的精确度。为了提高精确度，通常需要经过多次测量，计算平均值来评估物体的尺寸，而多次测量的方法虽然能减少一定的误差，但是需要投入的人员也越多，效率也越低，无法满足生产要求。另外，拉钢丝线时，通常需要操作人员登高作业，反复大量的登高操作，具有很大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种FPSO大面积海工模块的动态定位方法，其可简化测量工序、提高测量的精度、降低工作量、减少登高作业次数、降低作业风险、提高生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种FPSO大面积海工模块的动态定位方法，包括如下步骤：

步骤1：将待测量的海工模块吊装定位于船体甲板上方；

步骤2：在船体甲板上选取第一基准点、第二基准点和第三基准点；关闭全站仪的精度补偿，通过全站仪建立以该三个基准点确定的虚拟基准面；

步骤3：在待测量的海工模块上选取若干个测量点；通过全站仪测量各测量点到该虚拟基准面的垂直距离，并判断待测量的海工模块的位置。

相比于现有技术，本发明通过全站仪测量海工模块与船体甲板的相对位置，简化了测量工序，提高了测量的精度，降低了工作量，并且减少了工作人员登高作业的次数，降低了作业风险，提高了生产效率。

进一步地，在步骤2中，建立所述虚拟基准面时，还包括如下步骤：

步骤21：将全站仪固定在船体甲板上，关闭全站仪的精度补偿；

步骤22：在船体甲板上选取第一基准点、第二基准点和第三基准点；全站仪通过对准第一基准点、第二基准点和第三基准点，分别获取该三个基准点的位置坐标；

步骤23：根据获取的该三个基准点的位置坐标，建立该虚拟基准面。

进一步地，在步骤22中，获得该三个基准点的位置坐标时，还包括：分别在第一基准点、第二基准点和第三基准点上贴上反射片；所述全站仪通过对准反射片，并接收该反射片反射回的激光来获得第一基准点、第二基准点和第三基准点的位置坐标。

进一步地，在步骤3中，获得测量点到该虚拟基准面的垂直距离时，还包括：分别在各测量点上贴上反射片；所述全站仪通过对准各个测量点的该反射片，并接收反射片反射回的激光来获得测量点相对于虚拟基准面的垂直距离。

进一步地，在步骤1中，所述第一基准点和第二基准点为船体甲板的中心线上不重合的任意两点。

进一步地，在步骤1中，所述第三基准点为船体甲板肋位线上的任意一点。

进一步地，在步骤1中，所述测量点为待测量的海工模块的8个顶点、每条棱上的中点以及中心点。

进一步地，当测量海工模块是否与船体甲板保持水平时，在步骤3中，具体的，还包括如下步骤：

步骤311：选取待测量的海工模块上表面或下表面的四个顶点作为测量点；

步骤312：获得各个测量点到同一虚拟基准面的垂直距离，判断该四个测量点到该虚拟基准面的垂直距离是否相等。

进一步地，当测量海工模块是否位于船体甲板上的需求高度上时，在步骤3中，具体的，还包括如下步骤：

步骤321：选取待测量的海工模块每条棱上的中点作为测量点；

步骤322：获得各个测量点到同一虚拟基准面的垂直距离，判断该各个测量点到该虚拟基准面的垂直距离是否符合需求高度。

进一步地，当测量海工模块的中心是否在需求安装位置的中心时，在步骤3中，具体的，还包括如下步骤：

步骤331：选取待测量的海工模块的中心点作为测量点；

步骤332：获得测量点到同一虚拟基准面的垂直距离，判断该测量点到该虚拟基准面的垂直距离是否符合需求距离。

相比于现有技术，本发明通过全站仪测量海工模块与船体甲板的相对位置，简化了测量工序，提高了测量的精度，降低了工作量，并且减少了工作人员登高作业的次数，降低了作业风险，提高了生产效率。同时，将全站仪和待测量的海工模块放置于船体甲板上，使全站仪和海工模块随着船体甲板而摆动，确保全站仪、待测量的海工模块、船体甲板三者保持相对静止，进一步地，通过关闭精度补偿，消除了全站仪对测量数据的影响，确保了数据测量的准确性。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是现有技术中采用拉钢丝方法测量海工模块的原理图；

图2是本发明FPSO大面积海工模块的动态定位方法的流程图；

图3是步骤2中建立虚拟基准面的流程图；

图4是实施例1中测量海工模块是否与船体甲板平行的流程图。

图5是实施例2中测量海工模块是否位于船体甲板的需求高度的流程图；

图6是实施例3中测量海工模块是否位于船体甲板的需求中心位置的流程图。

具体实施方式

实施例1

全站仪是全站型电子测距仪的简称，是由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的地面测量仪器，其通过测量光波在各待测点与基准点往返传播的时间，并通过简单的换算来获得各待测点间的距离，且可根据输入的数据或测量的数据建立虚拟的空间坐标系，以精确测量距离。

另外，全站仪设有精度补偿，当开启精度补偿时，测得的距离是默认大地为基准的，即在全站仪所处的位置不平或者其他原因导致全站仪倾斜，而使全站仪没有与大地保持垂直时，精度补偿能对测量的水平、竖直距离、角度等参数进行自动补偿修正，以确保获取的数据是在全站仪与大地垂直的情况下的数据。因此，现有的全站仪通常针对静态物体进行测量。

本发明利用全站仪的上述测量特点，并对全站仪测量进行改良，对需吊装定位在浮动的船体甲板上的大面积海工模块进行定位，下面以规则的长方体海工模块为例，具体介绍如何测量该海工模块与船体甲板的相对位置。

请参阅图2，其是本发明FPSO大面积海工模块的动态定位方法的流程图。本实施例的FPSO大面积海工模块的动态定位方法，包括如下步骤：

步骤1：将待测量的海工模块吊装定位于船体甲板上方。

步骤2：在船体甲板上选取第一基准点、第二基准点和第三基准点；关闭全站仪的精度补偿，通过全站仪建立以该三个基准点确定的虚拟基准面。

请参阅图3，其是步骤2中建立虚拟基准面的流程图。

建立所述虚拟基准面时，还包括如下步骤：

步骤21：将全站仪固定在船体甲板上，关闭全站仪的精度补偿。

通过将全站仪固定在船体甲板上，可使全站仪随着船体甲板的摆动而摆动，进而使全站仪与船体甲板保持相对静止。

为了确保全站仪测量的数据为待测量的海工模块与船体甲板相对距离，需消除全站仪本身对测量数据的影响，因此，本发明关闭了全站仪的精度补偿，使得全站仪测量时，不再默认大地为水平，即使全站仪的水平随船体甲板的浮动而摇摆幅度，进而使测得的垂直距离为全站仪、待测量的海工模块和船体甲板相对静止时的垂直距离。

步骤22：在船体甲板上选取第一基准点、第二基准点和第三基准点；全站仪通过对准第一基准点、第二基准点和第三基准点，分别获取该三个基准点的位置坐标。

为使测量的数据更加精确，本发明对基准点的选择进行了限定。具体的，所述第一基准点和第二基准点为船体甲板中心线上不重合的任意两点；所述第三基准点为船体甲板肋位线上的任意一点。本实施例中，船体甲板中心线与船体甲板肋位线相互垂直。

为获得三个基准点的位置坐标，本发明通过在第一基准点、第二基准点和第三基准点上贴上反射片，并操作全站仪，使全站仪发射激光，且使该激光对准该反射片，所述全站仪通过接收该反射片反射回的激光来获得第一基准点、第二基准点和第三基准点的位置坐标。

步骤23：根据获取的该三个基准点的位置坐标，建立该虚拟基准面。

根据三点确立一个面的原理，全站仪根据获取的三个基准点的位置坐标，建立一个虚拟基准面。

步骤3：在待测量的海工模块上选取若干个测量点；通过全站仪测量各测量点到该虚拟基准面的垂直距离，并判断待测量的海工模块的位置，即海工模块在船上的安装位置。

本发明中，测量点的数量和位置根据待测量海工模块的大小和需安装在船体甲板上的位置而定。

请参阅图4，其是实施例1中测量海工模块是否与船体甲板平行的流程图，本实施例中，在步骤3中，若需测量待测量海工模块是否与船体甲板平行，则具体的包括如下步骤：

步骤311：选取待测量的海工模块上表面或下表面的四个顶点作为测量点；

步骤312：获得各个测量点到同一虚拟基准面的垂直距离，判断该四个测量点到该虚拟基准面的垂直距离是否相等。

而在测量各测量点到该虚拟基准面的垂直距离前，还包括如下步骤：

分别在各测量点上贴上反射片，并操作全站仪，使全站仪发射激光，且使该激光对准各测量点上的反射片，所述全站仪通过分别接收各个发射片反射回的激光，获得各测量点到该虚拟基准面的垂直距离。

相比于现有技术，本发明通过全站仪测量海工模块与船体甲板的相对位置，简化了测量工序，提高了测量的精度，降低了工作量，并且减少了工作人员登高作业的次数，降低了作业风险，提高了生产效率。同时，将全站仪和待测量的海工模块放置于船体甲板上，使全站仪和海工模块随着船体甲板而摆动，确保全站仪、待测量的海工模块、船体甲板三者保持相对静止，进一步地，通过关闭精度补偿，消除了全站仪对测量数据的影响，确保了数据测量的准确性。

实施例2

请参阅图5，其是实施例2中测量海工模块是否位于船体甲板的需求高度的流程图。本实施与实施例1的区别在于，步骤3中的具体实施步骤的不同，本实施例具体实施步骤包括：

步骤321：选取待测量的海工模块每条棱上的中点作为测量点；

步骤322：获得各个测量点到同一虚拟基准面的垂直距离，判断该各个测量点到该虚拟基准面的垂直距离是否符合需求高度。

相比于现有技术，本发明通过全站仪测量海工模块是否位于船体甲板的需求高度上，简化了测量工序，提高了测量的精度，降低了工作量，并且减少了工作人员登高作业的次数，降低了作业风险，提高了生产效率。

实施例3

请参阅图6，其是实施例3中测量海工模块是否位于船体甲板的需求中心位置的流程图；本实施与实施例1的区别在于，步骤3中具体的实施步骤的不同，本实施例的具体实施步骤包括：

步骤331：选取待测量的海工模块的中心点作为测量点；

步骤332：获得测量点到同一虚拟基准面的垂直距离，判断该测量点到该虚拟基准面的垂直距离是否符合需求距离。

相比于现有技术，本发明通过全站仪测量海工模块是否位于船体甲板的需求中心位置上，简化了测量工序，提高了测量的精度，降低了工作量，并且减少了工作人员登高作业的次数，降低了作业风险，提高了生产效率。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。