一种勘探船舶姿态和吃水的调整方法与流程

1.本申请实施例涉及信息处理领域，尤指一种勘探船舶姿态和吃水的调整方法。


背景技术：

2.勘探船舶是指从事海洋工程物探与测绘、工程地质取样(芯)与原位测试的专业勘探船舶，包括工程物探、工程地质钻探船和综合勘察船。
3.勘探船舶具有如下特点，包括：
4.1、勘探船舶上专业设备较多，船体结构相对复杂，其压载水舱、燃油舱和生活淡水舱较多且分布较广；
5.2、勘探船舶重心较高，初稳性高余量相对较小；
6.3、勘探船舶的载重主要是可变甲板载荷(专业设备)、燃油、淡水及生活物资等；
7.4、海上勘探作业时，其勘探船舶载重的变化较为规律。
8.勘探船舶一般吨位较小，油水舱较多且分布范围广，勘探船舶的姿态及吃水的改变主要是因燃油的驳运、消耗、淡水的使用所引起，如在冰区航行时不对称结冰也会对勘探船舶姿态产生较大的影响。通常，调整勘探船舶姿态及吃水的是通过人工对压载舱进行压载来实现的。当压载舱压满后(此时勘探船舶吃水只能慢慢减少)，则采用调换使用不同区域的油舱、淡水舱；或进行不同油、水舱间的调拨来实现勘探船舶的姿态调整。但是受操船人员的意识及工作态度的影响，勘探船舶吃水及姿态没有特别明显的偏差时，往往操作人员不会主动进行调整。这样无形中会增加勘探船舶能耗，进而增加海上勘探成本。


技术实现要素：

9.为了解决上述任一技术问题，本申请实施例提供了一种勘探船舶姿态和吃水的调整方法。
10.为了达到本申请实施例目的，本申请实施例提供了一种勘探船舶姿态和吃水的调整方法，包括：
11.周期性检测勘探船舶的姿态信息和吃水状态信息；
12.判断所述姿态信息是否符合预设的正常姿态条件；以及所述吃水状态信息是否符合预设的正常吃水条件，得到判断结果；
13.在所述判断结果为所述姿态信息和吃水状态中至少一个不符合各自的条件时，确定对所述勘探船舶的液舱的液体总量的调整策略；
14.按照所述调整策略，对所述勘探船舶的液舱进行调整。
15.一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文所述的方法。
16.一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文所述的方法。
17.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
18.周期性检测勘探船舶的姿态信息和吃水状态信息，判断所述姿态信息是否符合预设的正常姿态条件；以及所述吃水状态信息是否符合预设的正常吃水条件，得到判断结果，在所述判断结果为所述姿态信息和吃水状态中至少一个不符合各自的条件时，确定对所述勘探船舶的液舱的液体总量的调整策略，按照所述调整策略，对所述勘探船舶的液舱进行调整，保证勘探船舶姿态及吃水保持在适合的状态，从而保证勘探船舶运营的经济性，降低生产成本；同时能耗的降低也减少了碳排放，有利于环境保护。
19.本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
20.附图用来提供对本申请实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例的实施例一起用于解释本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例技术方案的限制。
21.图1为本申请实施例提供的勘探船舶吃水及姿态调整系统的示意图；
22.图2为本申请实施例提供的勘探船舶姿态和吃水的调整方法的流程图。
具体实施方式
23.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
24.勘探船舶在营运过程中由于油水消耗、固定装载变动以及结冰等情况导致勘探船舶吃水和倾角发生变化，而这些变化会对勘探船舶安全性、操纵性和经济性产生不利的影响。在深入分析这些不利影响的基础上，本申请实施例提出一种充分利用勘探船现有装置并加装一个中央控制单元形成一套适合勘探船舶使用的吃水及姿态调整系统，对勘探船舶进行压载水的压、排，燃油舱及淡水舱的动态调配，保证勘探船舶姿态及吃水保持在适合的状态，从而保证勘探船舶运营的经济性。
25.图1为本申请实施例提供的勘探船舶吃水及姿态调整系统的示意图。如图1所示，所述系统包括：勘探船舶吃水检测装置、勘探船舶姿态检测装置、液位遥测系统、压载水系统、燃油驳运系统、阀门遥控系统以及中央处理装置。
26.下面逐个对该系统中的组成部分进行说明：
27.1、勘探船舶吃水检测装置
28.用于检测勘探船舶吃水状态；
29.可以在勘探船舶左右舷侧及艏艉部均安装有吃水测量设备，来方便确定勘探船舶吃水状况。
30.2、勘探船舶姿态检测装置
31.用于检测勘探船舶的横倾状况和纵倾状况，可使用姿态传感器和倾角传感器。
32.3、液位遥测系统
33.用于检测各液舱中的液位高度，得到各液舱的实际装载情况。
34.4、压载水系统：
35.设置有回流或旁通管路，管路上安装有具有控制开度的遥控阀门；
36.用于通过对回流或旁通管路遥控阀门的控制，可实现压载水速度的调节；调节通向各压载舱管路上的遥控阀门开关可实现对相应压载舱的压载或排载。
37.5、燃油驳运系统：
38.设置有回流或旁通管路，管路上安装有可控制开度的遥控阀门；
39.通过对回流或旁通管路遥控阀门的控制，可实现燃油驳运速度的调节；调节通向各燃油舱管路上的遥控阀门开关，可实现对不同燃油油舱间的燃油驳运。
40.6、阀门控制系统，可控制管路的开启和闭合，用于控制液舱的转换及控制压载水、燃油和淡水注入和排出的速度
41.7、中央处理装置
42.用于获取勘探船舶姿态检测装置和勘探船舶吃水检测装置的检测结果，生成对压载水系统和燃油驳运系统的控制命令。
43.随着勘探船舶自动化程度有了很大的提高，油水舱均安装有液位遥测装置，相应的管路上安装有阀门遥控装置，可以实现液位的远程实时监测，液舱使用及转换可以通过阀门遥控系统实现远程遥控操作，非常便捷。
44.结合上述两方面综合考虑，勘探船舶上可在充分利用现有装置、不增加太大投入的前提下进行集成优化，通过加装一个中央控制单元便可形成一套适合勘探船舶使用的吃水及姿态调整系统。可根据勘探船舶艏、艉及舷侧安装的吃水测量装置感知勘探船舶吃水及勘探船舶姿态，据此并按照内置的算法对勘探船舶进行压载水的压、排操作，燃油舱及淡水舱的调配使用，保证勘探船舶姿态及吃水保持在适合的状态，从而保证勘探船舶运营的经济性，降低生产成本，燃料的节省可有效减少碳排放，有利于环境保护。
45.图2为本申请实施例提供的勘探船舶姿态和吃水的调整方法的流程图。
46.如图2所示，包括：
47.步骤201、周期性检测勘探船舶的姿态信息和吃水状态信息；
48.在一个示例性实施例中，可以通过勘探船舶上设置的测量设备完成对姿态信息和吃水状态的检测。
49.步骤202、判断所述姿态信息是否符合预设的正常姿态条件；以及所述吃水状态信息是否符合预设的正常吃水条件，得到判断结果；
50.在一个示例性实施例中，预先存储正常运营中较为经济的吃水和姿态的数值，该数值用于在保证勘探船舶稳性、舒适性及作业安全的前提下得到的一个吃水范围值。
51.例如，横倾设定值包括：在横倾的角度未达到
±1°
时，进行油水舱转换使用；在横倾角度达到
±
1.5
°
系统之后，进行压载或油水调驳操作。
52.纵倾设定值包括：勘探船舶最佳吃水范围为30～50cm(30cm<艉吃水
‑
艏吃水<50cm)；在纵倾值等于30或50cm时(艉吃水
‑
艏吃水＝30cm或艉吃水
‑
艏吃水＝50cm)，进行油水舱转换使用；在纵倾值小于25或大于55cm(25cm＞艉吃水
‑
艏吃水或艉吃水
‑
艏吃水＞55cm)时，进行压载或油水调驳操作。
53.步骤203、在所述判断结果为所述姿态信息和吃水状态中至少一个不符合各自的条件时，确定对所述勘探船舶液舱内液体总量的调整策略；
54.在一个示例性实施例中，所述调整策略是通过如下方式得到的，包括：
55.如果所述判断结果为姿态正常但吃水状态不正常，则确定能用于调整吃水状态的目标压载舱，控制所述目标压载舱进行压载或排载操作直到所述勘探船舶的吃水状态恢复正常为止；
56.如果所述判断结果为吃水状态正常但姿态不正常，则根据所述正常姿态条件，确定所述勘探船舶姿态的偏差值，根据所述偏差值对勘探船舶的液舱进行调整；
57.如果所述判断结果为吃水状态和姿态均不正常，则仅控制压载舱进行压载或排载操作直到所述勘探船舶的姿态恢复正常为止，并在姿态正常后，再确定能用于调整吃水状态的目标压载舱，控制所述目标压载舱进行压载水或排载操作直到所述勘探船舶的吃水状态恢复正常为止。
58.步骤204、按照所述调整策略，对所述勘探船舶的液舱进行调整。
59.本申请实施例提供的方法，周期性检测勘探船舶的姿态信息和吃水状态信息，判断所述姿态信息是否符合预设的正常姿态条件；以及所述吃水状态信息是否符合预设的正常吃水条件，得到判断结果，在所述判断结果为所述姿态信息和吃水状态中至少一个不符合各自的条件时，确定对所述勘探船舶的液舱的液体总量的调整策略，按照所述调整策略，对所述勘探船舶的液舱进行调整，保证勘探船舶姿态及吃水保持在适合的状态，从而保证勘探船舶运营的经济性，降低生产成本。
60.下面对本申请实施例提供的方法进行说明：
61.根据各液体舱的容积和容积形心随液面高度变化的计算表(或舱容要素曲线图)，包括液面不同高度时的体积v及其形心坐标xv、yv、zv。将该舱容形心计算表中的不同舱容对应的形心距离纵轴距离xv和距离横轴距离yv提取出来，单独形成一形心力臂表，并将此表存储在中央处理装置的存储单元内。
62.勘探船舶每次补给完成后，在勘探船舶姿态正常时，根据液舱的液位、密度及形心力臂表计算出勘探船舶中纵线左、右液舱对勘探船舶中纵线的力矩，以及船中前、后液舱对船中的力矩，即：
63.左侧液舱力矩＝∑
液舱
m
左
；
64.右侧液舱力矩＝∑
液舱
m
右
；
65.前液舱力矩＝∑
液舱
m
前
；
66.后液舱力矩＝∑
液舱
m
后
；
67.可以得到勘探船舶姿态正常时，勘探船舶所需要液舱提供的平衡力矩差值，即：
68.液舱左右正常姿态力矩差＝∑
液舱
m
左
‑
∑
液舱
m
右
；
69.液舱前后正常姿态力矩差＝∑
液舱
m
后
‑
∑
液舱
m
前
；
70.随着油水消耗，勘探船舶姿态出现超过或等于设定值的偏差时，系统会根据液舱的液位变化，计算出此时液舱的力矩差值与正常姿态时的力矩差值的变化量。结合各舱的液位、密度及形心力臂表计算，按照调整逻辑规划出最佳的调整方案并据此方案进行调整。根据所述调整方案所涉及的水泵、油泵排量，计算出调整所需的时间并显示在显示单元上。勘探船舶姿态传感器和勘探船舶吃水传感器会实时将测量数据反馈给中央处理装置，控制系统的启停。
71.勘探船舶的压载水系统和燃油驳运系统、勘探船舶吃水检测装置、各液舱的液位
遥测装置、阀控系统和勘探船舶姿态传感器电连接到中央处理装置上，使其集成为一个自动控制系统，通过压载舱的压载和排出并辅以勘探船舶油水液舱合理的调配使用，从而实现勘探船舶吃水和勘探船舶姿态的调整，保证勘探船舶具有良好的勘探船舶吃水及勘探船舶姿态，是勘探船舶具有良好操控性、舒适性的前提下，有效降低勘探船舶能耗，节约勘探成本。
72.下面对勘探船舶姿态调整进行说明：
73.由于勘探船舶一般船重相对较小，日常燃油及淡水消耗均可导致较大的勘探船舶倾斜，需要人员及时调整对油舱和水舱的使用。若未及时调整，特别是在吃水较浅有时有可能会达到3～4
°
的横倾，纵向会导致平吃水(即艏艉吃水相等)甚至出现艏倾。
74.勘探船舶姿态调整逻辑：
75.若检测到勘探船舶姿态达到液舱转换的设定值时，根据相应油水舱的实际舱容进行调整，即使用的油水舱进行左右互换或前后互换，避免偏差进一步加大；
76.如果检测到勘探船舶横倾或纵倾角度达到或超过设定值，根据所述偏差值确定的对勘探船舶的液舱调整的方案，并按照确定的调整方案投入工作；另外，还可以通过声光进行系统运转提示；
77.如果检测到勘探船舶横倾或纵倾角度超过设的报警值，则进行声光报警。
78.在一个示例性实施例中，根据所述偏差值确定的对勘探船舶的液舱调整的方案，是通过如下方式得到的，包括：
79.如果所述偏差值达到预设的液舱转换的设定值，对燃油舱和淡水舱进行左右互换或前后互换，直到所述勘探船舶的姿态恢复正常为止；
80.如果所述偏差值大于所述液舱转换的设定值，按照预设的液舱调整顺序，对至少一种类型的液仓进行压载或排载操作，直到所述勘探船舶的姿态恢复正常为止，其中所述液舱调整优先级从高到低的顺序为压载舱、淡水舱和燃油舱。
81.依据压载调整优先，淡水舱调驳调节次之，最后是燃油舱调驳调整的顺序进行调整；
82.系统遍历舱容表中通过液位遥测系统检测到的各舱实际舱容，计算出力矩差的变化量，并确定哪些液舱可以进行压载或调驳；若吃水正常时，力臂最大的液舱(压载舱
→
淡水舱
→
燃油舱)优先操作，若勘探船舶吃水变浅，则只能进行压载操作，力矩最小的压载舱优先压载；
83.在对至少一种类型的液舱进行压载或排载操作时，所述勘探船舶姿态的调整策略是通过如下方式得到的，包括：
84.在勘探船舶姿态不正常时，确定勘探船舶中纵线左、右液舱对勘探船舶中纵线的力矩的第一差值，以及勘探船舶中前、后液舱对船中的力矩的第二差值；
85.分别计算所述第一差值与预设的第一基准差值之间的第一变化量；以及，所述第二差值与预设的第二基准差值之间的第二变化量；
86.根据所述第一变化量和所述第二变化量，确定液舱之间液体的流动方向和流动总量，生成液舱的调整策略。
87.在规划出最优的压载方案后，中央控制装置发出指令，操作相关系统和与之对应的阀门遥控系统工作，对指定的液舱进行操作。
88.所述勘探船舶姿态的调整策略是通过如下方式执行的，包括：
89.根据所述调整策略中液体的流动方向，控制各液舱之间旁路或回路的阀门的开启状态；
90.根据所述调整策略中各液舱的流动总量和单位时间的液体流量，确定每个阀门的关闭时间；
91.按照所述阀门的关闭时间对开启的阀门进行控制。
92.吃水检测装置将勘探船舶吃水值实时反馈给中央处理装置；勘探船舶姿态传感器也将勘探船舶姿态信息传递给中央处理装置；中央处理装置根据所获吃水及勘探船舶姿态数据的变化率，通过调整旁路或回路上的遥控阀门，控制压载的速度；
93.当达到最佳值范围后，中央控制装置停止相关系统和阀门遥控系统工作，完成勘探船舶姿态的调整。
94.中央处理装置内设置有勘探船舶倾角变化过快时的报警/停止装置。该装置在勘探船舶倾角变化率超过报警值(如0.05
°
/分钟)时报警，在倾角变化率超过设定值时(如0.1
°
/分钟)会停止系统工作。
95.下面对吃水状态的调整进行说明:
96.安装在勘探船舶艏艉及勘探船舶左右舷中部的勘探船舶吃水检测装置检测勘探船舶各方向的吃水值，该检测数值与中央处理装置存储单元内的最佳吃水进行比较，仅在吃水超过该范围时才对勘探船舶进行调整。
97.勘探船舶吃水调整：
98.勘探船舶姿态正常时的吃水调整：
99.系统检测到勘探船舶吃水出现偏差，系统遍历舱容表中通过液位遥测系统检测到的各舱实际舱容，确定哪些压载舱可以进行压载或排出，得到目标压载舱，控制所述目标压载舱进行压载或排载操作。
100.其中，控制所述目标压载舱进行压载或排载操作，包括：
101.确定所述目标压载舱的扭矩值；按照力矩值从小到大的顺序，控制所述目标压载舱进行压载或排载操作。
102.依据力矩最小的压载舱优先压载或排出和力矩平衡原则，规划出最优的压载方案，保证勘探船舶姿态变化较小的前提下完成吃水的调整。
103.中央控制装置发出指令，操作压载系统和阀门遥控系统工作，对指定的压载舱进行操作；
104.吃水检测装置将勘探船舶吃水值实时反馈给中央处理装置；勘探船舶姿态传感器也将勘探船舶姿态信息传递给中央处理装置；
105.中央处理装置根据所获吃水及勘探船舶姿态数据的变化率，通过调整旁路或回路上的遥控阀门，控制压载的速度；
106.当达到最佳值范围后，中央控制装置停止压载系统和阀门遥控系统工作，完成勘探船舶吃水调整。
107.当达到最佳值范围后，中央控制装置停止压载系统和阀门遥控系统工作，完成勘探船舶吃水调整。
108.勘探船舶姿态不正常时的吃水调整：
109.先按照上述勘探船舶姿态调整的方法对勘探船舶姿态进行调整；
110.再按照勘探船舶姿态正常时的吃水调整方法对吃水进行调节。
111.在对所述勘探船舶的液舱进行调整过程中，如果执行压载操作，确定勘探船舶姿态的变化率和吃水状态的变化率；根据所述勘探船舶姿态的变化率和吃水状态的变化率，确定压载操作的压载速度，保证勘探船舶姿态的变化率和吃水状态的变化率稳定调整。
112.在对所述勘探船舶的液舱进行调整过程中，在调整勘探船舶姿态时，确定所述勘探船舶的倾斜角度的变化率；根据所述倾斜角度的变化率，对调整操作进行告警管理，以保证调整操作过程中勘探船舶的稳定性和安全性。
113.综上可以看出，随着科技的进步，勘探船舶信息化、智能化水平大幅度提高是大势所趋，精细化管理要需要着眼于勘探船舶的各个环节，找到能够降本增效、节能环保的好举措、好方法。勘探船舶吃水及姿态调整系统考虑到勘探船舶现状，在不增加太大投入的前提下上，对勘探船舶现有系统进行了有机的整合，实现了勘探船舶吃水及姿态的自动控制和调整，有效地提高了勘探船舶运行的经济性，燃油消耗量的降低对于海洋环境的保护也有重大意义。
114.本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文任一项中所述的方法。
115.本申请实施例提供一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文任一项中所述的方法。
116.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd
‑
rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。