一种水上设备布放监测系统的制作方法

本发明涉及设备监测技术领域，尤其是一种水上设备布放监测系统。

背景技术：

深海采矿设备因其尺寸大、重量大，在布放回收过程中受到风、浪、流、潮的综合作用导致受力情况比较复杂，在极端情况下，存在很大的安全隐患，如缆绳断裂和船舷磕碰等问题，进而使设备受到损坏或者无法回收，导致极大的损失。

技术实现要素：

本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种水上设备布放监测系统。

本发明的技术方案如下：

一种水上设备布放监测系统，包括：监测子系统、软件子系统和预警子系统；所述软件子系统分别连接所述监测子系统和所述预警子系统；

所述监测子系统用于布放过程中承重缆绳的张力变化、a架的运动状态、布放设备在布放过程中的运动状态的监测以及布放过程视频实时监测；

所述软件子系统用于根据所述监测子系统所采集并存储的监测数据对缆绳张力安全系数以及布放设备离船舷的安全距离进行分析并提前给出预警信号；

所述预警子系统用于根据所述软件子系统的判定，对危险情况给出报警信号。

其进一步的技术方案为：所述监测子系统包括监测设备和采集设备；所述监测设备用于获取布放过程中各个位置的布放数据，将布放数据传输给所述采集设备，所述采集设备用于采集汇总所述监测设备监控得到的布放数据，将布放数据通过线缆传输给所述软件子系统进行显示和分析。

其进一步的技术方案为：所述监测设备包括布放设备传感器组、a架传感器组、张力传感器、视频监控设备；所述采集设备包括网络通讯模块、传感器采集处理模块、电源模块；所述布放设备传感器组、所述a架传感器组、所述张力传感器分别与所述传感器采集处理模块串行连接，所述视频监控设备与所述网络通讯模块通过网络连接。

其进一步的技术方案为：所述布放设备传感器组和所述a架传感器组均包含姿态传感器和定位传感器，用于实时采集计算负载空间运动数据以提供预警分析所需的数据信息，所述数据信息至少包括欧拉角、角速度、加速度；

所述张力传感器布置在承重缆绳上，用于实时监控承重缆绳上的张力变化，将数据通过导线传输给所述软件子系统。

其进一步的技术方案为：所述传感器采集处理模块具有预定接口，所述预定接口至少包括传感器采集接口、网络通讯接口、cpu模块接口。

其进一步的技术方案为：所述软件子系统包括显示模块、参数设置模块、分析预警模块；所述参数设置模块分别与所述显示模块和所述分析预警模块连接；所述采集设备分别与所述显示模块和所述分析预警模块连接；所述软件子系统用于根据所述监测设备所采集并存储的监测数据对缆绳张力安全系数以及布放设备离船舷安全距离进行分析并提前给出预警信号。

其进一步的技术方案为：所述分析预警模块用于实时采集及分析负载与船舶之间的距离和运动方向，根据预警距离实现距离报警；

所述参数设置模块用于距离预警值的设置，所述显示模块用于负载与船舶距离的实时显示以及负载与船舶实时运动的曲线显示。

其进一步的技术方案为：所述预警子系统包括警报装置，所述警报装置在所述软件子系统判断情况为危险时发出红灯和蜂鸣警报。

本发明的有益技术效果是：

通过监测子系统、软件子系统和预警子系统组成的水上设备布放监测系统，系统操作形式简洁方便，信息显示直观，可以实现操作、显示、控制、配置一体化的监控要求，对布放设备回收过程的安全状况进行监测，为重要设备的布放提供了安全保障。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的水上设备布放监测系统的结构方框图。

图2是本发明一个实施例提供的水上设备布放监测系统的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明实施例提供一种设备布放和回收监测系统，利用传感器、各种测试元件和仪器，记录布放回收系统承重缆绳张力状态以及a架结构和被布放设备运动状态，实现实时在线的数据监测，并对监测得到的数据进行分析，在危险时刻进行预警。

图1是本发明一个实施例提供的水上设备布放监测系统的结构方框图，如图1所示，该系统可以包括：监测子系统、软件子系统和预警子系统；软件子系统分别连接监测子系统和预警子系统。

监测子系统用于布放过程中承重缆绳的张力变化、a架的运动状态、布放设备在布放过程中的运动状态的监测以及布放过程视频实时监测；软件子系统用于根据监测子系统所采集并存储的监测数据对缆绳张力安全系数以及布放设备离船舷的安全距离进行分析并提前给出预警信号；预警子系统用于根据软件子系统的判定，对危险情况给出报警信号。

可选的，监测子系统包括监测设备和采集设备；监测设备用于获取布放过程中各个位置的布放数据，将布放数据传输给采集设备，采集设备用于采集汇总监测设备监控得到的布放数据，将布放数据通过线缆传输给软件子系统进行显示和分析。

可选的，监测设备包括布放设备传感器组、a架传感器组、张力传感器、视频监控设备；采集设备包括网络通讯模块、传感器采集处理模块、电源模块；布放设备传感器组、a架传感器组、张力传感器分别与传感器采集处理模块串行连接，视频监控设备与网络通讯模块通过网络连接。采集设备用于采集传输信号，将采集到的信号传输给显示模块和分析预警模块实现进一步的分析。

可选的，布放设备传感器组和a架传感器组均包含姿态传感器和定位传感器，姿态传感器用于实时采集计算负载空间运动数据以提供预警分析所需的数据信息，数据信息至少包括欧拉角、角速度、加速度。

布放设备传感器组用于测量布放设备的角速度、加速度和姿态等运动参数。可选的，布放设备传感器组采用高质量和高可靠性的mems加速度计和陀螺仪，同时通过密封设计保证可靠性。

a架传感器组用于测量a架的角速度、加速度和姿态等运动参数。可选的，a架传感器组采用高质量和高可靠性的mems加速度计和陀螺仪，同时通过密封设计保证可靠性。

张力传感器布置在承重缆绳上，用于实时监控承重缆绳上的张力变化，将数据通过导线传输给软件子系统。张力传感器用于测量布放钢缆的受力情况。

可选的，传感器采集处理模块具有预定接口，预定接口至少包括传感器采集接口、网络通讯接口、cpu模块接口。传感器采集处理模块中包括cpu模块。传感器采集接口分别对应布放设备传感器组、a架传感器组、张力传感器的数据采集接口。

传感器采集处理模块与布放设备传感器组、a架传感器组、张力传感器串行，用于处理传感器采集到的数据。

可选的，网络通讯模块具有网络通讯接口，具有网络远距离传输转换功能。

可选的，电源模块为多通道电源，具有24v、12v、5v电源接口。

视频监控设备用于实时监控布放回收情况，将采集的画面通过网络传输到显示设备上，方便操作人员直接观察布放情况。可选的，视频监控设备具有高分辨率，可以在较为恶劣的环境中正常工作。

网络通讯模块与视频监控设备互联，用于实时监控设备布放过程。

可选的，软件子系统包括显示模块、参数设置模块、分析预警模块；参数设置模块分别与显示模块和分析预警模块连接；采集设备分别与显示模块和分析预警模块连接；软件子系统用于根据监测设备所采集并存储的监测数据对缆绳张力安全系数以及布放设备离船舷安全距离进行分析并提前给出预警信号。

可选的，显示模块、参数设置模块和分析预警模块集成在显示设备上。显示设备要适应极端恶劣环境作业，具备防摔、防撞、防水等功能，具备在低温下开机运行，并保证正常持续工作的能力。

显示模块内包含软件程序及显示界面，用于实时显示采集设备所传输的数据以及监控画面。

可选的，在实际应用中，软件界面上为a架及布放设备单独设置了子界面，用于显示各自由度的姿态、角速度、加速度等参数及曲线，并且在主界面上系统设置中能够在a架参数界面、布放设备参数界面及设置界面之间进行切换。

参数设置模块具备设置布放设置的尺寸、设置张力预警值和设置设备与船舶距离预警值的功能。

分析预警模块用于对采集的参数信号进行处理和计算，并在编制好的显控界面上显示监测得到的主要系统参数以及部分评估预警。

可选的，分析预警模块用于实时采集及分析负载与船舶之间的距离和运动方向，根据预警距离实现距离报警；参数设置模块用于距离预警值的设置，显示模块用于负载与船舶距离的实时显示以及负载与船舶实时运动的曲线显示。用户可以通过参数设置模块临时设置距离报警值，当负载与船舶距离接近该预警值时，系统将显示为红色，当负载与船舶距离超出安全预警值时，分析预警模块激发警报装置。

可选的，预警子系统包括警报装置，警报装置在软件子系统判断情况为危险时发出红灯和蜂鸣警报。

水上设备布放监测系统的主要设备布置情况如图2所示，布放设备传感器组1安装在布放设备2上，张力传感器3安装在承重缆绳4上，承重缆绳4的一端连接布放设备2，另一端连接a架吊臂5的端部，a架吊臂5的另一端设置在a架底座6上，a架吊臂5沿着a架吊臂5与a架底座6的连接处旋转运动，a架传感器组7安装在a架的甲板上，并配备放水耐压壳体，采集设备9、显示设备10及警报装置11可在甲板上任意位置进行展开，方便监测系统对a架进行监测，视频监控设备8安装在甲板或船舷上，能够通过直观的视频信号实时监测重型设备的布放回收过程。传感器与采集设备之间采用数据线缆连接，线缆的布放主要沿着a架主体结构走线。

本实施例提供的水上设备布放监测系统在使用时，首先将外围传感器和设备用对应的线缆准备好，然后按照图2将外围传感器和设备用对应的线缆连接，最后连接监测设备。连接好外围传感器后，在所有电气线路接通完成的情况下，接通电源，启动电源主开关，完成系统的上电操作，启动传感器使能开关，分别给每个传感器供电。由于网络摄像机启动需要一段时间，在所有传感器供电开关使能至少五分钟后，打开监测系统软件界面。

这里的线缆包括：ac220v电源连接线、主网口网线、摄像机连接线、姿态传感器连接线、定位系统从机连接线、定位主传感器与从传感器连接线。

本发明实施例提供的水上设备布放监测系统包括启动、停止和系统设置等操作，系统操作形式简洁方便，信息显示直观，实现操作、显示、控制、配置的一体化监控要求。

以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。