本发明属于锚钢绳监控技术领域。具体涉及一种铺排船锚缆绳监控保护系统及其保护方法。
背景技术：
目前长江航道整治所使用的铺排船在锚缆绳设备设计上仍无一套完善的监控预警保护系统。出现问题后不能及时被发现和紧急停止设备。长雁1号船舶在刚出厂施工时出现了一次缆绳打绞卡死故障，花了15天时间才完全修复。另外，汉工排6号改造出厂后仅1年多时间，先后出现过4次类似问题。长雁1号船舶的结构比较复杂，现有的定位方法误差较大，无法在船载环境下相对精确的捕获缆绳位置信息，需要较大的定位节点密度而且计算过程十分复杂，不宜在长雁1号船舶上使用。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服上述不足提供一种铺排船锚缆绳监控保护系统及其保护方法。
一种铺排船锚缆绳监控保护系统，包括用于检测排缆器和缆绳的光电开关；用于检测摩擦绞车和容缆绞车旋转角度和方向的旋转编码器；用于检测缆绳的移动长度和速度的缆绳检测仪；微处理器；设有plc的集控台以及液晶触摸屏；所述光电开关的信号输出端与微处理器相连，所述旋转编码器的信号输出端与微处理器相连，所述缆绳检测仪的信号输出端与微处理器相连，所述集控台与微处理器双向通讯，所述集控台与液晶触摸屏和动力系统相连。
所述的铺排船锚缆绳监控保护系统的保护方法包括以下步骤：
001.使用光电开关检测排缆器工作情况及容缆绞车缆绳堆叠情况；
002.微处理器对检测到排缆器工作情况及容缆绞车缆绳堆叠情况进行数据分析处理，判断是否向集控台预警，如果向集控台预警则转下一步，如果不向集控台预警则返回至001步；
003.集控台的plc收集微处理器分析处理的数据和预警信息，通过液晶触摸屏显示锚绳设备工作状态；
004.当plc检测到有紧急情况时，及时切断动力系统停止并保护锚绳设备。
所述002中的具体步骤包括：如果两个绞车之间出现不同步、排缆器工作异常或容缆绞车缆绳堆叠异常，则均向控制台发出预警型号。
所述004中的紧急情况包括：发出预警信号后长时间无人处理、排缆器不工作并且缆绳堆积过高、容缆绞车与摩擦绞车运行方向相反，或容缆绞车与摩擦绞车长时间不同步。
所述步骤001之前还包括以下步骤：使用旋转编码器检测摩擦绞车和容缆绞车旋转角度和方向，使用缆绳检测仪检测缆绳的移动长度和速度从而得到并缆绳移动的速度和距离，微处理器接收上述数据然后集中在集控台显示。
所述步骤001之前，在船的首左、首中、首右、尾左、尾中和尾右的容缆绞车的缆绳上分别安装无线定位节点，将六个所述无线定位节点连起来形成一个封闭的区域，所述无线定位节点不断对外发射相同功率的信号，微处理器接收无线定位节点场强信号强度并向无线定位节点反馈接收信号，对首中和尾中的无线定位节点相连形成两个区域s1和s2，s1和s2分别有固定的接收信号强度值大小序列，根据接收信号强度值大小序列将发射对应信号的无线定位节点排序，并进行编码然后导出编码序列表，所述编码为缆绳实时位置的编码，六个所述无线定位节点逻辑上构成无向简单图，从无向简单图的每个顶点出发，采用bfs方法依次对图中的每个无线定位节点均做一次且仅做一次访问，得到所有序列构成编码序列表，在s1和s2设立采样点，对采样点接收信号强度值降序排列，s1和s2分别与编码序列一一对应，将所有的无线定位节点以及s1和s2坐标几何中心录入数据库建立编码序列库即可。
所述步骤002中对检测到排缆器工作情况及容缆绞车缆绳堆叠情况进行数据分析处理前包括以下步骤：
s01：根据操作人员提交的监控脚本和所述编码序列确定容缆绞车的缆绳作业调度顺序，按作业调度顺序遍历监控脚本中的所有任务；
s02：遍历集控台的plc缓存资源，对每个编码序列库中的任务的执行时间进行记录，找出最小缓存资源完成时间，更新缓存资源的完成时间；
s03：判断缓存资源的完成时间是否达到监控脚本中任务作业的时间超限值，若不达到超限值则处理完后将信息传输至集控台，若达到超限值则将该任务作业进行暂存排队，返回至编码序列库中重新调取其他任务作业并转下一步；
s04：此时判断为信号超限，遍历编码序列库，计算没有开始的编码的任务在plc缓存资源上完成的时间；
s05：遍历匹配出用时最短且满足不达到超限值约束的编码与plc缓存序列，如果匹配成功，则创建新的监控任务脚本，并且分配新的监控到plc缓存序列，如果匹配失败，返回消息给操作人员即可；
s06：所有需要plc缓存资源的任务分配完后，判断所用总时间是否超出监控脚本中所有任务作业的总时间超限值，如果没有超出则调度成功，否则调度失败，返回消息给操作人员。
本发明锚绳设备监控预警保护系统可辅助船舶定位，避免锚钢绳设备重大事故的发生，节约大量人力物力成本，避免了因设备故障影响施工进度和效率。实现全天候的监控锚缆绳运行状态，并可以在集控台集中显示铺排船定位锚绳抛出多少米、抛锚速度等信息，辅助抛锚定位，定位方法解决了船结构复杂、信号传输波动等问题，在复杂环境下不仅保证了较高的定位精度，还大大减少了定位过程中的计算量，在监控定位任务调度中把最小缓存资源完成时间短的任务调度到最早完成时间的资源，这一优化调度方法降低了任务的响应时间，达到了最大化内存利用率和最小时间成本目的。监控容缆绞车及舱内摩擦绞车、排缆器的运行状态，出现故障能及时发出预警并在发生较大事故等紧急情况下自动切断动力，停止并保护设备。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
一种铺排船锚缆绳监控保护系统，包括用于检测排缆器和缆绳的光电开关；用于检测摩擦绞车和容缆绞车旋转角度和方向的旋转编码器；用于检测缆绳的移动长度和速度的缆绳检测仪；微处理器；设有plc的集控台以及液晶触摸屏；所述光电开关的信号输出端与微处理器相连，所述旋转编码器的信号输出端与微处理器相连，所述缆绳检测仪的信号输出端与微处理器相连，所述集控台与微处理器双向通讯，所述集控台与液晶触摸屏和动力系统相连。
所述的铺排船锚缆绳监控保护系统的保护方法包括以下步骤：
001.使用光电开关检测排缆器工作情况及容缆绞车缆绳堆叠情况；
002.微处理器对检测到排缆器工作情况及容缆绞车缆绳堆叠情况进行数据分析处理，判断是否向集控台预警，如果向集控台预警则转下一步，如果不向集控台预警则返回至001步；
003.集控台的plc收集微处理器分析处理的数据和预警信息，通过液晶触摸屏显示锚绳设备工作状态；
004.当plc检测到有紧急情况时，及时切断动力系统停止并保护锚绳设备。
所述002中的具体步骤包括：如果两个绞车之间出现不同步、排缆器工作异常或容缆绞车缆绳堆叠异常，则均向控制台发出预警型号。
所述004中的紧急情况包括：发出预警信号后长时间无人处理、排缆器不工作并且缆绳堆积过高、容缆绞车与摩擦绞车运行方向相反，或容缆绞车与摩擦绞车长时间不同步。
所述步骤001之前还包括以下步骤：使用旋转编码器检测摩擦绞车和容缆绞车旋转角度和方向，使用缆绳检测仪检测缆绳的移动长度和速度从而得到并缆绳移动的速度和距离，微处理器接收上述数据然后集中在集控台显示。
所述步骤001之前，在船的首左、首中、首右、尾左、尾中和尾右的容缆绞车的缆绳上分别安装无线定位节点，将六个所述无线定位节点连起来形成一个封闭的区域，所述无线定位节点不断对外发射相同功率的信号，微处理器接收无线定位节点场强信号强度并向无线定位节点反馈接收信号，对首中和尾中的无线定位节点相连形成两个区域s1和s2，s1和s2分别有固定的接收信号强度值大小序列，根据接收信号强度值大小序列将发射对应信号的无线定位节点排序，并进行编码然后导出编码序列表，所述编码为缆绳实时位置的编码，六个所述无线定位节点逻辑上构成无向简单图，从无向简单图的每个顶点出发，采用bfs方法依次对图中的每个无线定位节点均做一次且仅做一次访问，得到所有序列构成编码序列表，在s1和s2设立采样点，对采样点接收信号强度值降序排列，s1和s2分别与编码序列一一对应，将所有的无线定位节点以及s1和s2坐标几何中心录入数据库建立编码序列库即可。
所述步骤002中对检测到排缆器工作情况及容缆绞车缆绳堆叠情况进行数据分析处理前包括以下步骤：
s01：根据操作人员提交的监控脚本和所述编码序列确定容缆绞车的缆绳作业调度顺序，按作业调度顺序遍历监控脚本中的所有任务；
s02：遍历集控台的plc缓存资源，对每个编码序列库中的任务的执行时间进行记录，找出最小缓存资源完成时间，更新缓存资源的完成时间；
s03：判断缓存资源的完成时间是否达到监控脚本中任务作业的时间超限值，若不达到超限值则处理完后将信息传输至集控台，若达到超限值则将该任务作业进行暂存排队，返回至编码序列库中重新调取其他任务作业并转下一步；
s04：此时判断为信号超限，遍历编码序列库，计算没有开始的编码的任务在plc缓存资源上完成的时间；
s05：遍历匹配出用时最短且满足不达到超限值约束的编码与plc缓存序列，如果匹配成功，则创建新的监控任务脚本，并且分配新的监控到plc缓存序列，如果匹配失败，返回消息给操作人员即可；
s06：所有需要plc缓存资源的任务分配完后，判断所用总时间是否超出监控脚本中所有任务作业的总时间超限值，如果没有超出则调度成功，否则调度失败，返回消息给操作人员。
采集的数据还可以扩展为采集摩擦绞车数据，包括转速、转动方向、放缆长度等。采集容缆绞车数据，包括转速、转动方向、排缆器动作行程、排缆高度、液压电磁阀动作方向。集控台单动，联动信号。
本专利几乎收集了所有与锚绞车相关的运行状态信息，通过智能微电脑和plc进行数据分析处理，具有系统稳定性高，智能程度高，适应能力强，能全天候实施监控等特点。可以应用于长江及沿海铺排船等无自航动力依靠锚机定位的工程船舶，市场需求前景和推广应用领域广阔。铺排船按照每天损失(直接和间接损失)50万元、平均每年、每条船因锚绳故障停工五天计算。每条船每年可以节省损失5*50＝250万元。保护锚绳设备，防止锚绳设备严重损坏。可节省设备损失10万元。