本发明涉及海洋工程装备技术领域，特别涉及一种抱桩系统的自动控制方法及控制系统。
背景技术：
海洋风电是一种清洁可再生能源，在全球能源局势愈来愈紧张的情况下，大力发展海洋风电等清洁能源是世界各国的一个重要方向。海洋风电安装平台是风电风机安装施工过程中不可或缺的一种利器，在海洋风电的发展过程中起着越来越重要的作用。而抱桩系统作为海洋风电安装平台上的一种关键设备，则越来越受到重视。
抱桩系统一般配套于海洋风电安装平台，在风机安装打桩过程中，抱桩系统将桩腿抱住，便于打桩机施工，同时保证桩腿的垂直度。在抱桩系统工作过程中，如何保证桩腿的垂直度是一大难题，也是抱桩系统工作的核心内容。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有的保证桩腿的垂直度方法通常是由操作者人为观测桩腿，若观测到桩腿倾斜，则由操作人员人为调整桩腿的位置，使桩腿保持垂直，整个调整过程费时费力，调整效率低且调整的桩腿的垂直度也较差。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种抱桩系统的自动控制方法及控制系统，可以自动调整桩腿，且调整效率高，调整出的桩腿的垂直度好。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种抱桩系统的自动控制方法，所述抱桩系统包括抱桩环梁和设置在所述抱桩环梁上的四个抱桩油缸，所述四个抱桩油缸两两间隔90°呈环形均匀布置，所述自动控制方法包括：
获取桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，所述垂直度信号用于指示所述桩腿在对应方向上的垂直度大小，所述垂直度大小为所述桩腿在对应方向上的偏移量与所述桩腿的长度的比值，所述x方向为所述四个抱桩油缸中的两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向，所述y方向为所述四个抱桩油缸中的另外两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向；
根据所述桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，确定所述桩腿的综合垂直度大小；
当所述桩腿的综合垂直度大小大于垂直度阈值时，控制所述四个抱桩油缸动作，对所述桩腿的姿态进行调整。
进一步地，所述获取桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，包括：
在所述桩腿的x方向设置垂直度检测仪，检测所述桩腿在x方向上的垂直度大小sx；
在所述桩腿的y方向设置垂直度检测仪，检测所述桩腿在y方向上的垂直度大小sy。
进一步地，所述根据所述桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，确定所述桩腿的综合垂直度大小，包括：
根据以下公式计算所述桩腿的综合垂直度大小：
其中，sz表示所述桩腿的综合垂直度大小，sx表示所述桩腿的在x方向上的垂直度大小，0＜sx，sy表示所述桩腿的在y方向上的垂直度大小，0＜sy。
进一步地，所述当所述桩腿的综合垂直度大小大于垂直度阈值时，控制所述四个抱桩油缸动作，对所述桩腿的姿态进行调整，包括：
当|sx|大于第一阈值时，根据所述桩腿在x方向上的垂直度信号，调整x方向上的两个抱桩油缸动作，直至|sx|小于所述第一阈值；
当|sy|大于第二阈值时，根据所述桩腿在y方向上的垂直度信号，调整y方向上的两个抱桩油缸动作，直至|sy|小于所述第二阈值。
进一步地，所述垂直度阈值的取值范围为4‰～6‰。
进一步地，所述第一阈值的取值范围为0.2‰～0.8‰。
进一步地，所述第二阈值的取值范围为0.2‰～0.8‰。
进一步地，所述根据所述桩腿在x方向上的垂直度信号，调整x方向上的两个抱桩油缸动作，包括：
选取所述x方向上的两个抱桩油缸为第一抱桩油缸和第二抱桩油缸，以第一抱桩油缸所在方向为+x方向，以第二抱桩油缸所在方向为-x方向；
当sx＜0时，控制所述第二抱桩油缸伸出，推动所述桩腿向+x方向移动；
当sx＞0时，控制所述第一抱桩油缸伸出，推动所述桩腿向-x方向移动。
进一步地，所述根据所述桩腿在y方向上的垂直度信号，调整y方向上的两个抱桩油缸动作，包括：
所述根据所述桩腿在y方向上的垂直度信号，调整y方向上的两个抱桩油缸动作，包括：
选取所述y方向上的两个抱桩油缸为第三抱桩油缸和第四抱桩油缸，以第三抱桩油缸所在方向为+y方向，以第四抱桩油缸所在方向为-y方向；
当sy＜0时，控制所述第四抱桩油缸伸出，推动所述桩腿向+y方向移动；
当sy＞0时，控制所述第三抱桩油缸伸出，推动所述桩腿向-y方向移动。
另一方面，本发明实施例提供了一种抱桩系统的控制系统，所述抱桩系统包括抱桩环梁和设置在所述抱桩环梁上的四个抱桩油缸，所述四个抱桩油缸两两间隔90°呈环形均匀布置，所述控制系统包括：
获取模块，用于获取桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，所述垂直度信号用于指示所述桩腿在对应方向上的垂直度大小，所述垂直度大小为所述桩腿在对应方向上的偏移量与所述桩腿的长度的比值，所述x方向为所述四个抱桩油缸中的两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向，所述y方向为所述四个抱桩油缸中的另外两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向；
确定模块，用于根据所述桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，确定所述桩腿的综合垂直度大小；
控制模块，用于当所述桩腿的综合垂直度大小大于垂直度阈值时，控制所述四个抱桩油缸动作，对所述桩腿的姿态进行调整。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过获取桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，以确定桩腿在x方向和y方向上是否偏移，然后根据桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，确定桩腿的综合垂直度大小，当桩腿的综合垂直度大小大于垂直度阈值时，则说明桩腿的偏移量超过了允许值，此时控制四个抱桩油缸动作，对桩腿的姿态进行调整，整个自动控制方法中的参数均可以直接测量获取，与现有技术中人为观测调整桩腿的垂直度相比，调整后的桩腿的垂直度精度更高，同时在整个自动控制方法中，无需人为去监控调整桩腿的姿态，节省了人力物力，提高了桩腿的调整效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种抱桩系统的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明实施例提供的一种抱桩系统的自动控制方法的方法流程图；
图4是本发明实施例提供的一种桩腿的结构简图；
图5是本发明实施例提供的另一种桩腿的结构简图；
图6是本发明实施例提供的一种桩腿和抱桩系统的结构简图；
图7是本发明实施例提供的一种抱桩系统的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了便于理解本发明，先简单介绍海洋风电安装平台的抱桩系统的基本结构：
图1是本发明实施例提供的一种抱桩系统的结构示意图，如图1所示，抱桩系统包括上抱桩环梁1和下抱桩环梁2，上抱桩环梁1和下抱桩环梁2的结构相同，桩腿设置在上抱桩环梁1和下抱桩环梁2中，上抱桩环梁1和下抱桩环梁2可将桩腿抱紧。
图2是图1的俯视图，如图2所示，以上抱桩环梁1为例，上抱桩环梁1包括固定部10和与固定部10连接的两个环臂10a，每个环臂10a上设有两个抱桩油缸，具体地，图2中包括第一抱桩油缸11、第二抱桩油缸12、第三抱桩油缸13和第四抱桩油缸14。当两个环臂10a闭合时，两个环臂10a与固定部10呈环形，四个抱桩油缸两两间隔90°呈环形布置。此时，上抱桩环梁1将桩腿3抱紧。当两个环臂10a张开时，上抱桩环梁1将桩腿3松开。
本发明实施例提供了一种抱桩系统的自动控制方法，图3是本发明实施例提供的一种抱桩系统的自动控制方法的方法流程图，如图3所示，该自动控制方法包括：
步骤101、获取桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号。
具体地，抱桩系统包括抱桩环梁和设置在抱桩环梁上的四个抱桩油缸，四个抱桩油缸两两间隔90°呈环形均匀布置，垂直度信号用于指示桩腿在对应方向上的垂直度大小，垂直度大小为桩腿在对应方向上的偏移量与桩腿的长度的比值，x方向为四个抱桩油缸中的两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向，y方向为四个抱桩油缸中的另外两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向。
如图2所示，上抱桩环梁1上设有四个抱桩油缸，当上抱桩环梁1保紧桩腿3时，第一抱桩油缸11和第二抱桩油缸12相对设置、第三抱桩油缸13和第四抱桩油缸14相对设置。其中第一抱桩油缸11和第二抱桩油缸12的连线所形成的方向为x方向，第三抱桩油缸13和第四抱桩油缸14的连线所形成的方向为y方向。
在本实施例中，可以设置第一抱桩油缸11所在方向为+x反向，第二抱桩油缸12所在方向为-x方向，第三抱桩油缸13所在方向为+y反向，第四抱桩油缸14所在方向为-y方向。
具体地，步骤101包括：
在桩腿的x方向设置垂直度检测仪，检测桩腿在x方向上的垂直度大小sx；在桩腿的y方向设置垂直度检测仪，检测桩腿在y方向上的垂直度大小sy。
其中，垂直度检测仪可以检测桩腿在对应方向上的垂直度大小，然后将检测到的垂直度大小转换成垂直度信号进行发送。
在本实施例的一种实现方式中，当桩腿向第一油缸11所在方向偏移时，sx＞0，当桩腿向第二油缸12所在方向偏移时，sx＜0。当桩腿向第三油缸13所在方向偏移时，sy＞0，当桩腿向第四油缸14所在方向偏移时，sy＜0。
图4是本发明实施例提供的一种桩腿的结构简图，如图4所示，假设桩腿垂直时处于ac位置，桩腿的长度为m，桩腿偏移一段距离后，处于bc位置，此时桩腿向图4中+x方向偏移了距离p。
则桩腿在x方向上的垂直度大小sx＝p/m，桩腿向+x方向偏移。
图5是本发明实施例提供的另一种桩腿的结构简图，如图5所示，假设桩腿垂直时处于ac位置，桩腿的长度为m，桩腿偏移一段距离后，处于ec位置，此时桩腿向图5中+y方向偏移了距离q。
则桩腿在y方向上的垂直度大小sy＝q/m，桩腿向+y方向偏移。
步骤102、根据桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，确定桩腿的综合垂直度大小。
具体地，步骤102包括：
根据以下公式计算桩腿的综合垂直度大小：
其中，sz表示桩腿的综合垂直度大小，sx表示桩腿的在x方向上的垂直度大小，sy表示桩腿的在y方向上的垂直度大小。
图6是本发明实施例提供的一种桩腿和抱桩系统的结构简图，如图6所示，图6中包括第一抱桩油缸11、第二抱桩油缸12、第一抱桩油缸13、第四抱桩油缸14和桩腿，假设桩腿垂直设置时，在图3中o点，以o点为中心，建立坐标系，第一抱桩油缸11和第二抱桩油缸12的连线形成x方向，其中第一抱桩油缸11所在方向为+x方向，第二抱桩油缸12所在方向为-x方向。第一抱桩油缸13和第四抱桩油缸14的连线形成y方向，其中第一抱桩油缸13所在方向为+y方向，第四抱桩油缸14所在方向为-y方向。
如图6所示，p点为桩腿偏移后所在位置，则桩腿在p点时的综合垂直度szp的大小为：
步骤103、当桩腿的综合垂直度大小大于垂直度阈值时，控制四个抱桩油缸动作，对桩腿的姿态进行调整。
在本实施例中，垂直度阈值的取值范围为4‰-6‰，在该取值范围内选取一个值作为垂直度阈值，例如选取垂直度阈值为5‰，然后比较sz与垂直度阈值5‰的大小。
具体地，当sz大于垂直度阈值5‰时，步骤103包括：
当|sx|大于第一阈值时，根据桩腿在x方向上的垂直度信号，调整x方向上的两个抱桩油缸动作，直至|sx|小于第一阈值。
其中，第一阈值的取值范围可以为0.2‰-0.8‰。在本实施例中，x方向上包括第一抱桩油缸11和第二抱桩油缸12，当|sx|大于第一阈值时，则控制第一抱桩油缸11和第二抱桩油缸12工作，直至垂直检测仪检测到|sx|小于第一阈值时，停止控制第一抱桩油缸11和第二抱桩油缸12工作。
具体地，当sx＜0时，则说明桩腿向-x方向倾斜，此时控制第二抱桩油缸12伸出，推动桩腿向+x方向移动，第一抱桩油缸11在桩腿推动下被动缩回。当sx＞0时，则说明桩腿向+x方向倾斜，控制第一抱桩油缸11伸出，推动桩腿向-x方向移动，第二抱桩油缸12在桩腿推动下被动缩回。
进一步地，当|sy|大于第二阈值时，根据桩腿在y方向上的垂直度信号，调整y方向上的两个抱桩油缸动作，直至|sy|小于第二阈值。
其中，第二阈值的取值范围可以为0.2‰-0.8‰。在本实施例中，y方向上包括第三抱桩油缸13和第四抱桩油缸14，当|sy|大于第二阈值时，则控制第三抱桩油缸13和第四抱桩油缸14工作，直至垂直检测仪检测到|sy|小于第二阈值时，停止控制第三抱桩油缸13和第四抱桩油缸14工作。
具体地，当sy＜0时，则说明桩腿向-y方向倾斜，此时控制第四抱桩油缸14伸出，推动桩腿向+y方向移动，第三抱桩油缸13在桩腿推动下被动缩回。当sy＞0时，则说明桩腿向+y方向倾斜，控制第三抱桩油缸13伸出，推动桩腿向-y方向移动，第四抱桩油缸14在桩腿推动下被动缩回。
本发明实施例通过获取桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，以确定桩腿在x方向和y方向上是否偏移，然后根据桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，确定桩腿的综合垂直度大小，当桩腿的综合垂直度大小大于垂直度阈值时，则说明桩腿的偏移量超过了允许值，此时控制四个抱桩油缸动作，对桩腿的姿态进行调整，整个自动控制方法中的参数均可以直接测量获取，与现有技术中人为观测调整桩腿的垂直度相比，调整后的桩腿的垂直度精度更高，同时在整个自动控制方法中，无需人为去监控调整桩腿的姿态，节省了人力物力，提高了桩腿的调整效率。
本发明实施例提供了一种抱桩系统的控制系统，图7是本发明实施例提供的一种抱桩系统的控制系统的结构示意图，如图7所示，控制系统包括获取模块710、确定模块720和控制模块730。
获取模块710用于获取桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，垂直度信号用于指示桩腿在对应方向上的垂直度大小，垂直度大小为桩腿在对应方向上的偏移量与桩腿的长度的比值，x方向为四个抱桩油缸中的两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向，y方向为四个抱桩油缸中的另外两个相对设置的抱桩油缸的连线所形成的方向。
进一步地，获取模块710还包括：
第一垂直度检测仪711，用于检测桩腿在x方向上的垂直度大小sx。
第二垂直度检测仪712，用于检测桩腿在y方向上的垂直度大小sy。
确定模块720用于根据桩腿在x方向和y方向上的垂直度信号，确定桩腿的综合垂直度大小。
具体地，确定模块720还用于:
根据以下公式计算桩腿的综合垂直度大小：
其中，sz表示桩腿的综合垂直度大小，sx表示桩腿的在x方向上的垂直度大小，sy表示桩腿的在y方向上的垂直度大小。
控制模块730用于当桩腿的综合垂直度大小大于垂直度阈值时，控制四个抱桩油缸动作，对桩腿的姿态进行调整。
其中，垂直度阈值的取值范围为4‰-6‰。
进一步地，控制模块730还包括：
第一控制模块731，用于当|sx|大于第一阈值时，根据桩腿在x方向上的垂直度信号，调整x方向上的两个抱桩油缸动作，直至|sx|小于第一阈值。
其中，第一阈值的取值范围为0.2‰-0.8‰。
具体地，第一控制模块731还用于：
选取x方向上的两个抱桩油缸为第一抱桩油缸和第二抱桩油缸，以第一抱桩油缸所在方向为+x方向，以第二抱桩油缸所在方向为-x方向；
当sx＜0时，控制第二抱桩油缸伸出，推动桩腿向+x方向移动；
当sx＞0时，控制第一抱桩油缸伸出，推动桩腿向-x方向移动。
第二控制模块732，用于当|sy|大于第二阈值时，根据桩腿在y方向上的垂直度信号，调整y方向上的两个抱桩油缸动作，直至|sy|小于第二阈值。
其中，第二阈值的取值范围为0.2‰-0.8‰。
具体地，第二控制模块732还用于：
选取y方向上的两个抱桩油缸为第三抱桩油缸和第四抱桩油缸，以第三抱桩油缸所在方向为+y方向，以第四抱桩油缸所在方向为-y方向；
当sy＜0时，控制第四抱桩油缸伸出，推动桩腿向+y方向移动；
当sy＞0时，控制第三抱桩油缸伸出，推动桩腿向-y方向移动。
需要说明的是：上述实施例提供的控制系统在对抱桩系统进行控制时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将控制系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的控制系统与自动控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。