一种dp3级动力定位故障报警信息系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及的是一种实现DP3系统的故障检测、报警显示的DP3级动力定位故障报警信息系统。DP3级动力定位故障报警信息系统，由FS故障检测模块、控制器故障检测模块、故障检测模块、报警信息显示模块组成。FS故障检测模块与控制器故障检测模块平行连接，故障检测模块与FS故障检测模块顺序连接，故障检测模块与控制器故障检测模块顺序连接，报警信息显示模块与故障检测模块顺序连接。本发明更适应于DP3级动力定位系统的冗余情况，故障检测全面、准确，报警信息更丰富。
【专利说明】一种DP3级动力定位故障报警信息系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种实现DP3系统的故障检测、报警显示的DP3级动力定位故障报警信息系统。
【背景技术】
[0002]动力定位船舶(Dynamic Positioning Vessel),表示只通过推进器推力自动保持位置(固定位置或预设航迹)的船舶。
[0003]动力定位系统(Dynamic Positioning System),表示船舶动力定位需要的全部设备，包括:测量系统、动力系统、推进系统和动力定位控制系统。
[0004]动力定位控制系统(Dynamic Positioning Control System),表示船舶动力定位需要的所有控制系统和部件。动力定位控制系统包括计算机系统/操纵杆系统、传感器系统、显示系统(操纵面板)、位置参考系统以及相关的电缆、线路。
[0005]国际海事组织(InternationalMaritime Organization, IM0)文件《动力定位船舶指南(Guidelines for Vessels with Dynamic Positioning Systems)》和国际海洋工程承包协会(International Marine Contractors Association, IMCA)文件《动力定位船舶设计和操作参考准则(Guidelines for the Desi gn&Op er at ion of DynamicallyPositioned Vessels)》定义了设备等级。共定义了三个“设备等级”,在IMCA指南中总结如下:
[0006]DPl (设备等级I)—在单故障的情况下可能发生定位失常。
[0007]DP2(设备等级2)—有源组件或发电机、推力器、配电盘遥控阀门等系统单故障时，不会发生定位失常。但是当电缆、管道、手控阀等静态元件发生故障时可能会发生定位失常。
[0008]DP3(设备等级3)—任何单故障(包括水密室被淹)都不会导致定位失常。
[0009]故障检测报警信息系统是DP3控制系统中不可缺少的一部分，该系统显示DP3控制系统发生的各种故障，有助于DP操纵员对故障的定位，以便采取正确的解决措施。而国内外有关DP3系统的文献中，未有对其实现方法的描述，也未有对DP3系统故障报警信息系统的描述。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是实现DP3系统的故障检测、报警显示，即实现完整的DP3故障检测报警功能。该发明以报警的形式显示系统中出现的故障、故障源、故障时间范围等信息。
[0011]本发明包括:
[0012]DP3级动力定位故障报警信息系统，由FS故障检测模块、控制器故障检测模块、故障检测模块、报警信息显示模块组成。FS故障检测模块与控制器故障检测模块平行连接，故障检测模块与FS故障检测模块顺序连接，故障检测模块与控制器故障检测模块顺序连接，报警信息显示模块与故障检测模块顺序连接。[0013]FS故障检测模块，包括各FS计算机与其相应推进器或舵以及FS计算机软件，用于对推进器或舵进行故障检测；控制器故障检测模块，包括各控制器计算机、全部传感器、UPS以及控制器软件，控制器软件用于对各传感器、UPS进行故障检测；故障检测模块，用于对FS和控制器检测到的故障进行处理；报警信息显示模块，是操纵台软件中的一个模块，该模块利用故障标志，从报警信息数据库中索引出相应报警信息，并将其显示到报警信息列表中。
[0014]操纵台在故障检测、报警显示过程中，对FS就地工作站、控制器的故障标志进行整合处理。
[0015](I)报警信息显示模块分动态报警显示和历史报警显示。
[0016](2)操纵台故障检测模块、报警信息显示模块都对报警信息数据库进行插入或查询操作。报警信息数据库记录所有报警信息，如果计算机空间允许，则所有报警信息将永久记录。
[0017](3)报警信息数据库内具有三个功能不同的数据表:原始报警信息表、动态报警表和历史报警表。
[0018]本发明的有益效果在于:本发明更适应于DP3级动力定位系统的冗余情况，故障检测全面、准确，报警信息更丰富。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是DP3控制系统结构图；
[0020]图2是本发明中故障检测报警实现过程图；
[0021]图3是本发明中故障报警总体关系示意图；
[0022]图4是本发明中的电罗经故障报警关系示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0024]1.报警信息数据库初始化模块
[0025]该模块是DP3控制系统以外的辅助功能模块。根据DP专家、工程师的工程经验，结合历史中DP系统的故障事件，总结整理成故障信息表。该模块的作用是将故障信息表导入报警信息数据库。
[0026]2.就地工作站(Foundation Station, FS)故障检测模块
[0027]就地工作站内部计算机是推进器或舵的直接控制计算机，是控制器与推进器或舵之间的桥梁，其控制量与反馈量均为模拟信号。FS故障检测模块包括各FS计算机(配有具有AD/DA转换功能的板卡、网卡、串口卡等)与其相应推进器或舵以及FS计算机内的软件。FS计算机内的软件根据预设的故障诊断规则对推进器或舵数据进行故障判断。
[0028]3.控制器故障检测模块
[0029]控制器是DP3控制系统的核心部分，其具有数据处理、控制计算、推力分配和故障检测等功能。控制器故障检测模块，是包括各控制器计算机、所有传感器、不间断供电电源(Uninterruptible Power Supply, UPS)以及控制器内的软件。控制器内的软件根据预设的故障诊断规则对传感器、UPS数据进行故障判断。[0030]4.操纵台故障检测模块
[0031]操纵台是DP3控制系统与DP操作人员之间的交互平台。操纵台接收到控制器、FS发送的各种数据信息，根据设置的报警限值，进行故障判断，形成相应的报警信息数据库索引条件。
[0032]5.报警信息显示模块
[0033]报警信息显示模块是操纵台软件中的一个模块，该模块利用故障标志，从报警信息数据库中索引出相应报警信息，并将其显示到报警信息列表中。报警信息列表分为动态报警和历史报警两个表，分别显示当前正处于故障的报警信息和曾经故障过而当前已恢复的报警信息。
[0034]附图1是DP3控制系统结构图，是本发明的基础平台。DP3控制系统包括3个操纵台、3个控制器、8个FS计算机(分别控制6个推进器和2个舵)和多种传感器，传感器包括3个电罗经、3个运动传感器(Motion Reference Unit，MRU)、3个风传感器、2个GPS和I个水声传感器(Hydroacoustic Position Reference, HPR)。①、②分别为网络A、B,通过网络A、B，各传感器将其信息传送到控制器，FS计算机、控制器和操纵台实现信息交互。图1所示，故障报警信息系统中，I为FS故障检测模块，II为控制器故障检测模块，III为操纵台故障检测模块、报警信息显示模块。
[0035]附图2是本发明中故障检测报警实现过程图，根据该实现过程图详细介绍各模块。
[0036]1.报警信息数据库初始化模块
[0037]根据DP专家、工程师的工程经验，结合历史中DP系统的故障事件，按系统分类总结整理成文本文档形式的故障信息表。编写报警信息数据库初始化软件，运行生成报警信息数据库。报警信息数据库包括三个数据表:一个原始报警信息表，一个空的动态报警表和一个空的历史报警表。原始报警信息表的内容即为故障信息表的信息，为显示报警信息提供搜索内容；动态报警表用于存放DP3系统运行过程中检测到的当前故障；历史报警表用于存放DP3系统运行过程中已消除的故障信息。
[0038]2.FS故障检测模块
[0039]在检测故障过程中，FS通过串口接收推进器或舵信息，判断推进器或舵是否允控、通讯回路是否中断、串口数据是否中断；判断柴油机、轴带发电机是否在线、是否超负载等故障。FS检测故障后，将故障标志通过网络发送到操纵台。
[0040]3.控制器故障检测模块
[0041]控制器故障检测模块用于实现以下功能:①接收各传感器信息并对其进行数据处理，判断传感器数据中断、数据冻结、数据超出量程等故障接收各UPS的信息，判断UPS的通讯中断、电压异常等故障。控制器判断得出相应的故障标志，通过网络将其发送到操纵台。
[0042]4.操纵台故障检测模块
[0043]操纵台软件菜单中设有距离偏差、艏向偏差、航迹偏差、速度偏差、回转率偏差、纵倾、横摇的报警限值以及冗余传感器数据的相对偏差(包括纵倾、横摇和艏向)报警限值(其中此处的冗余传感器指罗经、电罗经，若电罗经I与电罗经2测得艏向值基本一致，而电罗经3的艏向值与其他两个电罗经的艏向值之差超过报警限值，则罗经3可能出现故障，需要报警)。操纵台接收到控制器、FS发送的各种数据信息，根据设置的报警限值，进行故障判断，形成索引条件，可在报警信息数据库中索引相应的报警信息。
[0044]5.报警信息显示模块
[0045]报警信息显示模块根据操纵台接收到控制器、FS传来的故障标志和操纵台故障判断得出的故障标志，从报警信息数据库的原始报警信息表中索引出相应报警信息，将报警信息插入相应的动态报警表和历史报警表中，并将其显示到报警信息列表的动态报警标签页或历史报警标签页中。若计算机硬盘足够大，数据库中最多可以存储2T(这是由所用数据库决定)的历史报警。由于历史报警列表中报警内容多，在历史报警列表中设有报警信息的时间范围查询。当设定一定时间范围后，历史报警列表中显示的报警信息为该时间范围内的报警信息。
[0046]附图3是本发明中故障报警总体关系流程图，该图中上层出现故障报警，影响下层故障报警的判断及显示。最上层故障报警是DP3控制器至操纵台实船网络通讯中断，该报警是操纵台检测网络数据判断出网络A、B都中断，则在其以下各层故障信息及各种数据都不能由控制器发送到操纵台，因此操纵台报警信息列表不会显示出下面各层故障报警信息。DP3级动力定位故障报警按设备分为以下几大类:电罗经报警、风传感器报警、运动参考单元(Motion Reference Unit，MRU)报警、位置参考系统报警、不间断电源(Uninterruptible Power Supply, UPS)报警和 FS 报警等。
[0047]附图4是本发明中的电罗经故障报警关系结构图，该图是附图2中“电罗经报警”的详细关系图。其他各类传感器、UPS报警与此相似，下面仅以电罗经报警为例介绍故障报警的检测、显示方法。
[0048]DP3级动力定位系统中，电罗经的功能是测量船舶的艏向值，每台电罗经故障报警内容相同，以电罗经I为例说明电罗经的故障报警。电罗经I的故障报警有:“电罗经I数据冻结报警”、“电罗经I故障报警”、“电罗经I数据中断报警”、“电罗经I超出量程报警”。其中，“电罗经I数据中断报警”可由以下四种情况引起:①电罗经I数据中断；(Ddpc[a]接收电罗经I数据中断；?DPC[B]接收电罗经I数据中断；?DPC[C]接收电罗经I数据中断。各故障报警的具体检测方法:(I)主控制器接收电罗经I数据，数据在一段时间内为某一恒定值，则判断出电罗经I数据冻结；(2)主控制器检测到电罗经I数据冻结超过一定时间则判断得出“电罗经I故障”;⑶单个控制器一定时间内接收不到电罗经I数据，则判断出“控制器[#]接收电罗经I数据中断”(#为A/B/C) ； (4)三个控制器一定时间内都接收不到电罗经I数据，则判断得出“电罗经I数据中断”;(5)主控制器接收到的电罗经I数据超过其量程，则判断出“电罗经I超出量程”。其中检测出“电罗经I故障”后，“电罗经I数据冻结”就在动态报警列表中消除；检测出“电罗经I数据中断”后，“控制器[#]接收电罗经I数据中断” (#为A/B/C)同样在动态报警列表中消除；这种处理方式的目的是减少报警信息的冗余，使DP操作人员对故障的定位更准确方便。
【权利要求】
1.一种DP3级动力定位故障报警信息系统，其特征是:由FS故障检测模块、控制器故障检测模块、故障检测模块、报警信息显示模块组成，FS故障检测模块与控制器故障检测模块平行连接，故障检测模块与FS故障检测模块顺序连接，故障检测模块与控制器故障检测模块顺序连接，报警信息显示模块与故障检测模块顺序连接。
2.根据权利要求1所述的DP3级动力定位故障报警信息系统，其特征是:FS故障检测模块，包括各FS计算机与其相应推进器或舵以及FS计算机软件，用于对推进器或舵进行故障检测；控制器故障检测模块，包括各控制器计算机、全部传感器、UPS以及控制器软件，控制器软件用于对各传感器、UPS进行故障检测；故障检测模块，用于对FS和控制器检测到的故障进行处理；报警信息显示模块，是操纵台软件中的一个模块，该模块利用故障标志，从报警信息数据库中索引出相应报警信息，并将其显示到报警信息列表中。
3.根据权利要求1所述的DP3级动力定位故障报警信息系统，其特征是:操纵台在故障检测、报警显示过程中，对FS就地工作站、控制器的故障标志进行整合处理。
4.根据权利要求1所述的DP3级动力定位故障报警信息系统，其特征是: (1)报警信息显示模块分动态报警显示和历史报警显示； (2)操纵台故障检测模块、报警信息显示模块都对报警信息数据库进行插入或查询操作；报警信息数据库记录所有报警信息，如果计算机空间允许，则所有报警信息将永久记录; (3)报警信息数据库内具有三个功能不同的数据表:原始报警信息表、动态报警表和历史报警表。
【文档编号】G05B23/02GK103631253SQ201310625087
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】王元慧, 董胜伟, 边信黔, 丁福光, 付明玉, 刘建旭, 赵大威, 王成龙 申请人:哈尔滨工程大学