一种LNG转驳器控制系统及控制方法

本发明涉及一种lng转驳器，尤其涉及一种lng转驳器控制系统及控制方法。

背景技术：

1、目前很多lng接收终端由于经济或其他原因，不能建造专用的码头；或者由于lng船舶与船岸不兼容等原因，无法靠泊码头装卸lng，需要通过lng转接驳船实现装卸lng。目前国内大多数还是以lng转接驳船卸载为主，或者以拖船运输无动力转驳器至lng运输船附近，由操作人员现场安装和操控为主。上述两种方法效率较低、成本较高且易发生危险事故。相关研究存在lng自动接驳的控制系统及控制方法，通过控制系统给出自动控制指令，自动接驳lng和转驳器，提升了转接驳的自动化水平，减少人员工作量。但是，现有方案只是对转驳期间的自动化水平进行了相关优化，对于如何实现安全智能化的全流程靠离泊lng船舶这一过程，仍存在需要通过人为观察外界环境进行相关操作的缺陷。例如，需要具有转接驳经验的人员在现场判断安全靠离点。同时，在转驳器靠离泊这一过程中，由于海洋环境过于复杂，转驳器容易受到干扰因素的影响，由于时滞现象等问题容易造成转驳器推进器响应滞后等问题，最终影响转驳器系统的稳定性和安全性。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上问题，本发明提出一种lng转驳器控制系统及控制方法，提高lng转驳器控制的效率和安全性，实现转驳器自动、安全、高效的智能化靠离泊过程和转接驳期间的远程监测与控制。

2、技术方案：本发明所采用的技术方案是一种lng转驳器控制系统，包括：

3、环境荷载模块，用于获取转驳器靠离的待定转驳点处的环境荷载、预先设定转驳器工作角度下所受到的环境荷载信息、以及转驳器工作期间所受到的环境总荷载，反馈至中心计算控制模块；所述环境荷载包括：浪高、波浪周期、风速、风向、流速、流向、船舶及障碍物数量信息；所述转驳器自身信息包括：转驳器排水量、转驳器当前位置、航行速度；所述推进器信息包括：用于转驳器的推进器类型、推进器发动机功率及转速、推进器的位置分布。

4、参数监测模块，用于监测并获取转驳器自身信息、监测工作转驳期间传感器模块接收的数据，反馈至中心计算控制模块；所述工作转驳期间传感器模块接收的数据包括：液化天然气的温度、压力、流量、液位、阀门状态，以及气体检查、火灾和爆炸监测、液化天然气系统状态和警报。

5、推进器模块，用于获取转驳器中的推进器信息，反馈至中心计算控制模块；

6、中心计算控制模块，用于接收环境荷载模块、参数监测模块和推进器模块的数据并分析处理，处理结果以命令流形式发送至转驳器以及转驳器自动化连接系统模块；中心计算控制模块还包括自适应学习系统，通过建立自适应学习模型，输入实时采集数据，输出接驳策略。所述自适应学习系统采用自适应学习算法，通过学习数据库存储模块中的数据得到自适应学习模型；所述自适应学习算法优选采用决策树算法。

7、自动化连接系统模块，用于执行转驳器与lng运输船舶的自动连接；一般的，自动化连接系统包括：伸缩机械臂、视觉识别模块、自动对准系统、自动化阀门、即插即用接口、用户界面、数据分析系统和安全装置。

8、数据库存储模块，用于将所述转驳器自身信息、环境荷载信息、推进器信息以及传感器模块接收的数据按照数据库中的信息类型分别存储在数据库中；所述信息类型包括：第一类型信息，为转驳器自身信息；第二类型信息，为环境荷载信息；第三类型信息，为传感器模块接收的数据；第四类型信息，为推进器信息。

9、还包括显示控制装置，所述中心计算控制模块的分析处理数据通过所述智能显示控制装置展示，操作人员通过控制装置向所述中心计算控制模块发送操作指令进行操控。具体的，所述显示控制装置接收所述转驳器靠离船舶过程中的运动信息以及海上的环境信息、天气状况，和实现基于船舶靠离船舶的规划路径，实时调整靠离船舶过程中的各项参数，同样实时显示转驳器转驳工作期间过程中各参数监测，实现实时远程操控。

10、该系统还包括智能冷却系统装置和吸盘装置，所述智能冷却系统通过实时监测转驳过程中温度变化，实时反馈于中心计算控制模块并实时输送数据至显示控制装置；所述吸盘装置用于连接转驳器与船舶，传感器模块实时监测吸盘压力大小并反馈于中心计算控制模块。

11、优选的，该系统还包括智能控制算法系统，所述智能控制算法系统用于接收传感器模块的数据并优化天然气传输过程中的流量、温度和压力参数后反馈至中心计算控制模块。

12、本发明提出一种基于上述lng转驳器控制系统的lng转驳器控制方法，包括以下步骤：

13、s1、根据转驳器自身信息以及预先设定的待靠离船舶的参数建立有限元连接模型，获得转驳器工作期间的水动力性能响应和受到的部分环境荷载；

14、s2、实时获取转驳器的环境载荷信息和推进器推力信息，根据获取转驳器靠离所待定船舶附近的环境荷载以及预先设定转驳器工作角度下所受到的环境荷载信息，以及转驳器转驳期间所受到的环境总荷载，判断转驳器能否在此环境荷载下正常工作；

15、s3、基于规划的转驳器靠离船舶的路径以及转驳器运动过程中各种参数，判断转驳器当前操作状态下靠离转驳点是否会发生碰撞事故，调整转驳器靠离船舶的路径，实现转驳器安全靠离转驳点；

16、s4、通过真空吸盘将转驳器与船舶相连接，根据视觉传感器反馈的距离数据设计伸缩臂的行程阈值，自动将输送软管连接至船舶；

17、s5、实时监测和识别安全问题，并提前发出警告传输至显示控制装置，通过显示控制装置进行远程操控，确保能够紧急切断lng的传输；

18、s6、将靠离与转驳工作期间的转驳器自身信息、环境荷载信息、推进器信息以及传感器模块接收的数据按照信息类型分别存储在数据库中，采用自适应学习算法，通过学习数据库存储模块中的数据得到自适应学习模型。

19、有益效果：相比于现有技术，本发明具有以下优点：本发明的lng转驳器控制系统和控制方法，包括了中心计算控制模块，能够根据待定位lng运输船信息、转驳器自身信息、环境荷载信息和推进器设备信息将所述转驳器在预先设定的轨道推送至预先设定的转驳工作点，使智能转驳器靠离转驳点更加便捷，并且基于中心计算控制模块中自适应学习系统对数据进行深入处理分析，提取关键数据信息并再次存储至数据库中，系统可以根据历史数据和实时信息调整路径，考虑到船舶的特殊结构、荷载情况以及环境因素，确保转驳器能够以最优的方式到达目标转驳点，以及通过学习历史对接数据，不断优化对接过程，提高成功对接的概率，减少操作风险。此外，通过学习不同工况下的能耗模式，分析推进器设备信息和转驳器自身特性，制定最佳的推动方案，优化动力系统的控制策略，降低能耗并提高效率。同时，通过自动化连接系统的设置，由伸缩机械臂将软管连接至lng运输船上；转驳期间，基于传感器模块数据实时监测并反馈至中心计算控制模块处理分析，实时监测并识别潜在问题并提前发出警告，确保系统能够自动采取应对措施，进行远程控制和自动紧急切断lng的流动。另外，中心计算控制模块的数据存储模块能够将转驳器自身信息、环境荷载信息、推进器信息、传感器模块接收数据以及lng转驳过程的大量数据信息按照数据库中的信息类型分别存储在数据库中，基于自适应学习系统对数据进行深入处理分析，提取关键信息以优化整体系统的性能。